АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ  ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра охраны труда и окружающей среды

 

 

 

ОХРАНА ТРУДА

Методические указания к лабораторным работам

(для студентов всех специальностей очно - заочной формы обучения)

 

 

 

Алматы 2004

 

СОСТАВИТЕЛИ: А.А. Байзакова, А.С. Бегимбетова, М.К. Дюсебаев, Т.С. Санатова. Охрана труда. Методические указания к выполнению лабораторных работ  (для студентов всех специальностей очно-заочной формы обучения). - Алматы: АИЭС, 2004 -  44 с.

 

 

Методические указания содержат материал для подготовки к проведению лабораторных работ, в них приведены описания каждой лабораторной работы, экспериментальных установок, дана методика проведения и обработки опытных данных, перечень рекомендуемой литературы и контрольные вопросы. Методические указания рекомендуется для студентов всех специальностей очно-заочной формы обучения.

Ил. 7, табл. 20, прил. 2, библиогр. - 13 назв.

 

 

Рецензент: канд. техн. наук, доц. Кибарин А.А.

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2004г.

 

                                                         

 

Ó Алматинский институт энергетики и связи, 2004 г.

 

 

 

Общие методические указания

 

- Студент может приступить к проведению опыта только после сдачи коллоквиума по теории и методике данной лабораторной работы.

- Отчет по работе составляется индивидуально каждым студентом и должен содержать:

а) наименование и цель работы;

б) краткий конспект методического указания со схемой опытной установки и необходимыми расчетными зависимостями;

в) протокол испытания, подписанный преподавателем;

г) таблицу обработки данных;

д) анализ полученных результатов и выводов.

- При подготовке к лабораторной работе студентам необходимо изучить соответствующие темы по следующим учебникам:

1. СНиП РК 2.04-05-2002. Естественное и искусственное  освещение. Общие требования.– М.: Стройиздат, 2002.

2. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике.  – М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Князевский Б.А. Охрана труда в электроустановках. – М.: Высшая школа, 1984.

4.     Денисенко Г.Ф. Охрана труда. -М.: Высшая школа, 1985.

5.     Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. – М.: Высшая школа, 1999.

6. Метрологическое обеспечение безопасности труда: справочник./Под ред. Сологяна И.Х. Том 2. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

7.     ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие требования.

8. Стрижко Л.С., Потоцкий Е.П., Бабайцев И.В. и др. Безопасность жизнедеятельности в металлургии: Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1996.

9. Бобков А.С., Блинов А.А., Роздин И.А. и др. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности: Учебник для вузов. – М.: Химия. 1998.

10. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. - М.: Энергия, 1983.

11. Ткачук К.Н. Безопасность труда в промышленности. - К.: Техника, 1982. – 136 с.

12. Киселев Л.П. Тело человека как элемент электрической цепи. - Труды МИИТа, вып. 226, 1966.

13.  Пенкин Л.А. Методические указания к выполнению лабораторной работы №8. - Алма-Ата, 1978.

 

 

1 Лабораторная работа № 1

Исследование характеристик искусственного производственного освещения

 

1.1 Цель работы: ознакомиться с нормированием и контролем производственного освещения, произвести теоретический расчет искусственного освещения методом коэффициента использования, а также исследовать характеристики искусственного производственного освещения.

 

     1.2 Теоретические сведения

 

Искусственное освещение применяется при отсутствии или недостаточности естественного освещения, осуществляется путем использования таких источников света, как лампы накаливания, газоразрядные лампы высокого и низкого давления, плоские и щелевые световоды.

Степень усталости глаз зависит от степени напряженности процессов, сопровождающих зрительное  восприятие предметов. К таким процессам относятся  аккомодация, конвергенция и адаптация.

Для создания благоприятных условий труда производственное освещение должно отвечать следующим требованиям:

- освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру выполняемой работы по СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное  освещение. Общие требования»;

- яркость на рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства должна распределяться  по возможности равномерно;

- резкие тени на рабочей поверхности должны отсутствовать;

- освещение должно обеспечивать необходимый спектральный состав света для правильной цветопередачи;

- система освещения не должна являться источником других вредных факторов (шум и т.д), а также должна быть электро- и пожаробезопасной.

Виды искусственного освещения: рабочее, аварийное, охранное.

Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

        Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности составляет 5% (но не менее 2 лк в зданиях и 1 лк для территорий предприятий) от рабочего освещения и предусматривается в случаях, если отключение рабочего освещения  и связанное  с этим нарушение обслуживания оборудования может вызвать пожар, взрыв, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса и т. п. /1/.

Эвакуационное освещение предусматривается для эвакуации людей  из помещений при аварийном отключении нормативного освещения. Оно устанавливается в местах опасных для прохода людей, на лестничных клетках. Освещенность в проходах должна быть не менее 0,5 лк в зданиях и 0,2 лк вне их /1/.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории, охраняемых в ночное время.

Различают следующие  системы освещения:

- общее освещение предназначено для равномерного освещения  помещений  или части его;

- местное освещение – стационарное  или переносное - для освещения  только рабочих поверхностей;

- комбинированное освещение – совокупность местного и общего освещения.

Применение только местного освещения  запрещается. Для  избежания больших световых контрастов  между рабочим местом  и окружающим пространством, доля общего освещения в комбинированном должна составлять  не менее 10%.

Нормирование искусственного освещения производится в соответствии со СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное  освещение. Общие требования», нормируется освещенность на рабочих местах в зависимости от условий выполняемых зрительных работ, вида источника света и системы освещения.

           Условия зрительной работы определяются следующими параметрами:

- размер объекта различения - наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы.

- фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту  различения, на которой он рассматривается. Характеризуется коэффициентом отражения (ρ), который зависит от цвета и фактуры поверхности. Фон считается светлым при , средним при  и темным при ;

- контраст объекта с фоном (К) - характеризуется отношением разности коэффициентов отражения фона и объекта, по абсолютной величине, к коэффициенту отражения фона. Контраст считается малым ; средним  - ; большим - при .

Условия зрительной работы улучшаются при повышении яркости фона, что достигается повышением коэффициента отражения поверхностей  помещения (стен, потолка, поля) и производственного оборудования.

Кроме абсолютного значения освещенности, нормируются качественные характеристики освещения: показатель ослепленности и коэффициент пульсации освещенности.

Расчет искусственного освещения заключается в решении следующих задач: выбор системы освещения, типа источника света, расположение светильников, выполнение светотехнического расчета и определение мощности осветительной установки /2,3/.

Светотехнический расчет может быть выполнен:

      - методом коэффициента использования;

      - точечным методом;

      - методом удельной мощности.

Метод коэффициента использования заключается в определении значения коэффициента, равного отношению светового потока, падающего на расчетную поверхность, к полному потоку осветительного прибора. Затем определяется световой поток источника света, необходимый для создания заданной освещенности.

Сущность расчета освещения по методу удельной мощности  заключается в том, что в зависимости от типа светильника и места его установки, высоты подвеса над рабочей поверхностью, освещенности на горизонтальной поверхности и площади помещения определяется значение удельной мощности.

Точечный метод предполагает определение светового потока при заданной условной освещенности, которая зависит от светораспределения светильника и геометрических размеров, выбирается это значение по графикам пространственных изолюкс.

    

1.3 Описание опытной установки

Опыт проводится при помощи фотоэлектрического  люксметра Ю-16 (рисунок 1.1)

Люксметр Ю-16 – прибор, основанный на принципе изменения фототока. Ток возникает в цепи селенового фотоэлемента  и соединенного  с ним гальванометра под влиянием падающего  на чувствительный слой  светового  потока. Отклонения стрелки гальванометра  пропорциональны освещенности. Прибор градуирован   в люксах и имеет  три шкалы 25, 100, 500 лк.

 

 

             Рисунок 1.1

Переключатель  диапазонов  размещен на корпусе прибора. Если освещенность оказывается   лк, то на селеновый  фотоэлемент устанавливается поглотитель  с коэффициентом. При использовании поглотителя предел  изменения шкал приборов  становится  равным 2500, 10000, 50000 лк. При  изменении  фотоэлемент  располагается  чувствительным слоем  вверх на поверхности, освещенность которой необходимо определить.

 

1.4 Порядок выполнения работы

1.4.1 Задание №1

Исследовать комбинированное освещение, определив долю общего освещения. По замеренной освещенности определить характер работ, которые можно проводить при данной освещенности.

      Общее освещение имитируется включенным верхним светильником, комбинированное – одновременно включенными верхним и одним из остальных светильников.

1.4.1.1 Порядок выполнения задания:

а) включить один верхний светильник, замерить освещенность, перемещая люксметр по горизонтальным точкам 0, 10, 20, 30, 40, 50;

б) включить дополнительно к верхнему поочередно светильники, расположенные на высоте 20, 40, 60, 80 см, и также провести замеры освещенности в горизонтальных точках 0,10, 20, 30, 40, 50;

в) определить в каждом  случае долю общего освещения в % по формуле  и сделать заключение о ее достаточности;

г) полученные данные занести в таблицу 1.1;

д) при заданной  преподавателем высоте подвеса светильника местного освещения в одной из горизонтальных точек поверхности определить освещенность и, используя данные таблицы 1.8, сделать вывод о характере работ, которые можно проводить при данной освещенности, занести результаты в таблицу 1.2.

 

Таблица 1.1-Результаты замеров (задание №1)

Высота подвеса

светильника, см

Наименование

Расстояние по горизонтали

0

10

20

30

40

50

100

Еобщ

 

 

 

 

 

 

20

Екомб

 

 

 

 

 

 

D, %

 

 

 

 

 

 

40

Екомб

 

 

 

 

 

 

D, %

 

 

 

 

 

 

60

Екомб

 

 

 

 

 

 

D, %

 

 

 

 

 

 

80

Екомб

 

 

 

 

 

 

D, %

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2-Результаты выбора характера выполняемых работ

Освещенность в точке при высоте подвеса Н=          см

Характер работ, выполняемых при данной освещенности

Характеристика

зрительной работы

Разряд

зрительной

работы

Подразряд

зрительной работы

Контраст

объекта с

фоном

Характеристика фона

Е=              лк

 

 

 

 

 

 

 

1.4.2 Задание №2

Построить кривые равных горизонтальных  освещенностей  (кривые изолюкс) для светильника местного освещения и выбрать наивыгоднейшую высоту подвеса светильников.

Для этого необходимо:         

а) включить светильник местного освещения на высоте 20 см от горизонтальной поверхности;

б) замерить освещенность на горизонтальной поверхности в точках 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60;

в) провести  аналогичные замеры горизонтальных освещенностей при высоте подвеса местного светильника 40, 60, 80, 100см.

Полученные результаты замеров занести в таблицу 1.3 и на основании этих данных построить график равных горизонтальных освещенностей. Ординатой служит высота подвеса светильника, абсциссой – расстояние по горизонтальной поверхности (рисунок 1.2). Из полученных замеров (таблица 1.3) выбираются равные значения освещенностей и соединяются между собой плавными кривыми, против каждой из них записывается значение освещенности.

Наивыгоднейшая высота подвеса светильника определяется следующим образом: на оси абсцисс находят точку, соответствующую заданному расстоянию, на котором надо найти максимальную освещенность. Поднимаются от этой точки вверх по вертикали до той точки, в которой освещенность будет наибольшей; наивыгоднейшая высота подвеса светильника определяется ординатой этой точки. Расстояние по горизонтали и освещенность указываются преподавателем.

 

Таблица 1.3-Результаты замеров  (задание №2)

Высота подвеса

светильника, см

Освещенность в горизонтальных точках   l, см 

0

10

20

30

40

50

20

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы: Наивыгоднейшая высота подвеса светильника, обеспечивающая нормированную освещенность Е=   лк  в точке горизонтальной поверхности  l =    см   равна Н=      см

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2

 

 

 

1.4.3 Задание №3

Произвести расчет искусственного освещения в производственном помещении методом коэффициента использования.

При расчете по этому методу определяется световой поток лампы по формуле

,

 (1)

 

где  E- заданная минимальная освещенность, лк;

K- коэффициент запаса; 

S- освещаемая площадь, м2;

Z- коэффициент неравномерности освещения;

N- число светильников, шт; 

 - коэффициент использования светового потока, т.е.  отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп; находится в зависимости от величины индекса помещения (i) и коэффициента отражения потолка и стен. Индекс помещения определяется по выражению

,

(2)

где       - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

А, В- длина и ширина помещения, м.

Коэффициенты отражения выбираются в зависимости от состояния производственных помещений.

Расчет производить теоретически, используя в качестве задания данные таблицы 1.4.

Последовательность расчета:

     а) по указанию преподавателя из таблицы 1.4 выбрать вариант;

     б) по данным таблицы 1.4 вычислить площадь освещаемого помещения S, м2,  индекс помещения i по формуле (2);

в) по таблице 1.6 найти значение коэффициента использования ;

г) из таблицы 1.7, учитывая разряд зрительной работы, вид источника света и систему освещения, выбрать значение освещенности Е, лк;

     д) принять значение коэффициента запаса К из таблицы 1.8 по характеристике производственного помещения;

е) рассчитать световой поток F, лм по формуле (1), используя раннее определенные значения;

ж) по полученному световому потоку F подобрать лампу, используя таблицу 1.9, учитывая, что рассчитанный световой поток не должен отличаться от выбираемого на .

      Все результаты расчета записать в таблицу 1.5.

 

 

Таблица 1.4 - Данные для расчета искусственного освещения  (задание №3)

Параметры

Номер варианта

Применяемые  светильники

I,а

II,б

III,в

IV,в

V,а

НГ

ППД

НГ

ЛД

ДРЛ

Длина помещения А, м                       

10

12

18

20

40

Ширина помещения       В,м               

8

10

10

14

25

Высота подвеса светильников, h, м   

2,5                

2,5               

3

4,2

5,5

Общее количество светильников, N, шт   

10

15

25

30

60

Разряд зрительной работы

III, а

 IV, б

V, а

III, б

IV, а

Коэффициент отражения потолка, ρпот, %

50

30

70

30

30

Коэффициент отражения стен ρстен, %

30

10

50

10

10

Коэффициент неравномерности, Z      

1,2

1,1

1,2

1,1

1,2

Характеристика производственного помещения

Помещение с малыми выделениями пыли

 

                                             

                            

Таблица 1.5 - Результаты расчета искусственного освещения  (задание №3)

Номер варианта

S, м2

i

η, %

K

N, шт

E, лк

F, лм

Вывод

Тип лампы

Мощность, Вт

Световой поток,

лм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     


 

 

Таблица 1.6   -  Значения коэффициента использования светового потока

 

Вариант

I

II

III

IV

V

ρпот, %

30

50

70

30

50

70

30

50

70

30

50

70

30

50

70

ρс, %

10

30

50

10

30

50

10

30

50

10

30

50

10

30

50

Индекс

помещения

0,5

0,19

0,21

0,25

0,21

0,24

0,28

0,14

0,17

0,21

0,18

0,21

0,28

0,20

0,23

0,30

0,7

0,29

0,31

0,34

0,32

0,35

0,38

0,23

0,26

0,28

0,26

0,30

0,38

0,31

0,33

0,42

0,9

0,34

0,36

0,39

0,38

0,40

0,44

0,28

0,30

0,34

0,32

0,37

0,46

0,37

0,40

0,47

1,0

0,36

0,38

0,40

0,40

0,42

0,45

0,30

0,32

0,35

0,35

0,40

0,49

0,40

0,41

0,48

1,25

0,38

0,41

0,43

0,44

0,46

0,48

0,33

0,35

0,37

0,40

0,45

0,55

0,44

0,47

0,55

1,5

0,41

0,43

0,46

0,46

0,48

0,51

0,35

0,36

0,40

0,45

0,49

0,60

0,48

0,50

0,59

2

0,44

0,46

0,49

0,50

0,52

0,55

0,39

0,40

0,43

0,51

0,55

0,65

0,53

0,56

0,67

2,5

0,48

0,49

0,52

0,54

0,55

0,59

0,42

0,44

0,46

0,55

0,58

0,70

0,57

0,59

0,71

3

0,49

0,51

0,53

0,55

0,57

0,60

0,43

0,45

0,47

0,58

0,61

0,73

0,58

0,60

0,73

4,0

0,51

0,52

0,55

0,57

0,59

0,62

0,45

0,47

0,49

0,61

0,64

0,77

0,61

0,63

0,77

5,0

0,52

0,54

0,57

0,58

0,60

0,63

0,46

0,48

0,51

0,65

0,67

0,80

0,63

0,66

0,79

 

 

 

 

 

Таблица 1.7 - Нормы освещенности при искусственном освещении (выдержки из СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное  освещение. Общие требования»)

Характеристика

зрительной работы

Наименьший или эквивалентный  размер объекта различения, мм

Разряд

зрительной

работы

Подразряд зрительной работы

Контраст

объекта с

фоном

Характеристика фона

Освещенность, Е, лк

При системе комбинированного освещения

система

общего

освещения

Всего

В т. ч. общего

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Высокой

точности

От  0,3 до 0,5

III

а

Малый

Темный

2000

200

500

б

Малый

Средний

Средний

Темный

1000

750

200

300

300

300

в

Малый

Средний

Большой

Светлый

Средний

Темный

750

 

600

200

 

200

200

 

200

г

Средний

Большой

Большой

Светлый

Светлый

Средний

400

200

200

Средней

точности

от 0,5 до 1

IV

а

Малый

Темный

750

200

300

б

Малый

Средний

Средний

Темный

500

200

200

в

Малый

Средний

Большой

Светлый

Средний

Темный

400

200

200

г

Средний

Большой

Большой

Светлый

Светлый

Средний

-

-

200

Малой

точности

от 1    до 5

V

а

Малый

Темный

400

200

300

б

Малый

Средний

Средний

Темный

-

-

200

в

Малый

Средний

Большой

Светлый

Средний

Темный

-

-

200

г

Средний

Большой

Большой

Светлый

Светлый

Средний

-

-

200

Грубая    (очень малой точности)

Более 0,5

VI

 

Независимо от характеристик фона и контраста  объекта с фоном

-

-

200

 

 

 

Таблица 1.8 - Значения коэффициента запаса  К3

Характеристика помещения

Коэффициент запаса К3

Газоразрядные лампы

Лампы накаливания

Помещения с большими выделениями

пыли, дыма, копоти

2,0

1,7

Помещения со средними выделениями

пыли, дыма, копоти

1,8

1,5

 

Помещения с малыми выделениями

пыли, дыма, копоти

1,5

1,3

 

 

Таблица 1.9-Световой поток и мощность ламп  накаливания и газоразрядных ламп при U=220 В

Лампы накаливания

Газоразрядные лампы

Тип лампы

Мощность, Вт

Световой поток,

лм

Тип лампы

Мощность, Вт

Световой

поток, лм

НВ-23

15

105

ЛД

15

590

НВ-24

25

220

20

920

НВ-25

40

400

30

1640

НГ-27

60

715

40

2340

НГ-48

100

1450

65

3570

НГ-49

150

2000

80

4070

НГ-50

200

2800

ДРЛ

80

3200

НГ-51

300

4600

125

5600

НГ-53

500

8300

250

13000

НГ-54

750

13100

400

19000

НГ-55

1000

18600

700

35000

 

1.4.4 Контрольные вопросы

 

1.4.4.1 Действие света на организм человека. Роль освещения в создании здоровых условий труда.

1.4.4.2 Основные светотехнические единицы.

1.4.4.3 Виды и системы искусственного освещения.

1.4.4.4 Виды источников искусственного освещения (достоинства и недостатки).

1.4.4.5 Принцип нормирования искусственного освещения.

1.4.4.6 Методы светотехнического расчета.

1.4.4.7 Устройство и принцип действия люксметра.

1.4.4.8 Параметры, определяющие  условия зрительной работы.

1.4.4.9 Кривые равной освещенности (построение, определение освещенности и  высоты подвеса).

 

2 Лабораторная работа №2

Определение содержания вредных газов в воздухе производственных помещений экспрессным линейно-колористическим методом

 

2.1 Цель работы:

 Ознакомиться с методами анализа загазованности производственных помещений и расчетом воздухообмена для их вентиляции.

 

2.2 Теоретические сведения

 

При проведении различных технологических процессов в воздух производственных помещений выделяется значительное количество вредных веществ.

Вредными являются вещества, которые при контакте с организмом человека могут вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений (ГОСТ 12.1.007-88).

Вредные вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

При отсутствии специальных мер профилактики вредные вещества могут вызвать профессиональные отравления. Отравления в производственных условиях могут быть острыми и хроническими. Отравления бывают острыми при воздействии больших концентраций вредных веществ (например при аварии) и хроническими, вследствие проникновения в организм вредного вещества в течение длительного времени при незначительных концентрациях.

По степени воздействия на организм человека все вредные вещества подразделяются на 4 класса (ГОСТ 12.1.007-88): 1 – вещества чрезвычайно опасные (бенз(а)пирен, ртуть, свинец, озон, фосген и др.); 2 – вещества высокоопасные  (оксиды азота, бензол, йод, марганец, едкие щелочи, хлор и др.); 3 – вещества умеренно опасные (ацетон, сернистый ангидрид, метиловый спирт и др.); 4 – вещества малоопасные (аммиак, оксид углерода, этиловый спирт, скипидар и т.д.).

Следует иметь в виду, что и вещества малоопасные при длительном воздействии могут при больших концентрациях вызывать тяжелые отравления (1).

Опасность отравления зависит от химического состава, концентрации, времени действия газов и паров, а также от условий окружающей среды.

Например, при высокой температуре воздуха ускоряется проникновение яда в организм. Для ограничения неблагоприятного воздействия вредных веществ применяют гигиеническое нормирование их содержания в различных средах. В связи с тем, что требование полного отсутствия промышленных ядов в зоне дыхания рабочих часто невыполнимо, особую значимость приобретает гигиеническая регламентация содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005-88). Такая регламентация в настоящее время проводится в три этапа: 1) обоснование ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ); 2) обоснование ПДК; 3) корректирование ПДК с учетом условий труда работающих и состояния их здоровья.           Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны приведены в ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие требования безопасности», там же указаны их классы опасности.

Предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны являются такие концентрации, которые при ежедневной работе в пределах 8 часов или при другой длительности, но не превышающей 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующего поколений, ПДК измеряются в мг/м3.

Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или временного пребывания работающих.

В ГОСТ 12.1.005-88 утверждены ПДК для 800 токсичных веществ.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия должно соблюдаться следующее соотношение

 

,                           (2.1)

 

где с1,с2…сn – замеренные концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны;

ПДК1, ПДК2…ПДКn – предельно допустимые концентрации вредных веществ (ГОСТ 12.1.005-88).

Предупреждение профессиональных заболеваний и отравлений достигается:

а) разработкой новых технологических процессов, исключающих использование вредных веществ, заменой вредных веществ менее вредными. Снижению поступления в воздух рабочих зон вредных веществ способствует хорошая герметизация оборудования, ведение процессов в вакууме, применение замкнутых технологических циклов, непрерывных технологических процессов, замена устаревшего оборудования более прогрессивным;

б) механизацией и автоматизацией производственных процессов, применением дистанционного управления;

в) изоляцией оборудования, помещений с вредными технологическими процессами;

г) вентиляцией производственных помещений.

 Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха вентиляция подразделяется на естественную и механическую. Возможно их сочетание – смешанная вентиляция.

Таблица 2.1 - Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ (ГОСТ 12.1.005-88)

 

Вещество

Предельно допустимые концентрации, мг/м3

1 Аммиак

20

2 Ацетон

200

3 Бензин

300

4 Бензол

20

5 Сернистый газ

10

6 Сероводород

10

7 Сероуглерод

10

8 Скипидар

300

9 Спирт этиловый

1000

10 Спирт бутиловый

200

11 Спирт метиловый

50

12 Толуол

50

13 Фенол

5

14 Формальдегид

1

15 Хлорбензол

50

16 Дихлорэтан

10

17 Трихлорэтан

10

18 Хлористый водород

5

19 Хлор

1

20 Этиловый, диэтиловый эфир

300

21 Оксид углерода

20

 

В зависимости от способа организации воздухообмена различают вентиляцию местную и общеобменную. По времени действия – постоянно действующая и аварийная.

Естественная вентиляция (аэрация) необходимый воздухообмен создает за счет разности плотностей теплого воздуха внутри помещения и более холодного снаружи,  а также благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри этих помещений.

При механической вентиляции воздухообмен достигается за счет разности давлений, создаваемых вентилятором, который приводится в движение электродвигателем.

Механическая вентиляция применяется в случаях, когда тепловыделения в цехе велики и аэрация не обеспечивает санитарные нормы, а также если количество и токсичность выделяющихся в воздух помещения вредных веществ требует постоянный воздухообмен.

Механическая вентиляция может быть выполнена в виде приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.

Для проверки эффективности работы вентиляции, герметичности оборудования периодически отбирают пробы для лабораторного анализа содержания вредных газов в воздухе производственного помещения и на территории предприятия.

д) применением индивидуальных средств защиты, когда технические и санитарно – технические мероприятия полностью не ликвидируют воздействия вредных веществ.

Для защиты от вредных веществ основное значение имеют средства индивидуальной защиты (СИЗ) органов дыхания (противогазы, противоаэрозольные респираторы), спецодежда, спецобувь, средства защиты рук (резиновые перчатки, защитные пасты и мази), лица (щитки), глаз (защитные очки).

Для санитарного контроля воздушной среды применяются следующие методы анализа:

а) фотометрические, основанные на способности светопоглощения окрашенными растворами;

б) люминесцентный метод основан на способности некоторых веществ отдавать поглощенную ими энергию в виде светового излучения;

в) спектроскопический метод основан на способности элементов, помещенных в пламя вольтовой дуги (3500 – 4000ºС), давать определенный спектр излучения;

г) полярографический метод основан на измерении предельного тока диффузии, возникающего при электролизе испытуемого раствора с помощью ртутных электродов;

д) хроматографический метод, основанный на различной растворимости компонентов газовой смеси в органическом растворителе.

Для контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочего помещения используются быстрые методы анализа:

а) колориметрические методы, основанные на протягивании воздуха, содержащего загрязняющее вещество, через раствор, фильтровальную бумагу или зернистый твердый сорбент и измерении интенсивности полученной на них окраски путем сравнения с окраской стандартных шкал;

б) линейно-колористический метод основан на протягивании исследуемого воздуха через индикаторные трубки и измерении длины окрашенного слоя порошка по заранее приготовленным шкалам, показывающим зависимость этой длины от концентрации данного вещества.

Анализ проводится на приборах УГ-1, УГ-2.

 

2.3 Определение в воздухе производственных помещений вредных газов (паров) с помощью универсального газоанализатора типа УГ-2 (теоретически)  (6)

 

2.3.1 Назначение прибора

 

Универсальный переносной прибор – газоанализатор УГ-2 предназначен для экспрессного количественного определения вредных веществ в воздухе производственных помещений. Краткая характеристика индикаторных порошков, входящих в комплект газоанализатора УГ-2, приведена в таблице 2.

 

Таблица 2.2 - Перечень вредных веществ, определяемых газоанализатором УГ-2, и характеристика индикаторных порошков

 

Определяемое вещество

Объем анализируемого воздуха, мл

Срок годности порошка, мес.

Основные реагенты индикаторного порошка

Аммиак

200

100

8

8

Бромфеноловый синий

Ацетилен

300

24

Иодат калия, серная кислота

Ацетон

300

10

Гидроксиламин солянокислый, бромфеноловый синий

Бензин

300

24

Иодат калия, серная кислота

Бензол

300

24

Иодат калия, серная кислота

Ксилол

300

12

Параформальдегид, серная кислота

Оксиды азота

300

16

О-Дианизидин

Оксид углерода (II)

200

18

Иодат калия, серная кислота

Диоксид серы

300

8

Иодат калия, крахмал, йод, иодид ртути

Сероводород

300

100

20

20

Ацетат свинца, барий хлористый

Толуол

300

24

Иодат калия, серная кислота

Углеводороды нефти

300

24

Иодат калия, серная кислота

Хлор

300

24

Флуоресцеин, бромид калия

Этиловый эфир

400

15

Хромовый ангидрид, серная кислота

 

2.3.2 Принцип работы

 

Принцип работы газоанализатора УГ-2 основан на линейно-колористическом методе. Он состоит в аспирировании исследуемого воздуха с помощью воздухозаборного устройства через индикаторную трубку, заполненную зерненным сорбентом с нанесенным на него цветообразующим реагентом. При этом индикаторный порошок в трубке изменяет свой цвет на определенную длину. Длина окрашенного столбика индикаторного порошка в трубке пропорциональна концентрации анализируемого газа в воздухе, измеряется по шкале, градуированной в мг/м3.

Газоанализатор УГ-2 состоит из воздухозаборного устройства и спецкомплектов ЗИП для изготовления потребителем индикаторных трубок, фильтрующих и окислительных патронов. Описание воздухозаборного устройства, снаряжение индикаторных трубок и фильтрующих патронов представлено на рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6 на стенде.

 

2.4 Определение концентрации карбоксида углерода с помощью мехового аспиратора МАМ – 4 (экспериментальная часть)

 

С помощью мехового аспиратора МАМ-4 производится просасывание определенного объема воздуха, содержащего вредные примеси, через индикаторные трубки.

 

2.4.1 Индикаторные трубки

 

Индикаторная трубка представляет собой стеклянную трубку, заполненную специальным реагентом. Наружный диаметр трубки 7 мм, длина 125 мм, концы ее оттянуты и запаяны.

Для отсчета результатов анализа на поверхности трубки в области реактивного слоя нанесены кольца с соответствующими значениями концентрации определяемого газа. Стрелка на трубке указывает направление движения исследуемого воздуха.

Слой белой краски на поверхности одного из концов трубки предназначен для записи по нему даты и места отбора пробы. Ес­ли в воздухе отсутствуют вредные газы, то трубку можно исполь­зовать для повторного определения до 5 раз в этот же день. После положительного показания трубка больше не применяется. Окраска устойчива в течение нескольких дней, поэтому трубка может служить подтверждением выполненного анализа.

Срок годности индикаторных трубок - 15 месяцев со дня из­готовления.

 

2.4.2 Аспиратор меховой МАМ-4

 

Аспиратор меховой служит для просасывания воздуха через индикаторную трубку. Объем просасываемого воздуха за полный ход мехового насоса - 100 ± 5 мл. Время раскрытия меха насоса без трубки – 1-2 с., габаритные размеры - 104x52x95. Вес - 300 г.

 

2.4.3 Принцип действия

 

Основной частью аспиратора является резиновый мех, который закреплен на крышках с накладками. Внутри меха расположены две пружины, удерживающие его в разжатом положении. Выпускной кла­пан обеспечивает выход воздуха из меха при его сжатии. Ремешок ограничивает ход меха. Винт с цепочкой служит для регулировки объема. Аспиратор приводится в действие одной рукой. За полный ход резинового меха просасывается 100 мл воздуха. При сжатии меха воздух не выходит через индикаторную трубку, так как она представляет собой значительно большее сопротивление, чем вы­пускной клапан. При обратном ходе выпускной клапан закрывается под влиянием разряжения в аспираторе. Воздух переходит в аспиратор только через индикаторную трубку, и мех снова принимает первоначальный объем.

Герметичность аспиратора достигается тщательной очисткой клапана. Для этого свинчивают гайку, закрывавшую клапан. Если резиновый лепесток клапана не поврежден, его сильно продувают с противоположной стороны.

Так как скорость просасываемого исследуемого воздуха имеет большее значение для точности анализа, то перед применением аспиратора необходимо проверять на время раскрытие самого меха без трубки, которое должно составлять 1-2 с. Если время рас­крытия меха значительно превышает указанное, необходимо про­верить защитную сетку, находящуюся в мундштуке. Отверстия сет­ки могут быть забиты зернами силикагеля, кусочками стекла, про­дуктами коррозии.

Одним из условий исправности мехового аспиратора является постоянство объема засасываемого воздуха за один ход меха-на­соса.

 

2.4.4 Подготовка к выполнению анализа с помощью индикаторных трубок и мехового аспиратора

 

Перед определением необходимо убедиться в герметичности аспиратора. Для этого плотно вставляют в мундштук аспиратора неоткрытую индикаторную трубку и сжимают мех до упора. Аспира­тор считают герметичным, если в течение 10 мин сжатый мех не раскрылся.

Далее вскрывают индикаторную трубку. Для этого оба конца трубки отламывают в специальной проушине, которая находится на аспираторе. Трубку плотно вставляют в мундштук так, чтобы стрелка на трубке показала направление к аспиратору. Правой рукой плотно охватывают корпус аспиратора. Резиновый мех сжи­мается до упора, а затем опускается. Конец всасывания опреде­ляется натяжением ремешка. Перед следующим сжатием делается пауза 3 с. Десять сжатий меха обеспечивает прохождение I л воздуха.

 

2.5 Порядок выполнения работы:

 

а) краны “14”, “9” и “15” установить в положение “Закрыто” (вер­тикально);        

б) навеску угля через шахту “1” засыпать в печь “2”, после чего шахту закрыть;

в) тумблером "3" включить стенд. Включение проконтролировать индикатором "4"  и показанием вольтметра "5".

г) тумблером "6" включить печь. Включение печи проконтролиро­вать индикатором "7" и показанием вольтметра "5";

д) по истечении 10 минут печь выключить;

е) открыть кран "9" и при помощи индикаторной трубки провести замер загазованности воздуха в камере "11" через канал "10", после чего кран "9" закрыть;   

ж) замер загазованности камеры производится с помощью мехового аспиратора МАМ-4 и индикаторной трубки.

Исследуемый воздух просасывается через индикаторную трубку несколькими ходами аспиратора. Концентрация СО при прохождении 100 мл (I ход аспиратора) воздуха определяется по левой шкале, имеющейся на футляре-кассете для индикаторных трубок. Если при определении уровня загазованности сделано "П" ходов аспиратора, то концентрацию уменьшают в "П" раз.

Шкалу трубки совмещают со шкалой футляра-кассеты и по уровню зеленой окраски трубки определяют процентную концентрацию СО. Процентную концентрацию СО переводят в объемную (мг/л) по табл. 2.3;

з) рассчитать объем воздуха, необходимого для снижения получен­ной       концентрации СО в камере путем вентиляции её до предельно до­пустимой концентрации по формуле

                                                       

                                                     V= ,                                               (2.2)

 

где С1 - концентрации СО в камере по результатам замера
(мг/м3);                              

    С2 - предельно допустимая концентрация СО (ПДК) мг/м3 (табл. 2.1);

   V1 - объём камеры (0,037 м3);

k- 1,25 (коэффициент запаса, учитывающий неравномерность   концентрации СО в замере);

и) открыть краны "14" и "15";

к) тумблером "12" включить вентилятор. Проконтролировать вклю­чение индикатором "13", изменением показания амперметра установить показания ротаметра "16" на деление "60" поворотом на нем верхнего вентиля.

Таблица 2.3 – Перевод процентной концентрации в объемную

 

%

мг/л

0,0010

0,0125

0,0016

0,0200

0,0020

0,0250

0,0024

0,0300

0,0030

0,0375

0,005

0,0625

0,01

0,125

0,02

0,250

0,03

0,375

0,05

0,625

0,10

1,25

0,20

2,50

0,30

3,75

Время вентиляции камеры зависит от полученного объема и определяется по таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Зависимость времени вентиляции камеры от расчетного объема воздуха (при показании ротаметра "60")

 

Объем, л

Время, мин

10

1

25

3

50

5

100

10

150

15

200

20

250

25

300

30

л) по истечения времени вентиляции, полученного из таблицы 2.4, вен­тилятор выключить, краны "14" и "15" закрыть;

м) произвести замер концентрации СО в камере методом, описанном в пункте ж;

н) сравнить  полученный результат с ПДК;

о) выключить стенд тумблером "3";

п) составить протокол проведенного исследования по следующей форме;

р) на основании проведенных исследований сделать заключение  об эффективности работы вентиляции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 2.1 - Схема установки для   определения     загазованности

камеры карбоксидом углерода (СО).

1.   Шахта для загрузки угля в печь.

2.Печь.

3.Тумблер включения установки.

4.Индикатор включения установки.

5.Вольтметр.

6.   Тумблер включения печи.

7.Индикатор включения печи.

8.Амперметр.

9.Кран канала для отбора воздуха на пробу.

10.Канал отбора воздуха.

11. Камера.

12. Тумблер включения вентилятора.

13. Индикатор включения вентилятора.

14. Кран канала подачи чистого воздуха.

15. Кран канала выброса загазованного воздуха.

16. Ротаметр.

 

 

 

Протокол испытания

 

1.     Цель работы ____________________________________________________

__________________________________________________________________

2.     Содержание работы______________________________________________

__________________________________________________________________

3.     По результатам исследований составить таблицу по следующей форме.

 

Таблица 2.5-Результаты исследования

 

Название газа

Концентрация

ПДК, мг/м3

V, м3

%

мг/м3

 

 

 

 

 

 

2.6 Контрольные вопросы:

2.6.1 Что называется предельно допустимой концентрацией вредного вещества?

2.6.2 На сколько классов опасности делятся промышленные вредные вещества?

2.6.3 От каких факторов зависит степень и опасность отравления вредными веществами?

2.6.4 Какое условие должно выполняться при одновременном нахождении в воздухе рабочей зоны нескольких веществ однонаправленного действия?

2.6.5Какие мероприятия необходимы для предупреждения профессиональных заболеваний и отравлений?

2.6.6      Дать определение вентиляции и перечислить ее виды?

2.6.7 Какие меры анализа применяют для санитарного контроля воздушной среды?

2.6.7      На каком методе анализа основан принцип работы универсального газоанализатора УГ-2?

2.6.8      Как определяется концентрация вредного вещества меховым аспиратором МАМ-4?

 

3 Лабораторная работа №3

Исследование метеорологических условий производственных помещений

 

3.1 Цель работы: Определение параметров микроклимата в рабочей зоне и сравнение полученных данных с оптимальными нормами по ГОСТу 12.1.005-88.

 

3.2 Теоретические сведения

 

Контроль состояния микроклимата в производственных помещениях производится путем замеров параметров микроклимата в рабочей зоне с использованием следующих приборов.

Для определения температуры воздуха используются термометры (ртутные и спиртовые), термографы, термоанемометры. При наличии тепловых излучений используются парные термометры, состоящие из двух термометров. У одного термометра    поверхность    резервуара    для    ртути    зачернена,    у    другого посеребрена.

Для определения влажности используются психрометры или без вентилятора (Августа), или с вентилятором (Ассмана). В обоих случаях психрометр состоит из двух термометров - сухого и увлажненного. Увлажнение термометра осуществляется путем смачивания водой ткани, покрывающей шарик одного из термометров. В аспирационном психрометре Ассмана термометры заключены в металлическую оправу, шарики термометров находятся в двойных металлических гильзах, что позволяет использовать прибор в условиях теплового излучения, а применение вентилятора исключает влияние других потоков воздуха. На основании показаний двух термометров по эмпирической формуле вычисляют сначала абсолютную, а затем относительную влажность воздуха. Зная показания сухого и влажного термометров, можно определить относительную влажность и по номограммам.

Для определения скорости движения воздуха используются анемометры, принцип действия которых основан на определении числа оборотов вертушки, вращающейся за счет энергии воздушного потока. Крыльчатый анемометр применяется при скорости движения воздуха от I до 10м/с, чашечный до 30 м/с. Скорость движения воздуха менее 1 м/с измеряется кататермометром (или термоанемометром), так как обычный анемометр в этом диапазоне дает большие отклонения от действительных значений за счет инертности механизма прибора.

Атмосферное давление не является нормируемым параметром микроклимата, однако для расчета величин абсолютной, а затем и относительной влажности необходимо знать его значение. Для измерения атмосферного давления служат барометры - анероиды разных моделей.                                                                                                         

 

3.3 Определение атмосферного давления

 

Определить атмосферное давление по барометру- анероиду ВАМИ, на циферблате которого вмонтирован дугообразный ртутный термометр, по показанию которого вводится поправка на температуру окружающей среды. Перед снятием показаний прибора для устранения влияния в механизме необходимо слегка постучать по корпусу прибора. Во избежание искажений при отсчете, глаз наблюдателя должен быть расположен перпендикулярно плоскости прибора. После снятия показаний необходимо учесть три поправки: шкаловую, температурную и добавочную, то есть

 

Р = Рпр + Ршк +Рдоб + Ртемп.                                                        (3.1)

 

Поправка на шкалу прибора приведена в таблице 3.1

Таблица 3.1 – Поправка на шкалу прибора

 

710

700

690

680

670

660

650

Показания

 

 

 

 

 

 

 

шкалы

 

 

 

 

 

 

 

Поправ-

-1 .2

-1.2

-1.1

-1.0

-1.1

-1.1

-0.9

ка

 

 

 

 

 

 

 

Температурная поправка определяется по формуле

 

Ртемп =ΔP·t,                                                           (3.2)

 

где ΔР- температурная поправка на 1° С  (ΔР = 0,06 мм. рт.ст.); t - температура по термометру барометра, снимается с точностью до десятых долей градуса.

Добавочная поправка (Рдоб) по поверочному свидетельству прибора - 13 мм.рт.ст.

Пример: По барометру-анероиду сняты показания Рпр = 685 мм.рт.ст. и температура 21.5 ºС. Шкаловая поправка (Ршк) в соответствии с табл. 3.1 составит -1.05 мм.рт.ст., температурная поправка Ртсмп = 0,06·21.5=1.29 мм.рт.ст., добавочная поправка Рдоб =13 мм.рт.ст. Тогда Р = 685-1.05+1.29+13= 698.24 мм.рт.ст. Если возникнет необходимость перевода мм.рт.ст. в Па, то надо учитывать, что 1 мм.рт.ст.=133.322 Па. Вычисленное значение атмосферного давления заносится в табл.3.2 протокола исследований.

3.4 Определение температуры воздуха

Определить температуру воздуха в лаборатории, пользуясь сухим термометром психрометра Ассмана (левый термометр). Показания записать в таблицы 3.2, 3.4 протокола исследований.

 

3.5 Определение относительной влажности воздуха

 

Рассчитать значение относительной влажности воздуха в лаборатории, используя аспирационный психрометр Ассмана. Для этого за 3-4 мин до снятия показаний сухого и влажного термометров смачивают вату на резервуаре влажного термометра (правого), вводя воду снизу, пользуясь пипеткой, находящейся на стенде в положении 2. Через 3 мин работы вентилятор выключают и одновременно снимают показания сухого и влажного термометров, которые записывают в табл. 3.2 протокола.

Затем вычисляют абсолютную влажность (А), то есть количество водяных паров, которое содержится в воздухе в момент исследования, выраженное в весовых единицах (г/м) или как давление водяных паров в мм.рт.ст.

 

                           A=Fвл- 0,5(tc-tвл)*P/755,                                              (3.3)

 

где  Fвл -    давление   насыщенных  водяных  паров  при  температуре   влажного термометра, мм.рт.ст. (приложение А, табл. 1);

        0,5 - постоянный психрометрический коэффициент;   

tc-tвл- разница показаний сухого и влажного термометров,   С;

Р - атмосферное давление, мм.рт.ст., рассчитанное в задании 3.3.

Затем рассчитывается относительная влажность воздуха (В) как отношение абсолютной влажности к максимальной (М) (наибольшее возможное количество водяных паров в воздухе при данной температуре), выраженное в процентах

 

В=А/М*100, %                                                         (3.4)

или

B = A/FC* 100,%,                                                          (3.5)

 

где   Fс   -    давление   насыщенных   водяных   паров   при   температуре   сухого термометра (Приложение А, табл. 1)

Полученные значения вносятся в таблицы 3.2, 3.3 протокола исследования. Затем определяют относительную влажность по психрометрическому графику-номограмме, приведенному на столе. Вертикальные линии на графике соответствуют показаниям сухого термометра, а наклонные - влажного. Искомая относительная влажность определяется как точка пересечения вертикальной и наклонной линий, соответствующих замерам сухого и влажного термометров. Полученное значение заносят в таблицу 3.2, сравнивают с вычисленным значением В и определяют расхождение в процентах. Расхождение не должно превышать 5%.

 

Таблица 3.2 – Протокол исследования параметров микроклимата

 

Наименование

Значение параметра

1 Место замера

 

2 Показания сухого термометра, °С

 

3 Показания влажного термометра, °С

 

4 Атмосферное давление Р, мм.рт.ст.

 

5 Давление насыщенных водяных паров при температуре

 

влажного термометра FBJ1, мм.рт.ст.

 

6 Давление насыщенных водяных паров при температуре

 

сухого термометра Fc, мм.рт.ст.

 

7 Значение абсолютной влажности А, мм.рт.ст.

 

8 Значение относительной влажности В,%

 

9 Значение относительной влажности по номограмме, %

 

10 Расхождение в полученных значениях, %

 

3.6 Определение скорости движения воздуха

 

Определение скорости движения воздуха при воздушном душировании. Это производится путем сопоставления двух отсчетов по циферблату анемометра -до начала опыта и после опыта. Разность между этими отсчетами делят на время проведения опыта и затем по тарировочному графику определяют фактическую скорость движения воздуха. Анемометр расположен на стенде в аэродинамической трубе, где поток воздуха создается вентилятором. Для включения необходимо переключатель на стенде повернуть в положение 1. Заметив начальный отсчет, включают стрелки прибора и секундомер, после 100 с одновременно выключают стрелки прибора и секундомер, фиксируют второй отсчет. Для получения более точных результатов обычно делают три замера (по 100 с), вычисляют разницу в показаниях счетчика, результаты складывают и делят на сумму времени проведения всех трех замеров. Затем по тарировочному графику среднее число делений в секунду переводят в скорость, измеряемую в м/с. Полученные данные заносят в табл. 3.3 и 3.4 протокола.

 

3.7 Определение санитарно-гигиенической оценки микроклимата

 

Дать санитарно- гигиеническую оценку микроклимата в лаборатории. Для этого из действующего ГОСТ-12.1.005-88 в таблицу 3.4 протокола внести значения оптимальных параметров микроклимата для данной категории работ и периода года и те фактические параметры, которые определены в процессе работы. На основании сопоставления делают выводы и предложения о мерах создания благоприятного микроклимата.

 

Таблица 3.3 - Определение скорости движения воздуха

 

Показания прибора

Разность

показаний

Продолжитель­ность опыта

Количество оборотов в

секунду

Средняя скорость движения

воздуха, м/с

начало

конец

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.4 - Сравнение полученных данных с ГОСТ 12.1.005-88

 

Место

замера

Характеристика произ. помещений

 

 

щений

Категория

работ

Период

года

Темп.-ра

воздуха

Относ.

влажность

Скорость

движ.

воздуха

факт.

опт.

факт.

опт.

факт.

опт.

 

 

         3.8 Контрольные вопросы

3.8.1 Каковы основные метеорологические параметры производственной среды?

3.8.2 Как влияют температура, влажность и подвлажность воздушной среды на самочувствие и работоспособность человека?

3.8.3 Что называется комфортными метеорологическими условиями?

         3.8.4 Какие существуют методы нормализации микроклимата на рабочих местах?

3.8.5      Укажите виды вентиляции, их назначение?

3.8.6      Какими приборами осуществляется контроль метеорологических условий воздушной среды?

4 Лабораторная работа №4

 

Исследование электрического сопротивления тела человека

4.1 Цель работы:

Экспериментально и теоретически определить параметры электрического сопротивления тела человека.

4.2 Содержание работы:

- определить полное сопротивление тела человека при разной час­тоте тока;

- рассчитать параметры электрического сопротивления тела человека.

 

4.3    Теоретические сведения

Тело человека является проводником электрического тока. Однако проводимость живой ткани в отличие от обычных проводни­ков обусловлена не только её физическими свойствами, но и слож­нейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи.

В результате сопротивление тела человека является перемен­ной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества фак­торов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среди /10/.

 Для выработки критериев электробезопасности, являющихся основой для проектирования и разработки защитных средств и уст­ройств, необходимо знать параметры сопротивления тела человека.

При прикосновении к частям, находящимся под напряжением, тело человека включается в электрическую цепь и может рассмат­риваться как элемент этой цепи.

Электрическое сопротивление цепи человека (Rh) представ­ляет собой эквивалентное сопротивление нескольких элементов, включающихся последовательно: сопротивление тела человека (Rh), сопротивление обуви (Roe) и сопротивление опорной поверхности ног (Ron).

Электрическое сопротивление тела человека является глав­ной составляющей в схеме цепи человека.  Различные ткани тела по разному проводят электрический ток.    Наибольшим электри­ческим сопротивлением обладает кожа и особенно верхний ро­говой ее слой, лишенный кровеносных сосудов.    Удельное сопро­тивление наружного слоя кожи составляет 106 - I07   Ом-м и толщина   0,05 - 0,2 мм   /11/.    Сопротивление кожи зависит от её состояния, плотности и площади контактов, величины при­ложенного напряжения, протекающего тока и времени воздейст­вия тока.    Наибольшее сопротивление оказывает чистая сухая, неповрежденная кожа. Увеличение площади и плотности контак­тов с токоведущими частями снижает сопротивление кожи. С увеличением приложенного напряжения сопротивление кожи умень­шается в результате пробоя верхнего слоя. Увеличение силы тока или времени его протекания вызывает увеличение нагрева верхнего слоя кожи и потовыделения в местах контакта, что также    снижает электрическое сопротивление кожи.

Характер сопротивления кожи - активно-емкостный. С физической точки зрения место прикосновения к токоведущей части представляет собой металлический электрод, в непосред­ственном контакте с которым находится слой кожи и затем подкожные ткани, являющиеся хорошим проводником.   Внутрен­нее сопротивление считается чисто активным, хотя, строго го­воря, оно также обладает емкостной составляющей. Однако эта емкость незначительна и ею можно пренебречь. Внутреннее со­противление равно примерно 500 - 700   Ом.    Следовательно, место контакта электрода с телом человека представляет собой как бы конденсатор, имеющий в качестве обкладок с одной сто­роны электрод, а с другой - подкожные токопроводящие тка­ни, а диэлектриком служит тонкий наружный слой кожи, актив­ное сопротивление которого подключено параллельно этому конденсатору (рис. 4.1).


Так как сопротивление тела человека нелинейно и неста­бильно и вести расчеты с такими сопротивлениями сложно, ус­ловились считать, что сопротивление тела человека стабильно, линейно, активно и составляет 1000 Ом. С учетом данных до­пущений прикосновение человека к двум электродам, находящимся под различными потенциалами, можно представить в виде электрической схемы замещения (рис. 4.2).

 

Рисунок 4.1 - Электрическая схема замещения наружного слоя кожи

 

Активное сопротивление  RH      и емкость С составля­ют полное сопротивление наружного слоя кожи Zn. Если по­верхности электродов одинаковы и условия их наложения симметричны, то для случая прохождения тока по пути рука - рука, сопротивле­ния Zн будут равны, и полное сопротивление тела человека (Zn)   может быть выражено:

                                               Zn 2 ZH+Rв ,                                    (4.1)       

 

где   Rв   - внутреннее сопротивление в кОм.= 0,5 кОм

 

 


 

 

 


 

Рисунок 4.2 - Электрическая схема человека

Rвр, Rвк, Rвн – соответственно внутренние сопротивления руки, корпуса, ноги;

Rнр, Rнн – соответствующие  сопротивления  наружного  слоя кожи руки и ноги;

Ср, Сн – емкость наружного  слоя руки и ноги соответственно.

 

Так как емкостное сопротивление зависит от частоты, то для определения основных параметров тела человека обычно применяют частотный метод.

Известно, что емкостное сопротивление наружного слоя кожи равно

      

   Ом        ,                            (4.2)

где  f - частота, Гц;

С  - емкость наружного слоя кожи, мкФ;

 - круговая частота.

Из формулы (4.2) видно, что с возрастанием частоты емкостное сопротивление уменьшается, т.е. при   f → , х→о, шунтируем активное сопротивление наружного слоя кожи (рис 4. 2).

На частоте порядка 10-20 кГц полное сопротивление наружно­го слоя кожи мало и его можно принять с некоторыми допущениями равным нулю.

Тогда при f=10-20 кГц полное сопротивление тела чело­века будет равно внутреннему сопротивлению, т.е.

                                              кОм.                                               (4.3)

Как говорилось ранее, внутреннее сопротивление является чисто активным и не зависит от частоты тока /12/.

При уменьшении частоты емкостное сопротивление возрастает, т.е. при f    0,   Xc → , и не оказывает шунтирующего действия на активное сопротивление наружного слоя. В этом случае формула (4.1) примет вид:

                                      

                                 кОм ,                                     (4.4)

 

 откуда      

                                               ,  кОм ,                                           (4.5.)

 

где    Z0 - полное сопротивление тела человека при  f =0.

Величину полного сопротивления тела человека при постоянном токе находят методом экстраполяции. В линейном мас­штабе строится график зависимости полного сопротивления тела человека от частоты тока (рисунок 4.3).

С некоторыми допущениями можно принять, что на частотах в пределах от 10 до 100 Гц полное сопротивление тела человека находится в линейной зависимости от частоты тока

                                             , кОм.                                            (4.6)

 

Значение Z0 определяется путем экстраполяции полученной линии  до  пересечения ее с осью ординат.

Величина полного сопротивления наружного слоя кожи может быть определена


                                 , кОм                                     (4.7)

Рисунок 4.3 - График зависимости полного сопротивления тела человека от частоты.

 

Преобразуя выражение (4.7), получим формулу для расчета ве­личины емкости "С" наружного слоя кожи

                                ,                                                    (4.8)

 

где RH- активное сопротивление наружного слоя кожи, кОм;

Zн - полное сопротивление наружного слоя в кОм на частоте f;

f - частота, кГц.

Выведенные соотношения справедливы до напряжения прикосно­вения порядка 100-150 В. При напряжении прикосновения больше ука­занных величин может наступить пробой наружного слоя кожи, что резко уменьшит полное сопротивление тела человека.

 

4.4 Экспериментальная часть

4.4.1    Аппаратура, применяемая в лабораторной работе:

а) звуковой генератор типа ЗГ-10 представляет собой источ­ник синусоидальных электрических колебаний звуковой частоты в
диапазоне от 20 до 20000 Гц;

Установка частоты производится по диапазонам 20-200 Гц, 200-2000 Гц, 2000-20000 Гц переключателем «МНОЖИТЕЛЬ».

Частоты первого диапазона 20-200 Гц устанавливаются поворо­том шкалы, при этом переключатель "МНОЖИТЕЛЬ" находится в поло­жении XI. Частота в герцах соответствует отсчету шкалы. Частоты других диапазонов устанавливаются также поворотом шкалы, а пере­ключатель "МНОЖИТЕЛЬ" находится в положении XIO для второго диа­пазона и XIOO для третьего диапазона. В этом случае показание шкалы умножается на 10 или 100 соответственно. Регулировка амп­литуды выходного напряжения производится ручкой "РЕГУЛЯТОР ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ". Нормальное  положение этой ручки - крайнее левое, а регуляторов "ЗАТУХАНИЕ" - 0 дб.

 

б)   миллиамперметр Ц 367, класс точности 1,5;    

в) ламповый милливольтметр типа ВЗ-3 класса точности 4,0
предназначен для измерения напряжения синусоидальной формы. Для
расширения пределов измерения к прибору подключен внешний дели­тель напряжения 1:100, в связи с чем показания милливольтметра надо умножить на 100:

 

 

Предел измерения прибора ВЗ-З

МВ

10

30

100

300

1000

Предел измерения с делителем напряжения 1:1000

 

в

 

1

 

3

 

10

 

30

 

100

 

Выбор предела измерения необходимо производить с учетом получения наиболее точных показаний прибора, т.е. при положе­нии стрелки милливольтметра в правой части шкалы.

4.4.2 Электрическая схема испытаний

  Для снятия зависимости полного сопротивления тела челове­ка от частоты используется следующая .электрическая схема, пол­ностью собранная на стенде. Руки одного из испытуемых накладываются на дискоэлектроды, на которые подается от звукового  ге­нератора напряжение исследуемой частоты. Для получения правиль­ных значений сопротивления плотность прижатия рук к дискам долж­на быть постоянна в течение опыта. С целью улучшения контакта на электроды  могут быть наложены прокладки из марли, пропитан­ные раствором поваренной соли.


Рисунок 4.4 - Схема включения приборов для снятия частотной характеристики сопротивления тела человека

 


 ЗГ   -   звуковой генератор;

А    -   миллиамперметр;

V    - вольтметр;

S1   - диски -электроды площадью 25 см3;

S2      - диски – электроды площадью 12,5 см2

 

Данная схема позволяет  определить зависимость  приложенного  к телу человека  напряжения от частоты тока. По значению  напряжения, измеренного  милливольтметром ВЗ-3, и величине тока, измеренной миллиамперметром Ц 367, по закону  Ома определяется  полное сопротивление  тела человека  на данной частоте.

 

4.4.3  Порядок выполнения  работы:

а) поставить тумблер «Сеть» звукового генератора ЗГ-10 в положение «ВКЛ»;

б) включить ламповой милливольтметр ВЗ-3  с делителем  напряжения;

в) установить ручку  «РЕГУЛЯТОР ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ» в  крайнее левое положение, при этом  милливольтметр и миллиамперметр должны показывать 0;

г) переключателем III подключить к схеме соответствующие диски – электроды (S1=25см2; S2 = 12,5 см2);

д) один из испытуемых накладывает руки на диски –электроды;

е) лимбом настройки и переключателем  «МНОЖИТЕЛЬ» установить  соответствующую  частоту тока;

ж) медленно поворачивая вправо «РЕГУЛЯТОР ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ», установить  в цепи ток I  МА;

з) произвести отсчет показаний вольтметра ВЗ – 3;

и) ручку «РЕГУЛЯТОР ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ» возвратить  в крайнее левое положение;

к) установить следующую исследуемую частоту и продолжить эксперимент;

л) после выполнения выключить приборы.

 

Таблица 4.1 – Результаты измерения электрического сопротивления тела человека

 

Частота

S1=25см2

S2=12,5см2

f , Гц

Сgf

Vв, мВ

J, мА

Zn  ком

Vв,  мВ

J, мА

Zn  ком

25

1,4

 

 

 

 

 

 

35

1,5

 

 

 

 

 

 

45

1,6

 

 

 

 

 

 

50

1,7

 

 

 

 

 

 

75

1,9

 

 

 

 

 

 

100

2,0

 

 

 

 

 

 

250

2,4

 

 

 

 

 

 

500

2,7

 

 

 

 

 

 

750

2,9

 

 

 

 

 

 

1000

3,0

 

 

 

 

 

 

2500

3,4

 

 

 

 

 

 

5000

3,7

 

 

 

 

 

 

7500

3,9

 

 

 

 

 

 

10000

4,0

 

 

 

 

 

 

20000

4,3

 

 

 

 

 

 

 

4.4.4 Обработка экспериментальных данных

 

а) показания вольтметра и миллиамперметра  для токов соответствующей частоты и значения полного сопротивления тела человека, рассчитанные по закону Ома, записываются в табл. 4.1;

б) по  данным  табл. 4.1 построить кривые

          при  S1= 25 см2,

         при S2 = 12,5см2

Примечание - На графике частота откладывается в логарифмическом масштабе;

в) на частоте  10 – 20 кГц  определить  внутреннее  сопротивление  тела человека Rв по формуле (4.3);

г) по данным таблицы 4.1.  построить график  зависимости  полного сопротивления   тела человека от частоты в интервале от 10 до 100 Гц и  экстраполяцией определить  Zo на f = 0;

д) по формуле  (4.5)  рассчитать  активное  сопротивление наружного  слоя кожи Rн;

е) на частоте 1000 Гц определить полное сопротивление наружного слоя кожи Zн по формуле (4.1);

ж) рассчитать  величину емкости  наружного слоя  кожи для электродов  S1 и S2  по формуле  (4.8);

з) по формуле  (4.2) рассчитать емкостное сопротивление наружного слоя кожи;

и) результаты расчета основных параметров электрической схемы замещения сопротивления тела человека для f =  1000 Гц  внести  в табл. 4.2.

 

 

Таблица 4.2 - Параметры электрической схемы замещения сопротивления тела человека

 

Параметры

Площадь, см2

Zn

кОм

Zн

кОм

Rн

кОм

Rв

кОм

С

кОм

Хс

кОм

S1= 25

 

 

 

 

 

 

 

S2 = 12,5

 

 

 

 

 

 

 

 

к) начертить  электрическую схему  замещения сопротивления  тела  человека  для  условий проведенного эксперимента  и указать в ней  найденные  значения  основных  параметров для одного из  электродов;

л) сделать выводы о влиянии  площади  прикосновения к токоведущим  частям  и частоты тока на электрическое  сопротивление  тела человека.

 

4.5 Контрольные вопросы:

4.5.1 Схема замещения сопротивления тела человека при постоянном и переменном токе.

4.5.2 Действие тока на организм человека.

4.5.3 Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током.

4.5.4 Виды электрических травм.

4.5.5 Что такое электрический удар?

4.5.6 Что такое фибрилляция сердца?

4.5.7 Первая помощь при поражении электрическим током.

4.5.8 Схемы замещения сопротивления тела человека при различных частотах.

4.5.9      Пороговые токи.  

 

 

Приложение А

Таблица 1 -  Зависимость давления насыщенных паров от температуры по сухому и влажному термометру

Температура по сухому и влажному

термометру, °С

Давление насыщенных водяных паров, мм. Рт. ст.

15

12.79

16

13.68

17

14.63

18

15.46

19

16.43

20

17.53

21

18.63

22

19.83

23

21.07

24

22.38

25

23.76

26

25.21

27

26.74

28

28.35

29

30.04

30

31.84

31

33.7

 

Таблица 2 -    Оптимальные и допустимые нормы микроклимата в зависимости от категории работ

Период года

 

 

Категория работ

 

 

Температура, °С

Относительная

влажность, %

 

Скорость

движения

воздуха, м/с

опт.

доп.

ОПТ.

ДОП.

опт.      1 доп.

Холодный

Легкая 1а

22-24

18-26

40-60

75

0,1            0,1

 

Легкая 16

21-23

17-25

40-60

75

0,1           0,2

 

Средней

 

 

 

 

 

 

тяжести 2а

18-20

15-24

40-60

75

0,1          0,3

 

Средней

 

 

 

 

 

 

тяжести 26 Тяжелая 3

17-19 16-18

13-23 12-20

40-60 40-60

75 75

0,1          0,4

0,1           0,5

Теплый

Легкая 1а

23-25

20-30

40-60

55

 0,1       0.1 –0.2

 

Легкая 16

22-24

19-30

40-60

760

0,2        0.1-0.3

 

Средней

 

 

 

 

 

 

тяжести 2а

21-23

17-23

40-60

65

0,3         0.2-0.4

 

Средней

 

 

 

 

 

 

тяжести 26

20-22

15-23

40-60

70

0.3         0,2-0,5

 

Тяжелая 3

J8-20

13-28

40-60

75

0,4        0,2-0,6

 

 

Приложение Б

 

Таблица 3 - Величина тока опасная для человека

Ток в мА

Характер восприятия

Переменный ток 50-60 Гц

Постоянный ток

0,6-1,5

Начало ощущения, легкое дрожание пальцев рук.

Не ощущается.

2-3

Сильное дрожание пальцев рук.

Не ощущается.

5-10

Судороги рук.

Зуд, ощущение нагрева.

12-15

Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах, в кистях рук. Состояние терпимо 5-10 секунд.

Усиление нагрева.

20-25

Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли. Затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 секунд.

Еще больше усиление нагрева, незначительное сокращение мышц рук.

50-80

Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца.

Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги, затруднение дыхания. Паралич дыхания.

90-110

Паралич дыхания при длительности 3 секунды и более, установившиеся трепетания желудочков – паралич сердца.

 

300 и более

Паралич дыхания и сердца при воздействии тока более 0,1 секунд. Разрушение тканей тела теплом тока.

 

 

 

 

Содержание

 

 

Общие методические указания…………………………………………3

1 Лабораторная работа №1 Исследование характеристик

искусственного производственного освещения……………………….4

2 Лабораторная работа №2 Определение содержания

вредных газов в воздухе производственных помещений

экспрессным линейно-колористическим методом……………………14

3 Лабораторная работа №3 Исследование метеорологических

условий производственных помещений……………………………….25

4 Лабораторная работа №4 Исследование электрического

сопротивления тела человека…………………………………………..30

Приложение А…………………………………………………………...39

Приложение Б……………………………………………………………40

 

 

План 2004 г., поз.55

 

 

Байзакова Асель Амангельдиевна,

Бегимбетова Айнур Серикбаевна,

 Дюсебаев Марат Канафиевич,

Санатова Тоты Сабыровна

 

 

 

Охрана труда

 

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов всех специальностей очно - заочной форм обучения)

 

 

Редактор                                 Ж.М. Сыздыкова

Специалист

по стандартизации                 Н.М. Голева

 

 

Подписано в печать                                               Формат 60х84  1/16

Тираж   50 экз.                                                        Бумага типографская №1

Объем 2,5 уч.-изд.л.                                               Заказ №             Цена   тг.

 

 

 

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

480013 Алматы, Байтурсынова 126