Расчет воздухообмена из условия выделения избыточного явного тепла.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

для выполнения расчетов по охране труда

в дипломных проектах

Н. Новгород

Составители: Осин М.В., Миндрин В.И., Елькин А.Б., Пачурин Г.В., Курагина Т.И., Маслеева О.В., Платонов Ю.Б

УДК 658.382.3(075.5)

Методическое пособие для выполнения расчетов по охране труда в дипломных проектах /НГТУ; Н.Новгород, 2001. 62 с.

Приведены методики расчета средств защиты от шума, вибрации, электрического тока, электромагнитных излучений. Представлен порядок расчета воздухообмена в производственных помещениях, естественного и искусственного освещения. Даны необходимые справочные данные и нормативная литература.

Научный редактор К.Н.Тишков

Редактор И.И.Морозова

Содержание

1. Расчет воздухообмена в производственном помещении.......................................................... 4

1.1.Расчет воздухообмена из условия выделения вредных веществ:............................................................... 4

1.2.Расчет воздухообмена из условия выделения избыточного явного тепла............................................. 5

2. Расчет воздухообмена в сварочных цехах............................................................................................... 5

3. Расчет местной вытяжной вентиляции.................................................................................................... 14

4. Расчет искусственного освещения............................................................................................................... 17

5. Расчет естественного освещения.................................................................................................................. 32

6. Определение уровня шума в производственных помещениях........................................... 39

6.1.Шумовые характеристики источников шума..................................................................................................... 39

6.2. Выбор расчётных точек.................................................................................................................................................. 41

6.3 Определение допустимых уровней в расчётных точках............................................................................... 41

6.4. Определение ожидаемых уровней звукового давления в расчётных точках.............................. 42

6.4.1. Расчётная точка находится в помещении с одним источником шума........................................................ 42

6.4.2. Расчётная точка находится в помещении с несколькими источниками шума.......................................... 43

6.5. Определение требуемого снижения уровня звукового давления в расчётных точках.................. 44

6.6. Выбор мероприятий по снижению шума............................................................................................................... 45

7. Расчет виброизоляции................................................................................................................................................ 45

7.1. Пружинные амортизаторы........................................................................................................................................... 45

7.1.1. Последовательность расчета пружинных амортизаторов.......................................................................... 45

7.2. Резиновые амортизаторы............................................................................................................................................. 48

8. Расчёт защитного заземления............................................................................................................................ 50

9. Расчет зануления............................................................................................................................................................. 55

10. Расчет электромагнитных излучений..................................................................................................... 57

Список литературы:.......................................................................................................................................................... 59

1. Расчет воздухообмена в производственном помещении.

Расчет количества приточного воздуха, необходимого для общеобменной вентиляции выполняется из условия выделения в производственном помещении вредных веществ (например, окиси углерода СО ) и избытков явного тепла.

Приведенный ниже расчет воздухообмена выполнен в соответствии со СНиП 2.04.05-91 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования” для теплого периода года, как наиболее тяжелого режима работы системы механической вентиляции.

1.1.Расчет воздухообмена из условия выделения вредных веществ:

где L_в- количество приточного или удаляемого воздуха в зависимости от принятой схемы механической вентиляции, м³/c,

G_вр - количество вредных веществ, выделяемых в производственном помещении, мг/с,

q_ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ в помещении, мг/м³. Определяется из ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ “Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”.

q_П- концентрация вредных веществ в наружном воздухе, подаваемом в помещение, мг/м³:

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, расчет ведут по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха в наибольшем количестве.

Так, например, в термических цехах при работе закалочных агрегатов, работающих на природном газе, воздух рабочей зоны загрязняется оксидом углерода (СО). Количество оксида углерода, поступающего в воздух рабочей зоны, определяется по формуле:

где В- расход природного газа, кг/ч;

b- количество отходящих газов, образующихся при сжигании 1кг топлива, кг/кг (для газовых печей 15 кг/кг);

р- процентное содержание СО в отходящих газах (3-5%).

Расход природного газа определяется по формуле:

где a- удельный расход топлива на 1кВт мощности, принимается равным

0.58кг/кВтч;

К_р- коэффициент режима работы печи с учетом разогрева и регулирования

процессом горения, принимается равным от 1.2 до1.5;

N - мощность печей, кВт.

Выбор расчётных точек.

Расчётные точки при акустических расчётах выбираются на рабочих местах внутри производственных помещений и на площадках предприятий, в помещениях жилых и общественных зданий на высоте 1, 2 – 1, 5м. от уровня пола.

Расчет виброизоляции.

Целью виброизоляции механизмов является создание таких условий на пути распространения колебаний, которые увеличили бы необходимые потери и тем самым уменьшили передаваемую от источника колебательную энергию. Наибольшее распространение в настоящее время получили пружинные и резиновые амортизаторы.

Пружинные амортизаторы

Пружинные амортизаторы целесообразно использовать для виброизоляции при сравнительно низкой частоте менее 33Гц и значительной амплитуде колебаний системы, а также при наличии высоких температур, масел, паров щелочей и кислот. В качестве пружинных амортизаторов чаще всего применяются стальные витые пружины, изготовляемые из прутка круглого сечения.

Резиновые амортизаторы.

Недостатком резиновых амортизаторов является их недолговечность, так как они со временем становятся жестче и через 5…7 лет их необходимо заменять. Кроме того, с их помощью нельзя получить очень низкие собственные частоты колебаний системы, которые необходимы для тихоходных агрегатов, из-за неизбежной в этом случае перегрузки прокладок, значительно сокращающих срок их службы.

7.2.1. Выбирается резина с динамическим модулем упругости E_дин (табл.7.2).

7.2.2. Исходя из конструктивных особенностей машины, задаются числом амортизаторов n.

7.2.3. Находится поперечный размер A виброизолятора квадратного сечения:

, (7.17)

где Q- вес машины, H;

[s]_сж- расчетное напряжение сжатия в резине, H/м² (табл.7.2)

7.2.4. Полная высота резинового амортизатора определяется из условия:

(7.18)

Следует помнить, что широкие амортизаторы с малой высотой H нежелательны, так как они имеют чрезмерную жесткость. Поэтому часто подстилаемые под вибрирующие механизмы резиновые коврики практически неэффективны. Если же по конструктивным соображениям все же придется выбирать широкие листы амортизаторов, последние необходимо делать перфорированными или рифлеными.

7.2.5. Определяется рабочая высота амортизатора:

(7.19)

7.2.6. Рассчитывается жесткость одного резинового амортизатора в вертикальном направлении:

, (7.20)

где E_дин- динамический модуль сдвига, H/м²;

S₁- площадь поперечного сечения одного виброизолятора, м².

7.2.7. Определяется частота собственных вертикальных колебаний виброизолируемой машины:

, (7.21)

где - отношение поперечного сечения амортизатора к полной ее высоте;

g- ускорение свободного падения, м/c²

Полученную величину f₀_z сравнивают с ее требуемым значением:

, (7.22)

где f_в- частота возмущающей силы, Гц;

Y_z- коэффициент отношения частоты возмущающей силы к частоте собственных колебаний (рекомендуемая величина Y_z ³ 3).

Если эти значения не сходятся, то в расчет резиновых амортизаторов вносят соответствующие изменения:

а) выбирают тип резины с меньшим динамическим модулем упругости;

б) в допустимых пределах увеличивают статическое напряжение в резине;

в) увеличивают вес машины присоединением к ней бетонного основания;

г) переходят на другие виды амортизаторов, например, стальные или комбинированные.

Данная методика применима не только к резиновым, но и другим упругим материалам, у которых так же, как и у резины, коэффициент Пуассона близок к 0.5. Для материалов, у которых m < 0.5, в расчете необходимо принимать вместо рабочей высоты Н₁ полную высоту амортизатора Н.

7.2.8. Определяется граничная частота:

(7.23)

На резонансной частоте понижается виброизолирующая способность амортизаторов. Чем выше частота по сравнению с f_гр, тем эффективнее влияние прокладок.

7.2.9. Определяется эффективность прокладок или снижение уровня вибрации:

На частотах выше граничной эффективность DL определяется:

, (7.24)

где f_п- текущая частота, Гц.

Таблица 7.2:

Характеристики виброизолирующих материалов

Марка резины	Динамический модуль упругости E´ 10⁵, H/м²	Допустимое напряжение на сжатие [s]_сж ´ 10⁵, H/м²
		4.2
112А		1.71
	59.5	2.4
КР-107		2.94
ИРП-1347	39.3	4.4
	24.5	0.98

Расчет зануления.

Занулением называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухо-заземленной нейтралью трансформатора.

Зануление электроустановок обязательно:

· при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока;

· при номинальном напряжении выше 42 В и ниже 380 В переменного тока и выше 110 В и ниже 440 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках.

Зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате замыкания на корпус.

При замыкании на корпус создается цепь однофазного короткого замыкания, в результате чего срабатывает защита и электроустановка отключается от сети.

Цель расчета зануления – определить условия, при которых оно надежно и быстро отключает поврежденную электроустановку от сети. Согласно ПУЭ проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании фазы на корпус возникал ток короткого замыкания I_кз, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента предохранителя или нерегулируемого расцепителя или тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя.

Значение I _{номп. пл. вст.}предохранителей для сетей напряжением 220 и 380 В приведены в табл. 1, для автоматических выключателей – табл. 9.2.

Номинальный ток плавкой вставки выбирают из условия:

I_{ном. пл. вст.}> I_ном.

(I_ном – номинальный ток электроустановки).

Таблица 9.1

Значение I_ном. для некоторых типов предохранителей

Тип предохранителя	I_ном,А
ПР – 2	6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60
НПН – 60	6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60
ПНТ – 10	4, 6, 10
ПН 2 – 100	30, 40, 50, 60, 80, 100
ПН 2 – 250	80, 100, 120, 150, 200, 250

Таблица 9.2

Значение I_ком. для автоматических выключателей на напряжении 380 В

Тип выключателя	I_ком, А
АП 50 – 3 ТМ (3 - фазный)	1, 6; 2, 5; 4; 6, 4; 10; 16; 25; 40; 50
АП 50 – 2 ТМ (1 - фазный)	1, 6; 2, 5; 4; 6, 4; 10; 16; 25; 40; 50
А 3161 (1 - фазный)	15, 20, 25, 30, 40, 50
А3163 (3 - фазный)	15, 20, 25, 30, 40, 50

Величина тока однофазного короткого замыкания (I_кз) определяется по формуле:

где: U_ф – фазное напряжение, В

Z_п – сопротивление петли “фаза - ноль”, Ом

Z_т – сопротивление обмоток трансформатора, Ом

Z_п=R_ф+R_н

R_ф – сопротивление фазного провода, Ом

R_н– сопротивление нулевого провода, Ом

r - удельное сопротивление, Ом ∙ м

(r_меди=0, 018 Ом*м, r_{алюминия}= 0, 028 Ом ∙ м)

l – длина провода, м

s – сечение провода, м³

Таблица 9.3

Значение полных сопротивлений (Z_т) обмоток масляных трансформаторов

Мощность трансформатора, кВА	Z_т, Ом, при схеме соединения обмоток
	l/l_н	D/l_н
	3, 110	0, 906
	1, 949	0, 562
	1, 237	0, 360
	0, 799	0, 226
	0, 487	0, 141
	0, 312	0, 090
	0, 195	0, 056
	0, 129	0, 042
	0, 081	0, 027
	0, 054	0, 017

Таблица 9.4

Значение полных сопротивлений (Z_т) обмоток сухих трансформаторов

Мощность трансформатора, кВА	Схема соединения обмоток	Z_т, Ом
	D/l_н	0, 165
	l/l_н	0, 453
	D/l_н	0, 106
	l/l_н	0, 254
	D/l_н	0, 066
	l/l_н	0, 130
	D/l_н	0, 042
	l/l_н	0, 109
	D/l_н	0, 027