3.5 Расчет к мероприятиям по безопасности труда. Охрана труда

При разработке мероприятий по охране труда необходимо считать целесообразным проведение специального расчета по указанию консультанта раздела. Расчет в максимальной степени должен отражать специфику проектируемого объекта и может касаться следующих вопросов:

а) расчет воздухообмена для удаления тепла, влаги, пыли, токсичных веществ и подбор вентилятора;

б) расчет общего искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока;

в) расчет прожекторного освещения;

г) расчет естественного освещения;

д) расчет заземляющего устройства;

е) расчет зануления;

ж) расчет уровня звукового давления (шума);

з) расчет уровня виброскорости;

и) расчет допускаемой крутизны откосов, обеспечивающей безопасность при рытье глубоких котлованов;

к) анализ производственного травматизма и оценка степени безопасности труда;

л) эффективность мероприятий по охране труда;

м) расчет потребного количества воды для тушения пожаров.

Перечисленные задачи не ограничивают права консультанта в выдаче студенту-дипломнику других расчетов по безопасности жизнедеятельности.

Раздел 4. Методические указания к решению некоторых задач по безопасности жизнедеятельности

4.1 Расчет воздухообмена для удаления избыточного тепла

4.1.1 Расчет воздухообмена машинного отделения теплохода

В машинном отделений (МО) теплоходов с целью обеспечения требований санитарных правил к воздушной среде предусматривается общеобменная приточная вентиляция. Преобладающей вредностью в МО является избыточная теплота. Расчет потребного воздухообмена ведется на поглощение избыточной теплоты и обеспечение регламентируемого перепада (∆t) между температурой внутри МО и температурой наружного воздуха.

Количество приточного воздуха м³/ч, подаваемого в помещение главных двигателей, дизель-генераторов или вспомогательного котла в теплый период навигации определяется отдельно для каждого помещения по формуле:

(1)

где - суммарное расчетное количество воздуха, подаваемое в МО, м3/ч;

- массовая теплоемкость воздуха (принимается 1 кДж/кг град);

- плотность воздуха (принимается 1,2 кг/м3);

- регламентируемый санитарными правилами перепад между температурой воздуха МО и наружного, град.;

- вредный нагрев воздуха в системе (принимается 1-2^о);

- избыточное количество "сухой" теплоты, рассчитывается для помещения главных двигателей, дизель - генераторов и вспомогательного котла.

При расположении дизель - генераторов и вспомогательного котла в помещение главных двигателей количество выделяемой ими теплоты суммируется

(2)

где - количество теплоты выделяемой главными двигателями и другим оборудованием, установленным в помещении, КДж/ч;

- количество теплоты выделяемое дизель - генераторами, КДж/ч;

- количество теплоты, выделяемой вспомогательным котлом, КДж/ч.

Расчет количества теплоты, выделяемой в МО, производится следующим образом:

Помещения главных двигателей

1. Исходные данные для расчета:

- мощность, кВт и частота вращения коленчатого вала главных двигателей;

- температура охлажденной воды на выходе из системы охлаждения t_ох.в

- расчетная наружная температура бассейна, для которого проектируется судно, t_н.р

- регламентируемый Санитарными правилами перепад между температурой воздуха внутри МО и наружной, ∆t.

2. Количество теплоты, выделяемой в помещении главных двигателей, определяется по формуле:

(3)

где - средняя температура нагретых поверхностей;

принимается – для двигателей без наддува =t_ох.в - 10^о;

для двигателей с наддувом =t_ох.в - 8^о;

а – коэффициент, учитывающий частоту вращения коленчатого вала двигателя, КДж/ч · град · КВт;

принимается: для среднеоборотных двигателей 1,1; для высокооборотных двигателей 1,3;

m – коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемой теплоты у двигателей с наддувом

Р_ат – атмосферное давление;

Р_н – давление наддува.

У двигателя без наддува т = 1

N_дв - суммарная мощность главных двигателей, КВт

- регламентируемый Санитарными правилами перепад температур;

t_н.р - расчетная наружная температура, ºС.

Помещение дизель-генераторов

1. Исходные данные для расчета:

- мощность в КВт и частота вращения вала двигателя;

- номинальная мощность генератора Nген., КВт;

- средняя эксплуатационная нагрузка генератора ψ = ;

- расчетная наружная температура t_н.р., ºС;

- регламентируемый Санитарными правилами перепад температур, ;

2. Количество теплоты, выделяемое дизель - генератором

где - количество теплоты, выделяемое двигателем, КДж/ч;

- количество теплоты, выделяемое генератором, КДж/ч.

1. Количество теплоты, выделяемой двигателем , определяется по формуле (3). Температура охлаждающей воды (t_ох.в) для определения средней температуры поверхностей ( ) принимается в зависимости от средней эксплуатационной нагрузки генератора по графику.

График зависимости температуры охлаждающей воды двигателя дизель - генератора от средней эксплуатационной нагрузки t_ох.в = f(ψ)

4. Количество теплоты, выделяемой генератором, определяется по формуле

(5)

где - удельное количество теплоты КДж/кВт.ч, выделяемое генератором определяется в зависимости от средней эксплуатационной нагрузки генератора по графику.

График зависимости удельного количества теплоты, выделяемого генератором ( в КДж/КВт·ч) от средней эксплуатационной нагрузки

= f(ψ)

Помещения вспомогательного котла

4. Количество теплоты, выделяющейся в помещении вспомогательного котла, принимается в зависимости от типа котла и его поверхности нагрева. При установке комбинированного котла q_к = 1 000 КДж/м·поверх.нагрева, при установке огневого котла q_к = 1 200 КДж/м·поверх.нагрева

(6)

где q_к – удельное количество выделяемой теплоты для различных типов котлов;

S_к – поверхность нагрева котла.

4. Порядок выполнения расчета

- рассчитывается количество теплоты, выделяемое в помещении главных двигателей по формуле (3);

- рассчитывается количество теплоты, выделяемое двигателями дизель-генераторов по формуле (3). При этом температура охлаждающей воды t_ох.в для определения средней температуры, поверхностей принимается в зависимости от средней эксплуатационной нагрузки генератора ψ по графику приведенному в методичке;

- рассчитывается количество теплоты, выделяемое генераторами по формуле (5). При этом удельное количество теплоты определяется по графику, приведенному в методичке;

- определяется суммарное количество теплоты, выделяемое дизель-генераторами по формуле (4);

- рассчитывается количество теплоты, выделяемое в помещении вспомогательного котла по формуле (6);

- определяется общее количество теплоты, выделяемое в помещениях МО по формуле (2);

- рассчитывается потребный воздухообмен в МО теплохода по формуле (1);

4.1.2 расчет воздухообмена производственного помещения

Для определения воздухообмена производственного помещения необходимо выявить все источники образования тепла.

Тепловыделения в производственном помещении могут быть следующего характера:

- тепловыделения от нагретых поверхностей;

- тепловыделения при открывании дверей нагревательных установок;

- тепловыделения от остывающего материала;

- тепловыделения при переходе механической энергии в тепловую.

Расчет воздухообмена производится на теплый период года. Необходимо установить количество избыточного тепла, поступающего в производственное помещение от различных источников в единицу времени.

Воздухообмен для удаления избыточного количества тепла, L м³/час, определяется по формуле:

(1)

где Q_изб – количество избыточного тепла, поступающего в производственное от нагревательных установок, Дж/с;

с – удельная теплоемкость воздуха, которая равна 10³ Дж/кг·гр;

ρ – плотность воздуха, кг/м³;

t_уд – температура удаляемого воздуха, ºС;

t_пр – температура приточного (наружного) воздуха, ºС.

Плотность воздуха ρ при данной температуре определяется

Температуру удаляемого воздуха можно определить из выражения

где температура воздуха в производственном помещении, ºС выбирается согласно Санитарным нормам (см. табл. 2,3).

Температуру приточного воздуха можно принять 16 ºС.

Количество избыточного тепла Q_изб, Дж/с.

(2)

где Q₁ – количество избыточного тепла от поверхностей нагревательных установок, Дж/с;

Q₂ – количество избыточного тепла в результате открывания дверей нагревательных установок, Дж/с;

Q₃ – количество избыточного тепла от остывания продукта, Дж/с;

Q₄ – количество избыточного тепла при переходе механической энергии в тепловую, Дж/с.

Количество избыточного тепла от нагретых поверхностей

где α – коэффициент теплоотдачи, Дж/м² гр·с;

t_n – температура нагретой поверхности, ºС;

F – поверхность, отдающая тепло, м²;

Коэффициент теплоотдачи:

где а – коэффициент, зависящий от рода поверхности, Дж/м² гр^3/4· с.

Опытные данные для коэффициента а даны в таблице 1.

Таблица 1

Род поверхности	Коэффициент а, Дж/м2 гр3/4· с
Вертикальная поверхность	3,02
Горизонтальная поверхность, обращенная вверх	3,84
Горизонтальная поверхность, обращенная вниз	1,52

Поверхность F, отдающая тепло, определяется из размеров нагревательных установок.

Количество избыточного тепла при открывании дверей нагревательных установок

Q₂ = γzbh (4)

где b – ширина двери, м;

h – высота двери, м;

γ – приведенный коэффициент, равный 2,32 Дж/м² ºК⁴с;

t_вн – температура внутри нагревательной установки, ºС;

z – относительное время открывания двери;

Относительное время открывания двери:

где τ_от – суммарное время открытой двери за смену, час;

τ_р – рабочее время за смену, час.

Время открытой двери определяется видом оборудования и технологическим процессом. Температура t_вн внутри нагревательных установок зависит от вида оборудования. Параметры h и b определяются из конструкции нагревательных установок.

Количество избыточного тепла от остывающего продукта

(5)

где t_про – температура остывающего продукта, ºС;

m – масса продукта, кг;

с – удельная теплоемкость продукта, Дж/кг·гр·с;

β – коэффициент неравномерности остывания продукта, равен 0,95.

Количество избыточного тепла при переходе механической энергии в тепловую

где N – мощность электродвигателя, КВт.

Примечание. В расчетах не учитывается выделение избыточного тепла от осветительной аппаратуры, от работающих в производственном помещении людей и от солнечной радиации, т.к. указанные тепловыделения составляют не более 1 % от учтенных в расчете тепловыделений.

Удельная теплоемкость продукта С зависит от вида продукта, температуры продукта и других факторов. Условно для многих продуктов можно принять С=3 600 Дж/кг·гр·с. Температуру остывающего продукта t_про можно принять 80 ºС для всех продуктов. Для точного определения t_про необходимо учитывать технологию изготовления продукта. Масса продукта зависит от вида оборудования.

Номы температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений

Таблица 2

Характеристика производственных помещений	Категория работы	Теплый период года (tв ≥ 10 ºС)
		Оптимальные			Допустимые
		Температура воздуха, ºС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с	Температура воздуха, ºС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Помещения, характеризуемые незначительными избытками явного тепла (до 20 Ккал/м3 ч)	Легкая	22…25	60-30	0,2-0,5	До 28	До 75	0,3…0,5
	Средней тяжести	20…23	60-30	0,2-0,5	До 28	До 75	0,3…0,7
	Тяжелая	18...21	60-30	0,3-0,7	До 26	До 75	0,5…1
Помещения, характеризуемые значительными избытками явного тепла (более 20 Ккал/м3 ч)	Легкая	22…25	60-30	0,2-0,5	До 28	До 75	0,3…0,5
	Средней тяжести	20…23	60-30	0,2-0,5	До 28	До 75	0,3…0,7
	Тяжелая	18...21	60-30	0,3-0,7	До 26	До 75	0,5…1

Номы температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений

Таблица 3

Характеристика производственных помещений	Категория работы	Теплый период года (tв <10 ºС)
		Оптимальные			Допустимые
		Температура воздуха, ºС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с	Температура воздуха, ºС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Помещения, характеризуемые незначительными избытками явного тепла (до 20 Ккал/м3 ч)	Легкая	20…22	60-30	До 0,2	17…22	До 75	До 0,3
	Средней тяжести	17…19	60-30	До 0,3	15…20	До 75	До 0,5
	Тяжелая	16…18	60-30	До 0,3	13…18	До 75	До 0,5
Помещения, характеризуемые значительными избытками явного тепла (более 20 Ккал/м3 ч)	Легкая	20…22	60-30	До 0,2	17…24	До 75	До 0,5
	Средней тяжести	17…19	60-30	До 0,3	16…22	До 75	До 0,5
	Тяжелая	16…18	60-30	До 0,3	13…17	До 75	До 0,5

Подбор вентилятора

По требуемому воздухообмену подобрать тип вентилятора (см.расчет воздухообмена для удаления избыточного количества влаги, табл.5).

Производительность выбранного вентилятора должна быть не меньше расчетного значения.

Порядок выполнения расчета

1. Установить, какое оборудование предполагается разместить в рассматриваемом производственном помещении.

2. Выявит все источники образования тепла.

8. Определить какой характер имеет тепловыделение.

4. Вычислить суммарное количество избыточного тепла от всех нагревательных элементов.

5. Определить требуемый воздухообмен.

6. Подобрать по каталогу вентилятор.