CC BY
40
SCIENCE TIME
ВОДОВОЗДУШНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ МИКРОКЛИМАТА В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ
Кочетов Олег Савельевич, Московский государственный университет приборостроения и информатики, г. Москва
E-mail: o_kochetov@mail.ru
Аннотация. В работе рассмотрены способы оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений для лиц, чья деятельность связана с напряженными, вредными и опасными условиями и факторами производственной среды.
Ключевые слова: производственная среда, рабочая зона, запыленность, загазованность, микроклимат, комфортность.
Задача современного руководителя состоит в том, чтобы научиться предвидеть и рассчитывать возможный ущерб от возможной аварии на производстве, несчастного случая или профессионального заболевания - только тогда ущерб может стать предотвращенным, то есть так могло быть, но так не стало из-за реализации мероприятий по его предотвращению [1, 2, 3].
Способы оценки комфортности рабочей зоны базируются как минимум на трех составляющих: оценка комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата [9, 10, 11, 12, 13]; по параметрам запыленности воздушной среды рабочей зоны [8]; по загазованности рабочей зоны [4].
Рассмотрим оценку комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата.
Способ оценки комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата заключается в том, что сначала осуществляют замер температуры воздуха по термографу или психрометру, затем замеряют влажность воздуха по стационарному или аспирационному психрометрам, и определяют скорость движения воздуха по чашечному или крыльчатому анемометрам,
Затем на основании полученных параметров - температуры воздуха в рабочей зоне, его влажности и скорости движения воздуха, рассчитывают степень комфортности по следующей формуле:
^ = 7,83 - 01В - 0,0968;0 - 0,0372Р + 0,18у(37,8 - гв) , (1)
где 1В - температура воздуха в рабочей зоне производственного помещения; 1:О - температура окружающих поверхностей в рабочей зоне; V - скорость движения воздуха, м/сек;
Р - парциальное давление водяных паров, рассчитываемое по формуле:
Р = 0,01] ' Рнас , мм.рт.ст.,
где ] - относительная влажность воздуха, %; Рнас - парциальное давление водяного пара в насыщенном состоянии, определяемое по показанию сухого термо-метра из следующей таблицы [1, 2, 3].
После чего оценивают комфортность параметров микроклимата по следующей шкале: 1-очень жарко; 2-слишком тепло; 3-тепло, но приятно; 4-чувство комфорта; 5-прохладно, но приятно; 6-холодно; 7-очень холодно.
Для обеспечения комфортности по параметрам микроклимата, в частности по шкале 4-чувство комфорта по пареметрам температуры м влажности применяют конструкции установок [5, 6, 7] для защиты от интенсивного облучения.
Рис. 1 Схема водовоздушной установки для защиты от интенсивного облучения
SCIENCE TIME
Рис. 2 Общий вид форсунки для распыливания жидкости
Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров: отношение диаметра ё цилиндрического отверстия 19 соплового вкладыша 17 к диаметру ё дроссельного отверстия 15 корпуса 1 форсунки лежит в оптимальном интервале величин: ё / ё1 = 1,4,2,2; отношение внешнего диаметра соплового вкладыша 17 к диаметру Э нижнего основания усеченного конуса конического отверстия 18 вкладыша 17 лежит в оптимальном интервале величин: / Э = 1,2,1,8; отношение длины Ь корпуса 13 форсунки к длине Ь1 конфузора впускного отверстия 16, лежит в оптимальном интервале величин: Ь / Ь1 = 2,0,2,5;
Водовоздушная установка для защиты от интенсивного облучения работает следующим образом.
Эффект обдувания достигается за счет движения воздуха, что допустимо при сравнительно невысокой температуре его. При температуре в помещении выше 28° С и интенсивности облучения более 210 ккал/м ч, необходимо охлаждение воздуха, которое в переносных душах обычно достигается введением в воздушную струю тем или иным способом распыленной воды. Благодаря испарению воды происходит снижение температуры обдувающего воздуха. Неиспарившиеся капельки воды, попадая на одежду работающих, испаряются и снижают ее температуру. В предлагаемой водовоздушной установке осуществлен метод «водяной защиты» обдувающего воздушного факела путем создания на его периферии завесы из мелкораспыленной воды,
подаваемой форсунками 12. Эта завеса препятствует подмешиванию к обдувающему воздуху горячего окружающего воздуха и экранирует находящегося в этом воздушном факеле рабочего от интенсивного лучистого потока. Широкофакельная центробежная форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость подается по впускному отверстию 16, выполненному в виде конфузора длиной Ьь затем проходит через соосное с ним дроссельное отверстие 15 диаметром ё1, и поступает по тангенциальному вводу в камеру завихрения 14, выполненную в виде цилиндрического стакана. Вращающийся поток жидкости из камеры завихрения 14 проходит через калиброванное коническое отверстие 18 соплового вкладыша 17, цилиндрическое отверстие 19 и фасонное отверстие 20 вкладыша 17, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной радиуса фаски скругления на выходе фасонного отверстия 20.
Предложенная конструкция широкофакельной форсунки с диаметром выходного отверстия 9 мм, при рабочих давлениях жидкости 150...250 кПа обеспечивает угол раскрытия водяного факела до 140° и сохраняет устойчивость факела при давлении жидкости перед форсунками от 40 кПа и выше, при этом производительность форсунки зависит от давления жидкости на входе впускного отверстия 16.
Пример выполнения предложенного способа
1. Построить зависимость скорости движения воздуха от показателя комфортности, если показания термометров по психрометру в ткацком цехе фабрики составили: - сухого 1:с = 24 °С, мокрого - 1М = 19,5 °С. Категория работ -11б, показатель комфортности Б = 4. Принять температуру окружающих предметов равной температуре воздуха в цехе, т.е. ^ = 1В, которая в свою очередь определяется по показаниям сухого термометра, т.е. 1:В = 1:с, (пример №1).
2. Сделать вывод, сравнивая полученные результаты с допустимыми нормами параметров микроклимата для теплого периода года с незначительным избытком явного тепла по ГОСТ 12.1.005-88, и, в случае несоответствия полученных результатов нормативным значениям, рассчитать показатель комфортности Б для верхнего диапазона допустимых значений тех параметров микроклимата, которые не соответствуют допустимым значениям.
Разность в показаниях сухого и мокрого термометров принято называть психрометрической разностью = 1:с - 1м); она служит для определения влажности, } %, по таблице, прилагаемой к психрометру.
В нашем случае = 1:с - 1:м = 24 - 19,5 = 4,5 °С. Следовательно, относительная влажность воздуха в цехе составит - ] = 65 %. Итак, для расчета получены следующие данные:
SCIENCE TIME
1в = 24 °С; ] = 65 %.
Теперь рассчитаем парциальное давление водяных паров по формуле:
Р = 0,01] ' Рнас , Мпа,
Для нашего значения температуры 1В = 24 °С парциальное давление водяного пара в насыщенном состоянии Рнас = 2,98'10 Мпа.
Тогда парциальное давление водяных паров для нашего случая определится так:
Р = 0,01] ' Рнас = 0,01'65'2,98'10-3 = 1,93'10-3 Мпа.
Теперь определяем требуемую скорость движения воздуха в ткацком цехе, при которой показатель хорошего самочувствия был бы равен Б = 4:
Для рассматриваемого примера № 1 существующие параметры микроклимата в цехе (1В = 24 °С; ] = 65 % , V = 0,58 м/сек) соответствуют допустимым нормативным значениям (при 1:В = 24 °С и ниже: ] = 75 % , V = 0,3. 0,7 м/сек).
В качестве примера № 2 рассмотрим случай, когда имеет место превышение рассчитанных параметров микроклимата, т.е. 1В = 24 °С; ] = 50 % , V = 1,73 м/сек, а допустимыми по нормам значениями являются: при 1В = 24 °С и ниже: ] = 75 % , V = 0,3.0,7 м/сек), т.е. рассчитаем показатель комфортности Б для случая: 1В = 24 °С, ] = 50 % , V = 0,7 м/сек.
^ _ £ + 0,1Д + 0,0968о + 0,0372Р - 7,83 _
0,18(37,8 - tB)
0372 х 1 93 х 10"3 - 7 83
= 0,58 м / с
4 + 0,1 х 24 + 0,0968 х 24 + 0,0372 х 1,93 х 10"3 - 7,83
0,18(37,8 - 24)
Теперь переходим к исследованию зависимости скорости движения воздуха от показателя комфортности. На рис.3 в качестве примера приведена функциональная зависимость скорости движения воздуха от показателя комфортности и формула ее линейной аппроксимации.
Зависимость скорости воздуха от показателя комфортности
показатель комфортности
Рис. 3 Линейная аппроксимация закона изменения показателя комфортности
Парциальное давление водяных паров для примера № 2 определится так: Р = 0,01] ' Рнас = 0,01'50'2,98'10"3 = 1,49'10"3 Мпа.
5 = 7,83 - 0,1^ - 0,0968?о - 0,0372Р + 0,18у(37,8 - гБ) = 7,83 - 0,1 х 24 - 0,0968 х 24 -- 0,0372 х 1,49 х 10"3 + 0,18 х 0,7 х (37,8 - 24) = 4,4
Показатель S может выражаться и дробным числом, что позволяет более точно оценить, какому ощущению (например, к 3 баллам - тепло или к 4 баллам - комфорт и т.д.) ближе те или иные состояния самочувствия человека. Для легких физических работ S=3; для работ средней тяжести S=4; для тяжелых физических работ S=5 баллам.
Приведенная зависимость позволяет решать в необходимых случаях и обратную задачу. Задаваясь необходимой степенью комфорта и оптимальными значениями температуры и влажности воздуха, можно вычислить необходимую скорость движения воздуха, которая для данных конкретных условий будет больше всего отвечать требованиям обеспечения комфорта.
Данное значение показателя для примера № 2 S = 4,4 находится между S = 4 (комфорт) и S = 5 (прохладно, но приятно), т.е. допустимая скорость движения воздуха V = 0,7 м/сек более приемлема с гигиенической точки зрения (рис.3).
Литература:
1.Гетия С.И., Кочетов О.С., Стареева М.О. Социально-экономическая оценка мероприятий по охране труда. М.: МГУПИ, «Вестник МГУПИ», серия «Социально-экономические науки», № 39, 2012. С.131-140.
2.Гетия С.И., Скребенкова Л.Н., Кочетов О. С. Расчет оптимальных параметров микроклимата рабочей зоны. М.: МГУПИ, «Вестник МГУПИ», серия «Машиностроение», № 45, 2013. С. 84-92.
3. Кочетов О.С., Гетия И.Г. Выбор оптимальных параметров микроклимата рабочей зоны// В мире научных исследований: материалы YI Международной научно-практической конференции (5 июля 2014 г., г.Краснодар)/отв.ред.ТА. Петрова. - Краснодар,2014.-106с., С. 17-21.
4. Кочетов О.С. Газоанализатор // Патент РФ на изобретение № 2420732. Опубликовано 10.06.2011. Бюллетень изобретений № 16.
5. Кочетов О.С. Установка охлаждения воздуха с испарением рециркулирующей воды // Патент РФ на изобретение № 2452902. Опубликовано 10.06.2012. Бюллетень изобретений № 16.
6. Кочетов О.С. Водовоздушная установка для защиты от интенсивного облучения // Патент РФ на изобретение № 2449222. Опубликовано 27.04.2012. Бюллетень изобретений № 12.
7. Кочетов О.С. Водовоздушная установка для защиты от интенсивного облучения // Патент РФ на изобретение № 2481531. Опубликовано 10.05.2013. Бюллетень изобретений № 13.
8. Кочетов О.С. Способ оценки запыленности воздуха рабочей зоны // Патент РФ на изобретение № 2422802. Опубликовано 10.06.2011. Бюллетень изобретений № 18.
9. Кочетов О.С. Способ оценки комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата // Патент РФ на изобретение № 2442934. Опубликовано 20.02.2012. Бюллетень изобретений № 15.
10. Кочетов О.С. Способ многокритериальной оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений // Патент РФ на изобретение № 2472134. Опубликовано 10.01.2013. Бюллетень изобретений № 01.
11. Кочетов О.С. Способ многокритериальной оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений // Патент РФ на изобретение № 2511022. Опубликовано 10.04.2013. Бюллетень изобретений № 10.
12. Кочетов О.С. Способ оценки комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата // Патент РФ на изобретение № 2509322. Опубликовано 10.03.2014. Бюллетень изобретений № 7.
13. Кочетов О.С. Обеспечение комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата // Science Time. - 2014. - № 11 (11).—C. 135-144.
