Экологическое нормирование воздухообмена и вибрации (стр. 2 из 4)

— технологическая, которая влияет на операторов стационарных машин или передается на рабочие места, которые не имеют источников вибрации.

Общие методы борьбы с вибрацией базируются на анализе уравнений, которые описывают колебание машин в производственных условиях и классифицируются следующим образом:

* снижение вибраций в источнике возникновения путем снижения или устранения возбуждающих сил;

* регулировка резонансных режимов путем рационального выбора приведенной массы или жесткости системы, которая колеблется;

* вибродемпферование — снижение вибрации за счет силы трения демпферного устройства, то есть перевод колебательной энергии в тепловую;

* динамическое гашение — введение в колебательную систему дополнительной массы или увеличение жесткости системы;

* виброизоляция — введение в колебательную систему дополнительной упругой связи с целью ослабления передачи вибраций смежному элементу, конструкции или рабочему месту;

* использование индивидуальных средств защиты.

Снижение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем уменьшения силы, которая вызывает колебание. Поэтому еще на стадии проектирования машин и механических устройств следует выбирать кинематические схемы, в которых динамические процессы, вызванные ударами и ускорением, были бы исключены или снижены.

Для ослабления вибраций существенное значение имеет предотвращение резонансных режимов работы с целью исключения резонанса с частотой принуждающей силы. Собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяются расчетным методом по известным значениям массы и жесткости или же экспериментально на стендах.

Вибродемпферование. Этот метод снижения вибрации реализуется путем превращения энергии механических колебаний колебательной системы в тепловую энергию. Увеличение расхода энергии в системе осуществляется за счет использования конструктивных материалов с большим внутренним трением: пластмасс, металлорезины, сплавов марганца и меди, никелетитанових сплавов, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, которые имеют большие, потери на внутреннее трение. Наибольший эффект при использовании вибродемпферных покрытий достигается в области резонансных частот, поскольку при резонансе значение влияния сил трения на уменьшение амплитуды возрастает.

Виброгашение, Для динамического гашения колебаний используются динамические виброгасители: пружинные, маятниковые, эксцентриковые гидравлические. Недостатком динамического гасителя является то, что он действует только при определенной частоте, которая отвечает его резонансному режиму колебаний. Динамическое виброгашение достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте.

Виброизоляция состоит в снижении передачи колебаний от источника возбуждения к объекту, который защищается, путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь предотвращает передачу энергии от колеблющегося агрегата к основе или от колебательной основы к человеку или к конструкциям, которые защищаются.

Средства индивидуальной зашиты от вибрации применяют в случае, когда рассмотренные выше технические средства не позволяют снизить уровень вибрации до нормы. Для защиты рук используются рукавицы, вкладыши, прокладки. Для защиты ног — специальная обувь, подметки, наколенники. Для защиты тела — нагрудники, пояса, специальные костюмы.

Ниже приведена Структурнаясхема классификации методов виброзащиты.

Структурная схема классификации методов виброзащиты

Задачи

Задача 1

При рентгеноскопии желудка пациент получил разовую экспозиционную дозу 30 Р. Через какое минимальное время рентгеноскопию желудка можно проводить повторно?

Решение. Полученное значение, выраженное в рентгенах, следует перевести в зиверты (Зв), пользуясь соотношением

1 Зв ≈ 114 Р. Тогда доза в 30 Р ≈ 0,26 Зв или 260 мЗв.

Полученное значение сравниваем с предельно допустимой эквивалентной годовой дозой, которая составляет для населения при поражении внутренних органов 15 мЗв. Получаем, что доза в 30 Р в 17,3 раза превышает допустимое годовое значение. То есть: если допустимое значение дозы – 15 мЗв, то повторно рентгеноскопию пациент может пройти не менее чем через 17,3 года.

Задача 2

В дачном домике с объёмом жилых помещений V=50 м³ топится дровами печь. Кратность воздухообмена в домике K=1 1/час. Теплота сгорания дров Q_сг= 4 МДж/кг. К.п.д. печи X=10%. Через каждый интервал времени t=10 мин в печь взамен выгоревших подбрасывают новую охапку дров массой m=1,5 кг. Уличная температура t_ул= -30 ^оС. Какая температура установится в дачном домике? Как такая температура влияет на физиологическое состояние человека? Каким образом можно её приблизить к комфортной?

Решение. Мощность Р, развиваемая печью для обогрева помещения, определяется формулой

Р, Вт = ХQ_сгm/t (1),

P=(0,1*4*10⁶*1,5)/600=1000 Вт или 1000 Дж/с,

где Х – коэффициент полезного действия печи, 0,1;

Q_сг, – теплота сгорания двор, 4*10⁶ Дж/кг;

m – масса сгораемых дров, 1,5 кг;

t – время сгорания дров, 10мин=600с.

Уличная температура (t^o_ул), температура в помещении (t^o_п), мощность нагревателя Р и воздухообмен L связаны друг с другом следующим соотношением

Р + ρcL(t^o_ул– t^o_п) = 0 (2),

где ρ – плотность воздуха, равная 1,29 кг/м³;

с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг⋅К).

Кратность воздухообмена К определяется по формуле

К, 1/ч = L/V (3),

где V – объем помещения, 50 м³.

Так как кратность воздухообмена известна, из формулы (3) находим воздухообмен L:

L=K*V, м³/ч,

L=1*50=50 м³/ч.

Зная все данные и приведя их значения в системные единицы измерения, из формулы (2) найдем температуру в помещении

t_п= t_ул+ Р/ρcL, K,

где t_ул =-30°С=243 K;

с=1 кДж/(кг⋅К)=10³ Дж/(кг⋅К);

L=50 м³/ч=0,014 м³/с.

Тогда получим:

t_п= 243+1000/(1,29*10³*0,014), K,

t_п=298,4 К или 25,4°С.

Такая температура установится в дачном домике.

Влияние данной температуры на физиологическое состояние человека.

Важнейшим фактором микроклимата жилых помещений является температура воздуха. Оптимальные температурные параметры в холодный период года варьируются от 20 до 22°С в условиях холодного климата. Жалобы на дискомфорт проявляются лишь при температуре воздуха 24°С и выше. В нашем случае температура воздуха в дачном домике составляет 25,4°С. Это выше нормы. Дискомфортные условия при длительном воздействии могут привести к ослаблению общей и специфической сопротивляемости организма, снижению иммунитета.

Эксперты соглашаются, что температура в комнате, в которой люди спят, очень сильно отражается на том, как хорошо и как долго они спят. Поскольку, засыпая, температура тела понижается, то, если в комнате очень холодно или очень жарко (как в нашем случае) организм пытается установить такую же температуру.

Высокая температура может привести к перегреванию, накоплению избыточного тепла в организме человека с повышением температуры тела. Это будет затруднять теплоотдачу во внешнюю среду или увеличивать поступление тепла извне. Возникнет напряжение физиологических механизмов терморегуляции (потоотделение, расширение кожных сосудов и др.). Перегревание будет сопровождаться повышением обмена веществ, потерей воды и солей, нарушением кровообращения.

Способ приближения данной температуры к комфортной.

Для того чтобы приблизить полученную нами температуру к комфортной, необходимо ее понизить, чтобы она была в интервале 20-22С°. Этого можно достичь, решая обратную задачу, приняв в числе исходных данных нужную температуру в помещении. Так как мощность Р, развиваемая печью для обогрева помещения, интервал времени t и масса m подбрасываемых дров величины не постоянные, будем изменять их.

Приняв за исходную температуру в помещении в первом случае 20С°, а во втором – 22С°, и проведя соответствующие вычисления, получим:

1) при массе дров m=1,5 кг, для поддержания в дачном домике оптимальной температуры интервал времени t, через который подбрасывают дрова в печь, надо увеличить, чтобы он составлял10,6-11,1 мин;

2) при постоянном интервале времени в 10 мин массу дров необходимо уменьшить до значений 1,35-1,4 кг.

Тогда температура будет являться комфортной.

Задача 3

Воды трёх водоёмов, А, В и С, расположенных рядом с городом N, имеют различные загрязнения. Виды загрязнений и их концентрации приведены ниже. Определить, какой из водоёмов наиболее и наименее пригоден для общественного и бытового использования. Воду каких водоёмов нельзя использовать и почему? Опишите потенциально возможные источники соответствующих загрязнений водоёмов и методы очистки.

А	С(С10Н8), мг/л	0,0022
	С[(NH2)2CO], мг/л	0,66
	С(Fe), мг/л	0,212
	С(Крс), мг/л	0,00012
В	С(С10Н8), мг/л	0,0012
	С[(NH2)2CO], мг/л	0,209
	С(Fe), мг/л	0,123
	С(Крс), мг/л	0,00057
С	С(С10Н8), мг/л	0,0028
	С[(NH2)2CO], мг/л	0,135
	С(Fe), мг/л	0,0891
	С(Крс), мг/л	0,00026

Решение. Для того чтобы определить, какой из водоёмов наиболее и наименее пригоден для общественного и бытового использования, надо сложить приведенные концентрации каждого i-го загрязнителя водоема, то есть величины С_i/ПДК_i. Таким образом, суммарная приведенная концентрация загрязнений (С_Ʃ^пр) будет определяться как