Гигиенические требования к освещению и микроклимату производственных помещений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пензенский государственный технологический университет

Кафедра: «Биотехнологии и техносферная безопасность»

Лабораторные работы

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Гигиенические требования к освещению и микроклимату производственных помещений

Исходные данные

Н = 3,4 м.

А = 16 м.

В = 14 м.

I = 10 м.

h_p = 1 м.

Н₀ = 2,5 м.

I' = 10 м.

освещение вентиляция микроклимат производственный

Лабораторная работа 1

Исследование эффективности естественного освещения

Цель работы - ознакомление с принципами нормирования, методами определения эффективности и расчёта производственного освещения, а также приобретение навыков измерения и исследования освещённости на рабочем месте с учётом оценки влияния отражённого света и положения рабочей поверхности.

1.1. Общие сведения

Нормальные условия работы в производственных помещениях могут быть обеспеченны лишь при правильно спроектированном и достаточном освещении рабочих мест, проходов и проездов.

Светотехнические величины, определяющие показатели производственного освещения, основаны на оценке ощущений, возникающих от воздействия светового излучения на глаза.

К количественным показателям относятся: световой поток (Ф, лм) сила света (L, кд) освещенность (Е, лк), коэффициент отражения (р), яркость (В, кд/мг).

Для количественной оценки освещения важной светотехнической характеристикой является освещенность (Е) - это плотность светового потока на освещаемой поверхности

, (1.1)

где Ф - световой поток, характеризующий мощность световой энергии (лм), равномерно распределенный по площади dS (м2).

Естественное освещение принято характеризовать не абсолютным значением освещенности, а относительной величиной - коэффициентом естественной освещенности (КЕО или е), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке помещения () к одновременной освещенности точки, находящейся на горизонтальной плоскости вне помещения (), создаваемой рассеянным светом всего небосвода:

(1.2)

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории России, ориентации здания относительно сторон света определяется по формуле

, (1.3)

где - табличное значение; - коэффициент светового климата, определяется в зависимости от номера группы административного района и ориентации световых проемов по сторонам горизонта; световых проемов для Пензенского района при ориентации С, С-В, С-3, 3, В - mN = 0,9, для Ю-В, Ю-3, Ю - mN= 0,85.

При боковом освещении КЕО определяется как минимальный - а при верхнем и комбинированном как средний - .

Площадь световых проемов (окон или фонарей) можно определить по следующим формулам:

- при боковом освещении

(1.4)

- при верхнем освещении

(1.5)

где , - соответственно, плошади окон и фонарей, м2;

- плошадь пола, м2;

- нормированное значение КЕО;

, - соответственно, световые характеристики окна и фонаря (табл. 1.8, 1.9);

- общий коэффициент светопропускания;

, - коэффициенты влияния отраженного от стен и потолка света при боковом и верхнем освещении;

- коэффициент запаса;

- коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями.

Расчет естественного освещения в основном сводится к определению коэффициента естественной освещенности по следующим формулам:

при боковом освещении

(1.6)

- при верхнем освещении

(1.7)

- при комбинированном освещении

(1.8)

- где , - геометрические коэффициенты естественной освещенности при боковом и верхнем освещении;

- q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба (определяется по табл. 1.2 в зависимости от угла Q между горизонтом линией, соединяющей рабочую точку и середину светового проема);

- - геометрический КЕО в расчетной точке от противостоящего здания;

- R - коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания (определяется по табл. 1.3);

- - общий коэффициент светопропускания; Н

- , - коэффициенты влияния отраженного света от стен и потолка при боковом и верхнем освещении;

- - коэффициент запаса ( = 1,2-1,5); 3

(1.9)

Где - соответственно, коэффициенты, учитывающие потери света в материале остекления, переплетах светопроемов, в несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах, в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями; принимаемый равным 0,9 (табл. 1.5, 1.6).

При наложении графика I на поперечный разрез одновременно с под счетом числа лучей, проходящих через световой проем, находят номер полуокружности проходящей через центр светового проема С (рис. 1.7). Затем при наложении графика II центральную линию светового проема совмещают с параллелью, номер которой соответствует номеру полуокружности, а ось графика должна проходить через расчетную точку и быть перпендикулярной оси светового проема. Геометрическое значение КЕО в данной точке определяется по формуле

, (1.11)

где - число лучей графика 1, проходящих через светопроем на поперечном разрезе помещения;

- число лучей графика II, проходящих через светопроем на плане помещения.

1.2 Расчетная часть

Для начала рассчитываем нормированное значение коэффициента естественной освещенности, которое определяется по формуле 1.3.

Значение - табличное значение, равное 1,5

mN ,по условию, берем равным 0,9.

Исходя из этого, рассчитываем нормированное значение коэффициента естественной освещенности.



Расчет естественного освещения в основном сводится к определению коэффициента естественной освещенности (при боковом освещении). Данное значение рассчитываем по формуле 1.6.

Находим значения и .Для подсчета числа лучей используется график, построенный по методу А.М. Данилюка. Его накладывают на поперечный разрез помещения, совмещая полюс графика 0 с расчетной точкой М, в которой определяется КЕО. а основание графика - с условной рабочей плоскостью. Подсчитывают количество лучей графика, прошедших через световой проем (=10).

Для определения числа лучей, пропускаемых светопроемом по его ширине (п2) график номер 2 накладывают на план помещения или при верхнем освещении помещения - на продольный разрез помещения. При этом график 2 располагают так, чтобы его вертикальная ось была перпендикулярна плоскости светового проема и проходила через точку плана помещения, для которой определяют освещенность. Полюс графика 2 должен отстоять от плоскости светового проема на расстоянии равном расстоянию расчетной точки М до середины светового проема на поперечном разрезе (СМ). п₂ = 58. Теперь можем рассчитать е₆ по формуле 1.11.

е_б =0,01*10*58 = 5,8

Определяем значение коэффициента q, который определяется по табл. 1.2 в зависимости от угла Q между горизонтом линией, соединяющей рабочую точку и середину светового проема). В моем случае Q = 7 градусов. Следовательно значение коэффициента q = 0,54 (по таблице 1.2)

Геометрический КЕО в расчетной точке от противостоящего здания ?_зд=0, т.к. в нашем случае противостоящее здание отсутствует. Следовательно, коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания также равен 0 (R=0)

По формуле 1.9 рассчитаем ф₀ - общий коэффициент светопропускания. Значения ф₁ , ф₂ , ф₃ выбираем из таблицы 1.5. Для данного варианта мы выбрали значение

ф₁ = 0,8

ф₂ = 0,6

ф₃ = 0,9

ф₄ * ф₅ = 1

ф₀ = 0,8*0,6*0,9*1= 0,432

К₃ - коэффициент запаса выбираем равным 1,5.

Рассчитываем r₁ - коэффициент влияния отраженного света.

= = 6,1

= = 0,7

= = 1,14

По таблице 1.7 получили r₁ =2,6

Все значения известны, рассчитываем коэффициент естественной освещенности при боковом освещении по формуле 1.6:

е_б = (5,8*0,54)* = 2,29

е_б ? 1,35 (условие выполняется)



Вывод: Приобрели навыки измерения и исследования освещенности с учетом оценки влияния отраженного света. Ознакомились с принципами нормирования и коэффициент естественной освещенности при боковом освещении, равный 2,29. Коэффициент естественной освещенности больше требуемого, увеличить освещенность не требуется.

Лабораторная работа 2

Исследование эффективности искусственного освещения

Цель работы: ознакомление с принципами нормирования, методами определения эффективности и расчета производственного освещения, а также приобретение навыков измерения и исследования освещенности на рабочем месте с учетом оценки влияния отраженного света и положения рабочей поверхности.

2.1 Общие сведения

Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен, и в помещениях, где он отсутствует.

Существует два вида искусственного освещения - рабочее и аварийное.

Рабочее - освещение должно обеспечивать освещенность помещений и территорий в пределах установленных норм, при этом не должно создаваться резких теней на рабочих местах и слепящей яркости.

Аварийное - освещение применяется для обеспечения продолжения работы или эвакуации работающих из помещений при внезапном отключении рабочего освещения, если это может вызвать взрыв, пожар или длительное прекращение рабочего процесса.

Различают две системы искусственного освещения: общее и комбинированное, когда к общему добавляют местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Метод коэффициента использования светового потока дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания нормированной освещенности, или найти освещенность по заданному потолку.

Расчет ведется по формуле:



, (2.1)

где - световой поток одной лампы, лм;

- наименьшая, нормируемая освещенность, лк;

k - коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников;

- площадь помещения, ;

Z - коэффициент неравномерности освещения, отношение средней освещенности к минимальной (1.1-1.2);

N- число светильников;

з - коэффициент использования светового потока, который характеризует отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, находится в зависимости от величины индекса помещений (i) и коэффициента отражения потолка и стен (p), (табл. 1.10);

n - количество ламп в светильнике.

Индекс помещения находится по формуле:

i=AB/[], (2.2)

где - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

А, В - длина и ширина помещения, м;

Высота расположения светильника над освещаемой поверхностью находится по формуле:

= H--, (2.3)



где H- общая высота помещения, м;

- высота от потолка до нижней части светильника, м;

- высота от пола до освещаемой поверхности, м.

Даваемая выбранными лампами освещенность рассчитывается по формуле:

Отклонение находится по формуле:

= - *100%

2.2 Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока

Известно:

=300 лк (из таблицы 1.1)

= А*В= 16*16= 256

Z= 1,1

k= 1,5

N= 40 (число светильников на эскизе)

n= 1

Высота расположения светильника над освещаемой поверхностью находится по формуле 1.15:

если Н от 3 до 5,то h_c=0,2м

если Н свыше 5,то h_c=0,5м

Так как Н=4,8 м, h_c=0,2



Н_с= 3,4-0,2-1=2,2

Индекс помещения находится по формуле 1.14:

i = = 3,39

По полученному световому потоку подбираем по таблице 1.10 ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток:

= 75:100%= 0,75

Подставляем в формулу 1.13 полученные значения:

Ф = = 4224

Так как Ф_л <5000, то остается 1 лампа.

Исходя из технических данных (см. таблицу 1,11) тип и мощность люминисценной лампы: ЛХБ 80-4 (80 Вт)

Рассчитаем ламповую освещенность:

Е_расч.= (лк)

Вычислим отклонение от нормы:

? =

20% ? - 0,1% ? - 10% (значение находится в допустимом интервале)

Вывод: Выполнив данную лабораторную работу, мы определили световой поток одной лампы; выявили тип люминесцентной лампы; рассчитали ламповую освещенность и отклонение светового потока. Из расчетов видно, что отклонение светового потока в данном случае равно -0,1%, что входит в допустимый диапазон расхождений от -10% до +20%, следовательно, система искусственного освещения спроектирована правильно и отвечает требованиям стандартов.

Лабораторная работа 3

Исследование микроклимата производственных помещений

Цель работы - ознакомиться со способами организации воздухообмена в производственных помещениях, спроектировать и рассчитать систему местной вытяжной вентиляции, изучить основные принципы нормирования метеорологических условий в производственных помещениях, освоить методику контроля параметров микроклимата с помощью контрольно-измерительных приборов и оценить их на основании ГОСТ12.1.005-88.

Для обеспечения установленных санитарными нормами СанПиН 2.2.4.548-96 метеорологических условий и чистоты воздуха в производственных помещениях предусматривается, как правило, общеобменная механическая и местная вытяжная вентиляция.

Вентиляция это организованный воздухообмен в помещениях. В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция может быть естественной или механической. В зависимости от назначения вентиляция может быть приточной и вытяжной. По характеру охвата помещения различают общеобменную и местную вентиляцию.

Местная вытяжная вентиляция предназначена для удаления вредных технологических выделений непосредственно из зоны выделения, она препятствует их распространению по всему объему производственного помещения.

В системах механической вентиляции перемещение воздуха обеспечивается работой вентиляторов. Производительность вентилятора рассчитывается, как и в случае местной вытяжной вентиляции по формуле (2.5).

После определения производительности вентиляционных установок в зависимости от физико-химических показателей удаляемого воздуха (температуры, влажности) и содержащихся в нем примесей (дисперсности пыли, химического состава газов и т.д.), а также в зависимости от начальной и допустимой концентрации вредности и эффективности очистки при выбросе в атмосферу выбирают очистное устройство. Выбор аппаратов для очистки воздуха от пыли можно проводить по табл. 2.2.

Количество очищаемого воздуха, начальная концентрация и физико-химические показатели содержащихся в нем примесей определяются по данным технологического проекта для рабочего режима испытуемой установки. Допустимая концентрация газовых примесей на выброс в атмосферу не должна превышать максимально разовую концентрацию этой примеси для воздуха населенных мест, установленных санитарными нормами.

Если количество выделяемых вредных веществ неизвестно, то расчёт воздухообмена в помещении проводим по кратности с помощью формулы (2.11):

L = К*V (3.1)

где к - кратность воздухообмена в 1/ч;

V - объем помещения, м³.

Величина к выбирается исходя из объёма помещения. При объёме помещения 672 м³ и менее к - 6, при объёме помещения более 672 м³, к = 5.

Для обеспечения выброса данного объёма воздуха при заданной скорости движения всасываемого воздуха производим расчёт площади открытого сечения вытяжного устройства, воспользовавшись формулой (2.5): L_в=3600*F*V. Из неё выразим F - площадь открытого сечения вытяжного устройства:

F_. =

В данной формуле V (скорость движения всасываемого воздуха) задаётся равной 10 м/с - для воздуховодов и 0,9 м/с - для зонтов.

Так как L = L , то можно найти F, задав форму сечения воздуховода. Задаётся форма воздуховода в виде круглой стальной трубы. Форма зонтов - квадрат.

Схему воздуховода разделяют на участки, имея в виду, что участок - это часть воздуховода, в котором объём и скорость проходящего воздуха постоянны.

Для участка 3 воздуховода объём проходящего воздуха равен объёму всего выбрасываемого воздуха, т.е. L_з= L_b, а для участков 1 и 2 L₁ и L₂ = L_в/2, поэтому сечения воздуховодов на участках 1 и 2 будут одинаковы, а на участке 3 - большим:

F_1,2 = (L/2)/3600*V

F₃ = L/3600*V

F_зонт =

Определяется диаметр труб воздуховодов на участках, имея в виду, что у трубы круглого сечения

Где

Находим длину стороны зонта, принимая во внимание то, что сечение зонта - квадрат:

F_зонт = l²

l=

По рассчитанной ранее производительности вентилятора (L_в = L_з для третьего - выходного участка воздуховода) подбирается вентилятор, для чего последовательно слева направо по табл. 2.6 рассчитывается для каждого участка потери напора воздуха (потери на сопротивление) по формуле

(3.2)

где ж - коэффициент местного сопротивления фасонной части воздуховода,

Для начала рассчитаем воздухообмен в помещении по формуле 2.11. Для этого определим объем помещения:

V_n = А*В*Н = 16*14*3,4 = 761,6 м³

К=5

Следовательно

L= 5*761,6=3808 м³/ч

Определим сечение зонта:

F_зонт== 0,59 м²

Определим сечение воздуховодов:

F_1,2 = = м²

F_возд. = = 0,11 м²

Далее рассчитаем диаметр воздуховода:

d_1.2 =

d₃ = = = 0,37 м = 370 мм

Длина стороны зонта, если сечение зонта - квадрат, находится по формуле:

l=

Заполним таблицу

Номер участка	Объем отсасываемого воздуха	Длина участка	Диаметр воздуховода	Скорость воздуховода в воздуховоде	Сопротивление погонного ветра воздуховода	Потери давления при трении	Сумма коэффициентов местных сопротивлений	Скоростное давление	Потери давления в местных сопротивлениях	Полные потери давления
№	L, м3/ч	l,м	d, мм	V, м/с	R, Па/м	Нт=R*l, Па	?ж	V2*р 2 Па	Нмс=	Н= Нт+ +Нмс, Па
1	1904	9,5	250	10	3,94	37,43	3,55	64,5	228,98	266,41
2	1904	1,5	250	10	3,94	5,91	1,7	64,5	109,65	115,56
3	3808	7,0	370	10	2,79	19,53	4,6	64,5	269,70	316,23

Находим сумму коэффициентов местных сопротивлений:

Диаметру воздуховода, равному 250 мм, соответствует коэффициент = 3,94

Рассчитаем диаметр для третьего участка:

250	370	400
9,94		2,52

2,52+(370-400)*(-0,009)=2,79

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

?ж₁=1,2+1,2+1,15=3,55

?ж₂=1,2+0,5=1,7

?ж₃=1,2+1,2=4,6

Полные потери давления для трех 0443астков находим по формуле:

Н_общ= (Н₁+ Н₂+ Н₃) *k = 699,77*1,2= 839,72 Па

k =1,2

Рассчитаем мощность электродвигателя:

N_двиг. = = = 1,09 кВт

Далее определяем установочную мощность электродвигателя:

N_уст. = N_двиг.*К_д = 1,09*1,2= 1,5 кВт

К_д = 1,2 - коэффициент запаса для двигателя определяем по таблице 2.8.

Выбираем вентилятор Ц4-70 с номером 5, исполнением 1, 850-400, массой 128, используя таблицу 2.7. По характеристикам вентилятора подбираем соответствующий электродвигатель АОЛ2-22-4 мощностью 1,5кВт, частотой вращения 1420 об./мин и массой 120 кг по таблице 2.9.

Вывод: ознакомились со способами организации воздухообмена в производственных помещениях, спроектировали и рассчитали систему местной вытяжной вентиляции, изучили основные принципы нормирования метеорологических условий в производственных помещениях, рассчитали установочную мощность электродвигателя (1,5 кВт), определили серию электродвигателя (АОЛ2-22-4) и тип радиального вентилятора общего назначения (Ц4-70 с номером 5).

Лабораторная работа №4

Расчет шума в жилой застройке

Цель работы - изучить гигиенические нормы, ограничивающие шум; ознакомиться с методикой расчета параметров шума и методами его снижения; ознакомиться с методами и средствами защиты от шума, получить практические навыки работы с шумоизмерительной аппаратурой, уяснить методику измерения и расчета параметров шума.

4.1 Общие сведения

Источниками шума являются колеблющиеся твердые, жидкие и газообразные тела. От них в окружающее пространство распространяются звуковые волны.

Орган слуха человека способен воспринимать звуки, частота которых находится в пределах от 16 до 20000 Гц (звуковой диапазон). Колебания с частотой ниже !6 Ги называются инфразвуковыми, а с частотой выше 16000 Гц - ультразвуковыми, которые орган слуха человека не воспринимает, но они при определенной интенсивности могут оказывать вредное воздействие на человека.

Шумы, возникающие в производственном оборудовании, подразделяются на шумы механического (вибрационного), аэродинамического, электромагнитного и гидродинамического происхождения.

В зависимости от характера спектра шумы бывают: широкополосные с непрерывным спектром шириной более одной октавы, тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8 часовой (рабочий день), изменяется во времени не более чем на 5 дБ А, и непостоянные, уровень звука которых за 8 часовой (рабочий день) изменяется во времени более чем на 5 дБА. В свою очередь, непостоянные шумы делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

4.2 Постановка задачи

При выполнении лабораторной работы определяются ожидаемые уровни звукового давления в расчетной точке (РТ) на территории жилой застройки при работе вентиляционных установок предприятия, расположенно го в непосредственной близости от жилого массива; выявляется необходимость снижения шума; определяется требуемое заглушение и подбирается глушитель шума.

При акустических расчетах для источников шума, излучающих шум в окружающую атмосферу, расчетные точки выбираются на расстоянии 2 м от плоскости окон ближайших зданий, ориентированных в сторону источников шума, на высоте 1,2 м от поверхности земли.

В том случае, когда источники шума и расчетные точки расположены на территории, ожидаемые уровни звукового давления рассчитываются по формуле

(4.1)

где L_pi - октавные уровни звуковой мощности /-го источника, дБ; дЈ - снижение октавного уровня звуковой мощности по пути распространения шума от источника до выходного отверстия, дБ;

Ф - фактор направленности источника шума (если нет специальных данных для источников, расположенных на земле или на крыше здания и для выходных отверстий газодинамических установок принимают Ф = 2);

r - расстояние от центра плоскости выходного отверстия до расчетной точки, м;

Щ - пространственный угол излучения, Щ = 4р ;

? L_pi - снижение уровня звуковой мощности на пути распространения шума от источника до расчетной точки, дБ.

Так как источники шума (вентиляторы) расположены в здании, а расчетные точки на территории и шум распространяется по каналам и излучается в атмосферу через выходные отверстия, то ожидаемые уровни звукового давления определяются с учетом ? L_pk по формуле

, дБ,(4.2)

где ? L_{pk 1} , - снижение звуковой мощности в воздуховоде, дБ;

? L_pk2 - снижение звуковой мощности при отражении звука от конца канала, дБ.

Снижение уровня звуковой мощности на пути распространения шума от источника до расчетной точки определяется по формуле

дБ

где в_а - затухание звука в атмосфере, дБ/км;

r₁ - расстояние от i-го источника до расчетной точки, м.

Октавные уровни звуковой мощности вентиляторов определяются по следующей формуле

дБ

где l_{р общ} - общий уровень звуковой мощности вентилятора, дБ;

? L₁ - поправка, учитывающая распределение звуковой мощности вентилятора по октавным полосам, дБ;

? L₂ - поправка, учитывающая влияние присоединения вентилятора к воздуховоду, дБ.

Общий уровень звуковой мощности вентилятора определяется по формуле

, дБ

где ф - критерий шумности, дБ:

Н - полное давление, создаваемое вентилятором, Па;

Q - производительность вентилятора, м³/с.

Если в расчетную точку одновременно попадает шум нескольких источников, то уровни звукового давления каждого источника рассчитывают в отдельности и уровень звукового давления в расчетной точке определяется по правилу сложения уровней по формуле:

,дБ,

где L, - уровень звукового давления i-го источника, дБ.

Если уровни звукового давления отличаются более чем на 10дБ,то меньший уровень звукового давления можно не учитывать. Требуемое снижение уровней звукового давления в расчетной точке от одного источника шума определяется по формуле:

дБ,

где L_доп - допустимый уровень звукового давления для вентиляционных установок, принимаемый на 5 дБ ниже нормативных L_н, дБ.



4.3 Расчетная часть

Для начала рассчитаем общий уровень звуковой мощности вентилятора.

Для этого определим производительность вентилятора:

Q= м³/ч

ф = 15 дБ

Следовательно,

L_{p общ} = 15*25*lg_837,84+10* lg_1,06= 88,3 дБ

Основной уровень звуковой мощности вентилятора находится с помощью поправки, учитывающей распределение звуковой мощности и влияния присоединения вентилятора к воздуховоду:

? L₁= 9 дБ

? L₁= 1 дБ

L_pi= 88,3 - 9 + 1=80,3 дБ

Далее рассчитаем снижение уровня звуковой мощности на пути распределения шума от источника до расчетной точки:

в_а= 6 дБ/км

r₁ = 140 м

? L_pi =



Определим уровень звукового давления, учитывая, что источник шума и расчетные точки расположены на территории:

? L_pk1 = 2 дБ

? L_pk2 = 0 дБ

? L_pk = 2 дБ

Ф= 2

Щ = 4*3,14= 12,56

L_i= 80,3-2+10*0,3-15*2,15-10*1,1-0,84=37,21 дБ

Рассчитаем требуемое снижение уровней звукового давления в расчетной точке от одного источника шума:

L_доп= 40-5=35 дБ

? L_тр = L - L_доп дБ

? L_тр = 37,21-35=2,21 дБ

Для снижения уровня звукового давления глушитель не нужен.

Вывод: Определили ожидаемые уровни звукового давления, когда источники шума и расчетные точки расположены на территории, а так же когда вентиляторы расположены в здании, а расчетные точки на территории. Рассчитали октавные уровни звуковой мощности и общий уровень звуковой мощности вентилятора. Определили требуемое снижение уровня звукового давления.

Лабораторная работа 5

Исследование радиационного фона и основных методов защиты от воздействия внешнего ионизирующего излучения

Цель работы - установить зависимость мощности экспозиционной дозы б-излучения, действующего на детектор, от расстояния между источником б - излучения и детектором и исследовать зависимость мощности экспозиционной дозы г-излучения от материала защитного экрана, а также величину естественного радиационного фона.

5.1 Основные теоретические положения

Ионизирующие излучения получили свое название благодаря способности вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе.

Все ионизирующие излучения по своей физической природе подразделяются на электромагнитные и корпускулярные. Электромагнитные излучения - это рентгеновское излучение, г -излучение радиоактивных элементов и тормозное излучение. Рентгеновское излучение возникает при воздействии на вещество сильного электростатического поля (при разности потенциалов более 10-12 кВ). Взаимные превращения и распады радиоактивных элементов сопровождаются появлением г -излучения. Тормозное излучение возникает при прохождении через вещество сильно ускоренных заряженных частиц. Видимый свет и радиоволны - тоже электромагнитные излучения, но они не ионизируют вещество, ибо характеризуются большой длиной волны (то есть малой энергией) или, как принято говорить, меньшей жесткостью.

Все остальные виды ионизирующих излучений можно рассматривать как пучки элементарных ядерных частиц, ядер элементов или ионов - корпускулярные излучения. Большинство из них - заряженные частицы: в-час-тицы (электроны, позитроны), протоны - ядра атомов водорода, дейтроны (ядра атомов тяжелого водорода-дейтерия), б-частицы (ядра атомов гелия), тяжелые ионы (ионы и ядра атомов других химических элементов).

Кроме того, к корпускулярным излучениям относят и не имеющие заряда ядерные частицы - нейтроны.

Наряду с ионизирующей способностью характерным свойством ионизирующих излучений является их проникающая способность в облучаемое вещество. Глубина проникновения ионизирующих излучений в вещество зависит, с одной стороны, от природы излучения, заряда составляющих его частиц и их энергии, а с другой стороны, - от состава и плотности облучаемого вещества.

Электромагнитное ионизирующее излучение обладает большой проникающей способностью, так как поглощается в веществе незначительно. Поглощение электромагнитного пучка одной энергии в однородном веществе описывает зависимость

l(х) = l₀ * е^мx (5.1)

где l_0; и 1(х) - интенсивности, соответственно, падающего излучения и излучения, прошедшего через вещество толщиной х;

м - линейный коэффициент поглощения, который характеризует поглощающую способность вещества.

Для корпускулярных ионизирующих излучений проникающая способность значительно меньше. Это можно объяснить либо наличием у частиц, ионизирующих вещество, электрического заряда, либо при его отсутствии наличием значительной массы частиц (нейтронов). Проникающую способность корпускулярных ионизирующих излучений удобно характеризовать величиной пробега частиц в веществе.

При облучении биологических объектов разными видами ионизирующей радиации в одинаковых условиях возникают количественно, а иногда и качественно различные биологические эффекты, что связано с пространственным распределением проникающей радиации в биологическом объекте.

Каждому биологическому объекту свойственна своя мера чувствительности к действию ионизирующей радиации, своя радиочувствительность.

В качестве критерия радиочувствительности обычно используют величину ЛД₅₀ - летальную дозу, облучение в которой вызывает 50 %-ную гибель биологических объектов. В таблице 5.3 представлены данные о радиочувствительности различных биологических объектов к дозам г-излучения, вызывающих 50 %-ную смертность.

Таблица Радиочувствительность биологических объектов

Биологический вид	Доза. Гр	Биологический вид	Доза, Гр
Овца	1,5 - 2,5	Осел	2,0-3,8
Собака	2,5-3,0	Человек	2,5 - 3,5
Обезьяны	2,5 - 6.0	Мыши	6,0- 15,0
Крысы	7,0-9,0	Птицы	8,0 - 20,0
Рыбы	8,0-20,0	Кролик	9,0- 10,0
Хомяк	9,0- 10,0	Змея	80,0-200,0
Насекомые	10,0- 100,0	Растения	10,0- 1500,0

Различают экспозиционную, поглощенную и эквивалентную дозы излучения.

Общее представление о количестве падающей на объект энергии излучения за время облучения может быть получено измерением так называемой экспозиционной дозы X, определяемой как

X=dQ/dm,(5.2)

где dQ - полный заряд ионов одного знака, возникающих в воздухе;

dm - масса воздуха в данном объеме.

Экспозиционная доза - это доза излучения в воздухе. Она характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека. Экспозиционная доза в системе единиц СИ измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей экспозиционной дозы излучения является рентген (Р).

Рентген - это доза гамма-излучения, под действием которого в 1 кубическом см сухого воздуха при нормальных условиях (температура 0°С и давление 760 мм рт. ст.) создаются ионы, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака.

Эффект от воздействий ионизирующих излучений на объект при прочих равных условиях прежде всего определяется величиной энергии, ионизирующей излучения, переданной веществу поглощенной дозой D

(5.3)

где - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме;

dm - масса вещества в этом объеме.

Поглощенная доза более точно характеризует воздействие ионизирующих излучений на биологические ткани. В системе единиц СИ она измеряется в греях (Гр).

Доза в органе или ткани (D_T) - средняя поглощенная доза в определенном органе или ткани человеческого тела

где т - масса органа или ткани,

D - поглощенная доза в элементе Т массы dm.

Для сравнительной оценки биологического действия разных видов излучения или смешанных излучений при равных поглощенных дозах используется понятие эквивалентной дозы H_TR

H_TR=W_R *D_TR, (5.4)

где D_TR, - средняя поглощенная доза в органе или ткани Т;

W_R - взвешивающий коэффициент для излучения R.

Он определяется как отношение поглощенной дозы «эталонного» излучения к поглощенной дозе данного излучения, обусловливающего тот же биологический эффект. В качестве эталонного излучения принимают рентгеновское излучение.

Большинство методов защиты от воздействия внешних ионизирующих излучений основано на трех способах уменьшения влияния ионизирующего и (лучения на биологические объекты: увеличение расстояния между источником излучения и объектом; установка защитных экранов между источником излучения и объектом; - уменьшение времени воздействия излучения на объект. Целью исследования данной работы является: исследование зависимости мощности экспозиционной дозы г-излучения, действующего на детектор, от расстояния между источником г-излучения и детектором;

- исследование зависимости мощности экспозиционной дозы г-излучения, действующего на детектор, от материала защитного экрана при фиксированном расстоянии между источником и детектором;

- исследование зависимости эквивалентной дозы, полученной биологическим объектом, от времени воздействия гамма-излучения на объект.

Исследование радиационного фона

Целью является исследование радиационного фона естественных источников излучения. К естественным источникам ионизирующих излучений относятся космическое излучение и естественные радиоактивные вещества, распределенные на поверхности и в недрах Земли, в атмосфере, воде растениях и организмах всех живых существ, населяющих нашу планету

Источниками образования космического излучения являются звездные взрывы в Галактике и солнечные вспышки. Солнечное космическое излучение не приводит к заметному увеличению мощности дозы излучения на поверхности Земли. Земными источниками излучений являются более 60 естественных радионуклидов.

При непосредственном измерении значения величины мощности дозы за счет естественного фона в большинстве районов земного шара колеблются в пределах от 4 до 12 мкР/ч.

5.2Методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений

Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений используют следующие методы: фотографический, сцинтилляцнонный, химический и ионизационный.

Фотографический метод основан на степени почернения фотоэмульсии. Плотность почернения пропорциональна поглощенной энергии излучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу излучения (экспозиционную или поглощенную), полученную пленкой. На этом принципе основаны индивидуальные фотодозиметры.

Сцинтилляцнонный метод. Некоторые вещества под воздействием монтирующих излучений светятся. Количество вспышек пропорционально мощности дозы излучения и регистрируется с помощью специальных приборов фотоэлектронных умножителей.

Химический метод. Некоторые вещества под воздействием ионизирующих излучений меняют свою структуру. Составные части, на которые разлагается данное вещество, смешанные с красителем, при облучении дают цветную реакцию. По плотности окраски судят о дозе излучения (поглощенной энергии). На этом принципе основано действие химических дозиметров.

В современных дозиметрических приборах широкое распространение получил ионизационный метод обнаружения и измерения ионизирующих излучений.

Под воздействием излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа: электрически нейтральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительные и отрицательные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между ними создается электрическое поле. При наличии электрического поля в ионизированном газе проходит электрический ток, называемый ионизационным. Измеряя величину ионизационного тока, можно судить об интенсивности ионизирующих излучений.

В газоразрядных счетчиках используется принцип усиления газового разряда. В отсутствии радиоактивного излучения свободных ионов в объеме счетчика нет, а следовательно, в цепи счетчика тока нет. При воздействии радиоактивных излучений в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к аноду, дополнительно ионизируют газовую среду, что вызывает лавинообразный процесс, возникает электрический импульс. Регистрируя количество импульсов тока, возникающих в единицу времени, можно судить об интенсивности радиоактивных излучений.

Дозиметрические приборы предназначены:

для контроля облучения - получения данных о поглощенных или экспозиционных дозах облучения людьми, сельскохозяйственными животными;

контроля радиоактивного заражения людей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной зашиты, одежды, продовольствия, воды, фуража и других объектов;

радиационной разведки - определение уровня радиации на местности;

определения наведенной радиоактивности в технических средствах, предметах, грунте, облученных потоками нейтронов.

Для радиоактивной разведки и дозиметрического контроля используют дозиметры и измерители мощности экспозиционной дозы.

Обнаружение и определение степени заражения отравляющими веществами (ОВ) и СДЯВ воздуха, местности и находящихся на ней предметах производится в полевых условиях с помощью приборов.

Принцип обнаружения и определения типа ОВ и СДЯВ этими приборами основан на изменении окраски индикаторов при взаимодействии их с ОВ и СДЯВ.

В зависимости от того, какой был взят индикатор и как он изменил свою окраску, определяют тип ОВ, а сравнение интенсивности полученной окраски с цветным эталоном позволяет судить о приблизительной концентрации ОВ в воздухе или о степени заражения местности и предметов.

Измеритель мощности дозы ИМД-5

Измеритель мощности дозы ИМД-5 предназначен для измерения уровней радиации на местности и радиоактивной зараженности различных предметов по гамма-излучению. Мощность гамма-излучения определяется в мрад/ч или рад/ч для той точки пространства, в которую помещен при измерении счетчик прибора.

Диапазон измерений по гамма-излучению от 0,05 мрад/ч до 200 рад/ч в диапазоне энергии гамма-квантов от 0,084 до 1,25 Мэв. Прибор имеет шесть поддиапазонов измерений.

Отсчет показаний проводится по шкале прибора с последующим умножением на соответствующий коэффициент поддиапазона. Рабочим является участок шкалы, очерченный сплошной линией.

Прибор имеет звуковую индикацию гамма- и бета-излучения на всех поддиапазонах, кроме первого. Звуковая индикация прослушивается с помощью головных телефонов.

Питание прибора осуществляется от сухих элементов типа А-343, напряжением не более 3 В, которые обеспечивают непрерывность работы в нормальных условиях в течение 100 ч. Прибор может подключаться к внешним источникам постоянного тока напряжением 27 и 12 В, имея для этой III in целитель напряжения с кабелем длиной 10 к.

В комплект прибора входят: прибор, футляр с ремнями, удлинительная штанга, делитель напряжения, комплект ЗИП, телефон, укладочный ящик, колодка питания, кабель, техническое описание и инструкция по эксплуатации, формуляр.

Прибор состоит из: измерительного пульта, блока детектирования, соединенного с пультом гибким кабелем, контрольного стронциево-иттрие-вого источника бета-излучения для проверки работоспособности прибора (на блоке детектирования).

Индивидуальный дозиметр ИД-1

Индивидуальный дозиметр ИД-1 предназначен для измерения поглощенной дозы гамма-нейтронного излучения в диапазоне от 20 до 500 рад.

Комплект дозиметра состоит из: зарядного устройства типа ЗД-6 и десяти индивидуальных дозиметров, футляра, ремня, технического описания и инструкции по эксплуатации, формуляра.

Принцип действия дозиметра подобен действию простейшего электроскопа. В процессе зарядки дозиметра визирная нить электроскопа отклоняется от внутреннего электрода под влиянием сил электростатического отталкивания. Отклонение нити зависит от приложенного напряжения, которое при зарядке регулируют и подбирают так, чтобы изображение визирной нити совместилось с нулем шкалы отсчетного устройства.

При воздействии гамма-лучей на заряженный дозиметр в рабочем объеме камеры возникает ионизационный ток, который уменьшает первоначальный заряд конденсатора и камеры, а, следовательно, и потенциал внутреннего электрода приводит к уменьшению сил электростатического отталкивания между визирной нитью и держателем электроскопа. В результате визирная нить сближается с держателем, а ее изображение перемещается по шкале отсчетного устройства. Держа дозиметр против света и наблюдая через окуляр за нитью, можно в любой момент произвести отсчет экспозиционной дозы излучения.

Войсковой прибор химической разведки ВПХР

Основным прибором химической разведки является войсковой прибор химической разведки ВПХР.

ВПХР предназначен для определения в воздухе, на местности и технике ОВ типа Ви-Икс, зарин, зоман, иприт, фосген, синильная кислота и хлорциан.

Прибор состоит из корпуса с крышкой и размешенных в них: ручного насоса, насадки к насосу, бумажных кассет с индикаторными трубками, защитных колпачков, противодымных фильтров, электрофонаря, грелки и патронов к ней. Кроме того, в комплект прибора входят лопатка для взятия проб, штырь, «Инструкция по эксплуатации», памятка по работе с прибором, памятка по определению ОВ типа зоман в воздухе, плечевой ремень с тесьмой. Масса прибора - 2,3 кг, чувствительность к фосфороорганическим ОВ - до 5x10-6 мг/л, к фосгену, синильной кислоте и хлорциану - до 5x10-3 мг/л, иприту - 2x10-3 мг/л, диапазон рабочих температур от минус 40^?С до плюс 40^?С.



5.3 Подготовка приборов к работе. Проведение измерений

Подготовка к работе и проведение измерений измерителя мощности дозы ИМД-5

1. Извлечь прибор из укладочного ящика, к блоку детектирования присоединить штангу, которая используется как ручка.

2. Поставить ручку переключателя поддиапазонов в положение «Д» (контроль режима). Стрелка прибора должна установиться в режимном секторе.

3. Проверить освещение шкалы.

4. Установить ручку переключателя поддиапазонов последовательно в положения x1000, x100, x10, xl, х0,1, проверить работоспособность прибора на всех поддиапазонах, кроме первого, с помощью контрольного источника, укрепленного на поворотном экране блока детектирования.

5. Проверить работоспособность прибора по щелчкам в телефоне.

6. Измерить мощность дозы гамма-излучения.

7. Определить зараженности РВ на различных поверхностях.

8. Определить индикацию в-излучения.

Измеритель дозы ИД-1

Подготовка к работе и проведение измерений.

Перед работой ИД-1 необходимо зарядить следующим образом:

1. извлечь зарядное устройство из футляра;

2. ручку зарядного устройства повернуть против часовой стрелки до упора;

3. прикоснуться пинцетом к штырю зарядно-контактного гнезда;

4. с помощью трехгранника, находящегося на ручке зарядного устройства, отвинтить защитную оправу на измерителе дозы ИД-1;

5. вставить дозиметр в зарядное гнездо ЗД-6. наблюдая в окуляр, добиться максимального освещения шкалы, направляя для этого зеркало на внешний источник света;

6. добиться максимального освещения шкалы поворотом экрана;

7. нажать на дозиметр и наблюдать в окуляр, поворачивать ручку зарядного устройства по часовой стрелке до тех пор, пока изображение на шкале дозиметра не установится на «0»;

8. вынуть дозиметр из зарядно-контактного гнезда.

Подготовка к работе и проведение измерений войскового прибора химической разведки ВПХР

1. Освободить предметы комплектования от упаковки, проверив их наличие и годность.

2. Проверить герметичность насоса.

3. Вставить в фонарь элемент и проверить его включением.

4. Пристегнуть к корпусу ВПХР плечевой ремень.

5. Определить ОВ в воздухе.

6. Определить ОВ в дыму.

7. Определить ОВ на местности, технике и разных предметах.

8. Определить ОВ в почве и сыпучих материалах.

Вывод: в данной работе мы ознакомились с методами обнаружения и измерения ионизирующих излучений; изучили основные технические характеристики и состав приборов ИМД-5, ИД-1 и ВПХР; установили зависимость мощности экспозиционной дозы б-излучения, действующего на детектор, от расстояния между источником б -излучения и детектором; исследовали зависимость мощности экспозиционной дозы г - излучения от материала защитного экрана, а также величину естественного радиационного фона.

Лабораторная работа № 6

«Расчет защитного заземления»

Цель работы - рассчитать защитное заземление электроустановок.

6.1 Общие сведения

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Протекающий при этом через место замыкания электрический ток называется током замыкания на землю. Ток. проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемое сопротивлением заземлителя растеканию тока или просто сопротивлением растеканию. Это сопротивление состоит из трех частей: сопротивления самого заземлителя, переходного сопротивления между заземлителем и землёй, сопротивления земли. Две первые части по сравнению с третьей весьма малы, поэтому под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление земли растеканию тока. Поскольку плотность тока в земле на расстоянии больше 20 м от заземлителя весьма мала, можно считать, что сопротивление стекающему с заземлителя току оказывает лишь соответствующий объем земли. Однако при различных формах и размерах заземлителя сопротивление этого объёма грунта различно (например, при одиночном полушаровом заземлителе поле растекания тока замыкания ограничивается полусферой радиусом 20 м). Наибольшее сопротивление растеканию тока замыкания на землю оказывают слои земли, находящиеся вблизи электрода, в них происходят наибольшие падения напряжения. С удалением от электрода сопротивление току замыкания на землю уменьшается, уменьшается и падение напряжения.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического и технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.). Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления и заземления молниезащиты. Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к нетоковедущим металлическим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением.

Заземлителем называют одиночные или объединенные вместе металлические проводники, находящиеся в грунте и имеющие с ним электрический контакт. Объединенные одиночные заземлители называют контуром заземления.

Заземляющими проводниками являются металлические проводники, соединяющие корпуса электроустановок с заземлителем. В качестве одиночных вертикально закладываемых заземлителей используют стальные трубы (некондиционные) длиной от 2 до 3 м с толщиной стенок не менее 4 мм, прутковую сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м, а иногда и более.

Для связки вертикальных электродов и в качестве самостоятельного электрода применяется полосовая сталь сечением не менее 4x12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7-0,8 м, после чего производят забивку заземлителей. Верхние концы электродов соединяют стальной полосой с помощью сварки.

Сопротивление контура заземления растеканию тока зависит от удельного сопротивления грунта (с). климатических условий, размеров, числа и условий размещения одиночных заземлителей в грунте. Удельное сопротивление грунта находится в большой зависимости от характера и строения грунта, температуры и содержания в ней влаги и солей. Поэтому в качестве расчетного необходимо брать наибольшее возможное в течение года значение удельного сопротивления грунта, получаемое в результате умножения с на соответствующий коэффициент сезонности ш.

Согласно требованиям правил устройства электроустановок сопротивление заземляющего устройства должно составлять не более 4 Ом в электроустановках напряжением до 1000 В при мощности трансформатора (генератора) выше 100 кВА и не более 10 Ом при мощности трансформатора менее 100 кВА. В электроустановках напряжением выше 1000 В сопротивление заземляющего устройства принимают в зависимости от величины тока замыкания.

6.2 Расчет заземления электроустановок

Исходными данными для расчета заземляющего устройства являются: величина сопротивления заземляющего устройства R , нормируемая правилами, удельное сопротивление грунта р, тип, размеры и условия размещения в грунте одиночных заземлителей, а также план заземляемого оборудования, характеристика электроустановки. Контуром заземления является периметр здания. Сопротивление одиночных заземлителей, объединенных в один контур заземления, определяется в общем случае так.

1. Определяется сопротивление одиночного стержневого (трубчатого) заземлителя, заглубленного в землю на расстояние h' от поверхности грунта:

(6.1)

где R_св - сопротивление стержневого одиночного вертикального заземлителя. Ом;

с - удельное сопротивление грунта, Омм

ш_в- коэффициент сезонности для вертикальных заземлителей;

l_с - длина стержневого заземлителя, м;

d_с - диаметр заземлителя, м;

h' - расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м.

2. Определяется сопротивление растеканию тока соединительной полосы по формуле:

(6.2)

где l_n - длина полосы, м;

b - ширина полосы, ,м;

ш_r- коэффициент сезонности горизонтального заземления;

h - глубина заложения полосы.

3. Имея в виду, что принятый заземлитель контурный, и выбрав расстояние между заземлителями а = 1 * 1_с , 2*1_с и 3*1_с, определяем их ориентировочное количество, зная периметр контура.

По табл. 6.4. находим з_в (зная отношение расстояния между электродами к их длине и h, определённое по периметру).

По формуле находим окончательное значение п:

(6.3)

6. Общее сопротивление контура заземления R_з (Ом) из стержневых заземлителей, соединенных полосой, определяется по формуле

(6.4)

где з_г - коэффициент использования горизонтального заземлителя

7. Полученное значение сопротивления заземляющего устройства не должно превышать наибольшего сопротивления, допустимого правилами устройства электроустановок, т.е.

Ом

При расчете заземления следует учитывать возможность использования естественных заземлителей (водопроводных труб, металлических и железобетонных конструкций зданий и сооружений, имеющих соединения с землей и т.п.).

Для начала рассчитываем сопротивление стержневого (трубчатого) заземлителя заглубленного в землю на расстояние h' от поверхности грунта, которое определяется по формуле 6.1.

Значение удельного сопротивления грунта с выбираем по таблице 6.3 равным 100 Ом м (суглинок).

...