Конструирование и расчет технических средств коллективной защиты работников от воздействия вредных производственных факторов

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения



Кафедра безопасности жизнедеятельности











К У Р С О В О Й П Р О Е К Т



по производственной санитарии и гигиене труда

на тему: «Конструирование и расчет технических средств коллективной защиты работников от воздействия вредных производственных факторов»







Проверил: Выполнил:

Попова Н.П. студент гр.Бп-414

Пьянкова Ж.А.













Екатеринбург

2008


Содержание



Задание на курсовой проект. Исходные данные

Теоретические сведения

Расчет поступлений тепла в помещение 

Расчет вентиляции термического цеха

Приложения

Список литературы


Задание на курсовой проект. Исходные данные



Целью курсового проектирования является закрепление навыков в проведении расчетов ожидаемых уровней вредных производственных факторов (далее – ВПФ), выборе и расчете технических средств защиты, а также в графическом изображении установок и систем обеспечения нормируемых условий труда. 

На основании содержащихся в задании данных необходимо рассчитать показатели ВПФ, выбрать с соответствующим обоснованием и рассчитать средства защиты. Результатом работы должны стать конкретные предложения с необходимыми для их реализации техническими характеристиками защитных устройств, систем, конструкций и т.д. работа выполняется с использованием лекционного материала, а также научно-технической литературы.

Задание: рассчитать вентиляцию термического цеха на основе использования аэрации для теплого периода года.

Таблица 1 – Оборудование цеха



№ позиции на плане

Наименование оборудования

Габариты оборудования

Температура внутренних стенок, °С





а, м

в, м

h, м



1

Печь камерная

1,8

1,2

1,8

1150

2

Печь шахтная

 1,5

0,8

900

3

Печь шахтная

 1,4

0,8

900

4

Электрическая ванна с солевым раствором

1,2

0,6



120

5

Бак закалочный (вода)

1,3

1,0



80



Объект находится в Липецке. Общая установочная мощность электродвигателей в цехе составляет N = 150 кВт при коэффициенте одновременности работы – Код = 0,7. Количество работников в смене n = 20 человек. Конструкции стен одинаковы для всех печей: слой шамота толщиной σш = 0,23 и слой диатомита толщиной σд = 0,115. Коэффициенты теплопроводности материалов зависят от температуры и определяются по формулам:

для шамота λ = 0,7 + 0,00064 t, 

для диатомита λ = 0,163 + 0,00043 t,

где t – температура на внутренней поверхности стенки печи, °С. Категория тяжести работ в цехе Т – тяжелая III.

Требуется рассчитать площади открывающихся приточных и вытяжных фрамуг на основе составления теплового баланса в корпусе цеха и определении количества избыточного тепла. Теплопотери через наружные ограждения цеха компенсируются системой отопления, поэтому при составлении теплового баланса их не следует учитывать.


Теоретические сведения



В рассматриваемом термическом цехе находится 3 печи, что дает основание предполагать, что в цехе повышенная температура, нарушены оптимальные условия микроклимата. Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах. Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены при обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах не должны превышать 2 град.С.

В цехе расположена ванна с солевым раствором. Испарения солей также могут неблагоприятно воздействовать на работающих. Для уменьшения концентрации испарений следует устанавливать местную вытяжку. Это может быть зонт, расположенный над ванной, или местные отсосы, расположенные по периметру ванны.

Аэрацией зданий называют организованную регулируемую естественную вентиляцию. Аэрация осуществляется под действием аэростатического и ветрового давлений. Ее применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата. 

Для притока наружного воздуха в теплый период года в одно- и двухпролетных цехах устраивают проемы в наружных стенах, располагая низ проемов на высоте 0,3 – 1,8 м от пола; приточные проемы можно размещать в два яруса и более в продольных стенах здания, которые должны быть свободны от пристроек. В качестве приточных проемов используют также ворота, раздвижные стены и проемы в полу помещения (с пропуском наружного воздуха через подвалы, вентиляционные этажи или по специальным каналам). Проемы для притока наружного воздуха в переходный и холодный периоды года устраивают в наружных стенах, располагая низ проемов в цехах высотой менее 6 м на высоте не менее 3 м от пола (при этом проемы оборудуют козырьками или другими конструктивными элементами, отклоняющими приточный воздух под углом вверх), в цехах высотой более 6 м – на высоте не менее 4 м от пола.

Для притока наружного воздуха в многопролетных цехах устраивают проемы в наружных стенах и фонари в «холодных» пролетах, которые должны чередоваться с «горячими», причем «холодные» пролеты отделяют от «горячих» спущенными сверху перегородками, не доходящими до пола на 2 – 4 м.

Для удаления воздуха из аэрируемого помещения устраивают незадуваемые аэрационные и светоаэрационные фонари или шахты. Допускается использовать для удаления воздуха незадуваемые аэрационные проемы в верхней части наружных стен. Ветрозащитные панели у П-образных фонарей можно не устраивать, если аэрируемое здание защищено с наветренной стороны более высоким зданием, причем расстояние между зданиями не превышает пяти высот более высокого здания, или если створки на внешней стороне крайнего фонаря закрыты, а расстояние между осями одинаковых с ним фонарей не превышает пяти высот фонаря.

Створки аэрационных проемов должны быть оборудованы механизмами для открывания и закрывания. Механизмы открывания предусматриваются строительной частью проекта. 

Расчет аэрации учитывает температурное расслоение воздуха по высоте, имеющееся в аэрируемом здании. Нагретый у источников тепловыделений воздух поднимается к перекрытию и часть его удаляется через проемы фонаря, а часть скапливается в верхней зоне помещения, образуя «тепловую подушку». Нижняя граница тепловой подушки, называемая «температурным перекрытием», условно разделяет помещение на две зоны: нижнюю с температурой, равной температуре воздуха в рабочей зоне, и верхнюю с температурой, равной температуре удаляемого воздуха.

Знание высоты расположения температурного перекрытия позволяет рассчитать аэрацию с учетом действительных значений температур воздуха в каждой из зон. 


2 Расчет поступлений тепла в помещение



а) теплопоступления от людей

В производственном цехе работает 20 мужчин. При тяжелой работе, температуре окружающего воздуха каждый человек выделяет 290 Вт полного тепла.



б) теплопоступления от электродвигателя

,

где Nэу – установочная номинальная мощность электродвигателей, 150 кВт;

kзагр– коэффициент загрузки электродвигателя, равный отношению передаваемой мощности к установочной, принимаем kзагр = 0,75;

kод – коэффициент одновременности работы электродвигателей, 0,7;

 η – КПД с учетом загрузки, принимаем равным 0,8.



в) теплопоступления от нагретых поверхностей



где Fп – площадь теплоотдающей поверхности, м2,

k – коэффициент теплопередачи, ;

tср – средняя температура нагретой поверхности, °С;

tв – температура окружающего воздуха, °С.

Коэффициент теплопроводности для печи камерной:

слой шамота λ = 0,7 + 0,00064*1150 = 1,436, 

слой диатомита λ = 0,163 + 0,00043*1150 = 0,6575,

Коэффициент теплопередачи: 

,

где αвн – коэффициент теплоотдачи, принимаем по СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» 8,7 Вт/(м2С);

αн – коэффициент теплоотдачи для зимних условий, принимаем по СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» 12 Вт/(м2С);

σi – толщина слоя ограждения, м;

λi – коэффициент теплопроводности.

,

Теплопоступления от печи камерной:



Коэффициент теплопроводности для печи шахтной:

слой шамота λ = 0,7 + 0,00064*900 = 1,276, 

слой диатомита λ = 0,163 + 0,00043*900 = 0,55,

Коэффициент теплопередачи: 



Теплопоступления от первой печи шахтной:



Теплопоступления от второй печи шахтной:



Теплопоступления от электрической ванны с солевым раствором:

,

где α = 1,16(4,9 + 3,5υ), ,

 F – площадь нагретой поверхности, м2,

υ – скорость воздуха, υ = 0,5 м/с.



.

Теплопоступления от закалочного бака с водой:





г) суммарные теплопоступления в технологический цех




3.Расчет вентиляции термического цеха



3.1 Температура уходящего воздуха



,

где  – температура воздуха в рабочей зоне, С;

 а – градиент температур – изменение температуры по высоте здания, 0,8 – 1,5 С, принимаем равным 1,5 С;

 hвыт – расстояние от поверхности пола до уровня середины фромуги фонаря, 9,85 м.

;

Средняя температура в цехе:

;



3.2 Плотность воздуха



Плотность воздуха, температура которого обеспеченностью 0,95 равна для Липецка 23,5 °С(см.СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»): 

,

Плотность уходящего воздуха: ,

Плотность воздуха средней температуры: .




3.3 Необходимый воздухообмен



,

где Qизб - суммарные теплопоступления в технологический цех, 38,41 кВт;

с – удельная теплоемкость воздуха, с = 1 ;





3.4 Условное давление на уровне середины приточных проемов



.



3.5 Условное давление на уровне середины вытяжных проемов



.



3.6 Расчетная разность давлений между приточным и вытяжным проемами ΔР







3.7 Потери давления



Величину потерь давления в приточных проемах принимаем равной 20% от ΔРрасч




3.8 Давление в технологическом цехе







3.9 Площадь проемов



,

где ςпр – коэффициент местного сопротивления, т.к. окна нижнего яруса имеют двойные верхнеподвесные створки с углом открывания α = 90° и соотношением bхh = 1 (размеры – 1,8х2), то ςпр= 2,4, т.к. фромуги фонаря имеют одинарные верхнеподвесные створки с углом открывания 45° и соотношением bхh = 1(размеры 1,5х2), то ςпр= 3,7.

;

.



3.10 Проверка



Проверяем, хватит ли для обеспечения теплового баланса в цехе количества окон и величины углов открытия створок:



где b – ширина окна, 1,8 м;

h – высота окна, 2 м;

k – количество окон в цехе, 10 шт.



Количества окон нижнего яруса достаточно для притока необходимого объема наружного воздуха. 



где b – ширина окна, 2 м;

h – высота окна, 1,5 м;

k – количество окон в цехе, 6 шт.



 Количества фромуг фонаря достаточно для вытяжки воздуха из цеха. В качестве запаса можно увеличить угол открытых створок, чтобы увеличить вытяжку воздуха.


Список литературы



«Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха» под ред. Староверова, М., Стройиздат, 1978;

СНиП II-3-79 Строительная теплотехника;

СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»;





2