Параметров и методы измерений

Кафедра «БЖД»

Лабораторная работа №1

Исследование метеорологических условий в производственных помещениях

Выполнил: ст. гр. УПП-412

Панин Д.П.

 

.

Москва - 2012

Цель работы — ознакомить студентов с приборами, научить исследовать метеорологические условия в рабочих помеще­ниях и определять оптимальные параметры воздушной среды.

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

В рабочей обстановке человек должен иметь нормальный тепловой обмен со средой, т. е. количество тепла, которое вырабатывает организм в единицу времени, должно быть равно количеству тепла, отведенного от него в среду за то же время. Только в этом случае комплекс метеорологических факторов ( температура, влажность, скорость движения и давление воздуха) воспринимается человеком как приятное ощущение. Нарушение теплообмена ведет или к перегреву, или к переохлаждению организма, что, в свою очередь, может отрицательно влиять на состояние здоровья человека и производительность труда.

В связи с этим при подведении итогов исследования комплекса метеорологических факторов необходимо устанавливать соответствие всех параметров среды оптимальным. Если же имеются какие-либо отклонения, то надо найти пути изменения тех или иных параметров с тем, чтобы комплекс их стал оптимальным.

 

 

1. Приборы для определения метеорологических

параметров и методы измерений

 

Для определения влажности воздуха применяются различного рода гигрометры и психрометры. Наиболее распространёнными при измерениях влажности воздуха в рабочих помещениях являются психрометры Августа и Ассмана, волосяные или плёночные гигрометры а также гигрографы.

Психрометр Августа — прибор для определения абсолютной влажности — состоит из двух термометров: «сухого» и «влажного», установленных вертикально. Резервуар «влажного» термометра обернут кусочком батиста, свободный конец которого опущен в сосуд с дистиллированной водой. С поверхности ткани все время испаряется влага, поддерживая таким образом термометр в среде насыщенных водяных паров.

По закону Дальтона количество испаряющейся воды

где

k — коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости движения воздуха;

Е'— упругость насыщенного пара при показании «влажного» термометра, мм рт. ст.; по физическому смыслу Е' есть максимальная влажность при t_в;

е — абсолютная влажность, мм рт. ст.;

Р — атмосферное давление, мм рт. ст.

Расход тепла на испарение Q' можно найти как произведение количества испаряющейся воды V на скрытую теплоту парообразования L

 

Приход тепла по закону теплообмена Ньютона

где h — коэффициент теплообмена, зависящий от скорости движения воздуха;

t_с, t_в — соответственно показания «сухого» и «влажного» термометров психрометра, °С.

При стационарном состоянии психрометра Q' = Q", поэтому

Обозначив через А, получим расчетную формулу для определения абсолютной влажности по психрометру Августа

где А — психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха около прибора.

Зная абсолютную влажность, можно определить и относительную влажность R (%) по формуле

где Е — максимальная влажность или упругость насыщенного пара при температуре «сухого» термометра, мм рт. ст.

Численные значения Е', А, Е определяются по табл. 1, 2.

Абсолютная влажность — количество водяных паров, находящихся в момент исследования в единице объема воздуха (выражается в весовых единицах или мм рт. ст.).

Максимальная влажность — количество водяных паров, способных насытить единицу объема воздуха при данных условиях (выражается в весовых единицах или мм рт. ст.).

Аспирационный психрометр Ассмана. В этом приборе резервуары обоих термометров помещены в двойных латунных никелированных трубках, которые являются ответвлениями одной длинной трубы. В верхнем конце ее установлена турбинка — вентилятор. Турбинка приводится в движение, электрическим микродвигателем и создает около резервуара термометров стандартный воздушный поток.

На «влажный» термометр надевается батистовый колпачок, который перед опытом (за 4 минуты до отсчета) смачивается дистиллированной водой. Показания обоих термометров снимаются в установившемся режиме, т. е. когда при работающей турбинке положение ртутных столбиков стабилизировалось. Формула для вычисления абсолютной влажности с достаточной степенью точности может быть написана так:

где t _с и t _в — соответственно температура «сухого» и «влажного» термометров психрометра Ассмана.

 

Цифровой и чашечный анемометры — приборы для измерения скорости движения воздушного потока. У чашечного анемометра на оси насажена крестовина с полыми полусферами, Под действием воздушного потока воспринимающая часть прибора начинает вращаться. Это вращение при включенной передаче через систему губчатых колес приводит в движение стрелки счетчиков оборотов. Передача включается и выключается рычажком, расположенным на боковой части корпуса анемометра.

Пределы измерений: для чашечного анемометра — от 1 до 20 м/с Замер скоростей выше указанных пределов недопустим, ибо в этих случаях могут деформироваться воспринимающие части приборов.

 

Кататермометр, называемый еще тепловым анемометром, применяется для измерений малых скоростей движения воздуха (< 0,5 м/с). Этот прибор представляет собой видоизмененный термометр, который, кроме резервуара с окрашенным спиртом, имеет внизу и вверху капиллярной трубки расширения. На трубке нанесены штрихи, соответствующие 35— 38°С. Для подготовки кататермометра к измерениям резервуар осторожно нагревают в водяной «бане», чтобы спирт заполнил около ¹/₂ верхнего расширения капиллярной трубки. При этом следят, чтобы в капилляре не оставалось пузырьков воздуха. Затем прибор подвешивают на место измерения, вытерев его досуха.

В воздушном потоке кататермометр постепенно остывает и столбик спирта опускается. По секундомеру отмечают время охлаждения кататермометра на участке от 38 до 35°С (в середине этого интервала находится температура 36,5). Таким образом, по существу прибором измеряется охлаждающая способность воздуха при температуре человеческого тела.

Скорость движения воздуха (в м/с) определяется по следующей формуле:

где — охлаждающая способность воздуха, ;

F — фактор кататермометра, т. е. потеря тепла прибором с каждого см² его поверхности при охлаждении с 38 до 35°С, . Фактор — величина постоянная для данного прибора, определяется заводом-изготовителем и наносится на верхней части прибора;

t — время опускания столбика спирта на участке от 38 до 35°С, с;

D t — разность между средней температурой интервала кататермометра и температурой воздуха (36,5- t);

А и В — постоянные, значения которых: А = 0,2 и B = 0,4

(при ).

 

2. Определение оптимальных параметров воздушной среды в производственных помещениях

 

Для того чтобы определить, создаст ли комплекс измеренных метеорологических факторов нормальный тепловой обмен человеческого организма со средой, обычно пользуются номограммой эквивалентно-эффективных температур (рис. 1 приложения). Эта номограмма отражает большое количество наблюдений, проведенных над нормально одетыми людьми в состоянии покоя (т. е. не производящими физической работы).

Температура неподвижного воздуха при 100%-ной относительной влажности, которая создает такие же тепловые ощущения, какие создает любая комбинация метеорологических параметров, называется эквивалентно-эффективной температурой (t _экв). Таким образом, эквивалентно-эффективная температура является приведенным показателем всех метеорологических параметров.

Нахождение t _экв по номограмме, (см. рис. 1 приложения) сводится к следующему: точка левой шкалы номограммы, соответствующая температуре «сухого» термометра, соединяется прямой с точкой правой шкалы, соответствующей температуре «влажного» термометра; точка пересечения этой прямой с кривыми скорости движения воздуха указывает на величину t _экв.

Если эта температура лежит в пределах «зоны комфорта», то это значит, что весь комплекс метеорологических факторов обеспечивает нормальный тепловой обмен. Если же t _экв выходит за пределы «зоны комфорта», то по номограмме легко найти пути приведения того или иного параметра (температуры, влажности, скорости движения воздуха) к оптимальным условиям, которые для рабочих помещений нормируются.