Мониторинг и экспертиза. Безопасность технологических процессов и производств и бакалавров направления 280700 Техносферная безопасность Белгород 2013 3
 Скачать 4.49 Mb.
|
|
Проектирование системы освещения Находимый световой поток от одной лампы накаливания или группы ламп светильника при люминесцентных лампах рассчитывают по формуле н п л с Ф η γ з E K S Z N , (10.1.77) где Е н – нормированная минимально-допустимая освещенность, лк табл. 10.1.6); К з – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации, зависящий от вида технологического процесса, выполняемого в помещении и рекомендуемый в нормативах СНиП 23–05–95 (табл. 10.1.7); п – площадь освещаемого помещениям коэффициент неравномерности освещения, который зависит от типа ламп (для ламп накаливания и дуговых ртутных ламп - 1,15, для люминесцентных ламп - 1,1); η– коэффициент использования светового потока ламп, учитывающий долю общего светового потока, приходящуюся на расчетную плоскость, и зависящий от типа светильника, коэффициента отражения потолка р пи стен р с, высоты подвеса светильников, размеров помещения, определяемых индексом i помещения, (табл. 10.1.8, 10.1.9); N c – число светильников в помещении γ– коэффициент затенения, который вводится в расчет только при наличии крупногабаритного оборудования, затеняющего рабочее пространство. Таблица 10.1.7 Нормы освещенности (выдержки из СНиП 23-05-95) Характеристика зрительной работы Наименьший размер объекта различения, мм Разряд зрительной работы Подр аз ряд зрительной работы Контраст объекта различения с фоном Характеристика фона Искусственное освещение Освещенность, лк При комбинированном освещен ии П ри общем освещении Средней точности Св. 0,5 до 1 IV а Малый Темный 750 300 б Малый Средний Средний Темный 500 200 в Малый Средний Большой Светлый Средний Темный 400 200 215 Окончание табл. 10.1.7 1 2 3 4 5 6 7 8 г Средний Большой « Светлый « Средний - 200 Малой точности Св. 1 до 5 V а Малый Темный 400 300 б Малый Средний Средний Темный – 200 в Малый Средний Большой Светлый Средний Темный – 200 г Средний Большой « Светлый « Средний – 200 Грубая очень малой точности) Более 5 VI Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном – 200 Работа со светящимися материалами, изделиями в горячих цехах Более 0,5 VII Тоже а « – 200 Общее наблюдение заходом производственного процесса б « – 75 постоянное в « – 50 общее наблюдение за инженерными коммуникациями г « – 30 Коэффициент использования светового потока ламп определяют по таблицам, приводимым в СНиП 23–05–95, в зависимости от типа светильника, р пр си индекса i. Некоторые значения представлены в 216 табл. 10.1.9 Индекс помещения рассчитывают по формуле св , ( ) А B i H A B (10.1.78) где А–длина помещениям ширина помещениям св высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м. Таблица 10.1.8 Значение коэффициента запаса, учитывающего старение лампы, запыление и загрязнение светильника Помещение Коэффициент запаса К з При естественном освещении При искусственном освещении Вертикально Наклонно Горизонтально Газоразрядные лампы Лампы накаливания. Производственные помещения с содержанием в воздушной среде а) свыше 5 мг/м 3 пыли, дыма, копоти бот до 5 мг/м 3 в) менее 1 мг/м 3 2. Помещения общественных и жилых зданий 1,5 1,4 1,3 1,2 1,7 1,5 1,4 1,4 2 1,8 1,5 1,5 2 1,8 1,5 1,5 1,7 1,5 1,3 1,3 Таблица 10.1.9 Приблизительное значение коэффициентов отражения стен и потолка Характер отражающей поверхности Коэффициент отражения Побеленный потолок, побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами 70 Побеленные стены при незавешенных окнах, побеленный потолок в сырых помещениях, чистый бетонный и светлый деревянный потолок 50 Бетонный потолок в грязных помещениях, деревянный потолок, бетонные стены с окнами, стены, оклеенные светлыми обоями 30 Стены и потолок в помещениях с большим количеством темной пыли, сплошное остекление без штор красный кирпич, стены с темными обоями. Темная расчетная поверхность или темный пол 10 217 Таблица 10.1.9 Значение коэффициента использования светильников Индекс пом еще- ния Тип светильника Астра, У, УМП–15 ММР, НСР-01, НСП-0 УАД, ДРЛ Коэффициенты отражения пс, р, % 70 70 50 30 0 70 70 50 30 0 70 70 50 30 0 50 50 30 10 0 50 50 30 10 0 50 50 30 10 0 30 10 10 10 0 30 10 10 10 0 30 10 10 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0,5 24 22 20 17 16 19 18 12 9 6 30 30 23 20 18 0,6 34 32 26 23 21 24 23 15 11 8 37 36 30 27 26 0,7 42 39 34 30 29 29 27 19 15 12 42 40 33 31 29 0,8 46 44 38 34 33 33 31 23 18 14 45 43 37 34 33 0,9 49 47 41 37 36 35 33 25 19 15 47 45 40 37 35 1,0 51 49 43 39 37 37 35 26 20 16 49 47 41 40 38 1,1 53 40 45 41 39 40 37 28 22 18 54 50 43 42 40 1,5 56 52 47 43 41 43 40 30 24 19 55 53 47 44 42 1,5 60 55 50 46 44 46 42 32 25 20 59 56 50 48 45 1,5 63 58 53 48 46 49 45 35 27 22 62 58 53 50 48 2,0 66 60 55 54 49 52 47 37 29 23 67 60 59 53 50 2,5 68 62 57 53 54 54 19 39 31 24 69 62 57 54 52 2,5 70 64 59 55 53 56 50 40 32 25 71 63 59 57 53 3,0 73 66 63 58 56 60 53 43 35 27 73 66 60 58 56 3,5 76 68 64 61 59 62 55 45 36 28 75 67 61 59 57 4,0 78 70 66 62 60 64 57 47 38 30 77 69 63 61 58 5,0 81 73 69 64 62 67 59 49 40 32 79 70 66 63 60 По полученному в результате расчета по формуле (10.1.77) световому потоку выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют ее необходимую мощность. Световые и электрические параметры некоторых наиболее широко используемых ламп приведены в табл. 10.1.10 Умножив электрическую мощность лампы на количество светильников, можно определить электрическую мощность всего освещения помещения. Таблица 10.1.10 Технические данные ламп Тип лампы Мощность, Вт Световой поток, лм Тип лампы Мощность, Вт Световой поток, лм 1 2 3 4 5 6 накаливания общего назначения НВ127-15 15 130 НВ220-15 15 105 НВ127-25 25 235 НВ220-25 25 205 НБ127-40 40 440 НБ220-40 40 370 НБ127-60 60 740 НБ220-60 60 620 218 Окончание табл. 10.1.10 1 2 3 4 5 6 Б 40 415 НБК127-60 60 820 НБ127-75 75 980 НБ220-75 75 840 НБ127-100 100 1400 НБ220-100 100 1240 НГ127-150 150 2300 НГ220-150 150 1900 НГ127-200 200 3200 НГ220-200 200 2700 НГ127-300 300 5150 НГ220-300 300 4350 НГ127-500 500 9100 НГ220-500 500 8100 НГ127-750 750 14250 НГ220-750 750 13100 НГ127-1000 1000 19500 НГ220-1000 1000 18200 НГ127-1500 1500 29500 НГ220-1500 1500 28000 В 25 220 НБК127-40 40 490 Б 60 715 НБК127-75 75 1080 Б 75 950 НБК127-100 100 1560 Б 100 1350 НБК220-40 40 430 Б 150 2100 НБК220-60 60 700 Б 200 2920 НБК220-75 75 950 Г 300 4610 НБК220-100 100 1380 Г 500 8300 накаливания местного назначения МО12-15 15 180 МО36-40 40 450 МО12-25 25 300 МО36-60 60 800 МО12-40 40 520 МО36-100 100 1550 МО12-60 60 850 МО36-150 150 2450 МО36-25 25 235 Люминесцентных ЛБV20 20 800 ЛТБ80 80 4720 ЛБV40 40 2360 ЛХБ20 20 950 ЛБ20 20 1180 ЛХБ40 40 2780 ЛБ40 40 3000 ЛХБ65 65 4100 ЛБ65 65 4550 ЛХБ80 80 4600 ЛБ80 80 5220 ЛД20 20 920 ЛБW30 30 1400 ЛД40 40 2340 ЛБК20 20 820 ЛД65 65 3570 ЛБК22 22 850 ЛД80 80 4070 ЛБК32 32 1500 ЛДЦ20 20 820 ЛБК40 40 2200 ЛДЦ40 40 2100 ЛТБ20 20 975 ЛДЦ65 65 3050 ЛТБ40 40 2780 ЛДЦ80 80 3560 ЛТБ65 65 4200 При выборе типа лампы допускается отклонение от расчетного светового потока лампы Ф л дои. Если такую лампу не удалось подобрать, выбирают другую схему расположения светильников, их тип и повторяют расчет. Расчет освещения от светильников с люминесцентными лампами целесообразно выполнять, предварительно задавшись типом, электрической мощностью и величиной светового потока ламп. С использованием этих данных необходимое число светильников определяют по формуле γ η Ф л p з п н c N K Z S E N , (10.1.79) где N p – число принятых рядов светильников Расчёт устойчивости откоса Определение устойчивости массивов грунта имеет большое практическое значение при проектировании таких земляных сооружений, как насыпи, выемки, дамбы. Нарушение равновесия на откосах сопровождается сползанием больших масс грунта и происходит внезапно. Такие явления носят опасный характер, как для автомобильных дорог, таки зданий, находящихся на откосах. Для расчета откосов широко применяется метод круглоцилин- дрической поверхности скольжения. Метод заключается в нахождении центра вращения линии скольжения (точка О) и расчете коэффициента устойчивости откоса. При этом решается плоская задача механики фунтов, те. в расчетах рассматривается часть бесконечного откоса шириной 1,0 м (рис. 10.1.3). Рис. 10.1.3 Схема действия сил на откосе 220 Коэффициент устойчивости — это отношение моментов сил, удерживающих откос в состоянии равновесия, к моменту сил, сдвигающих откос 1 1 1 n n i i i i i n i i N tg c l n T (10.1.80) Для расчетов этих сил призму ABC разделяют на несколько отсеков. Силы взаимодействия в вертикальных плоскостях между отсеками не учитываются. Вес грунта в откосе раскладывается на две составляющие касательные ( i T ), направленные вдоль линии скольжения, и нормальные ( i N ), перпендикулярные направлению касательных напряжений. При расчете учитываются следующие основные параметры) физико-механические свойства - удельный вес, кН/м 3 ; - угол внутреннего трения, градус c - удельное сцепление, кПа; 2) геометрические параметры откоса H - высота откосам- площадь блокам- длина дуги скольжениям) силовые параметры i Q - вес блока, кН; i T - сдвигающая сила, кН/м; i N - нормальная сила, кН/м; i F - сила трения грунта о фунт, кН/м. Откос считается устойчивым, если 1, 2 n . (10.1.81) Расчёт подпорной стенки на плоский сдвиг по подошве Когда устойчивость откоса требуемой крутизны не обеспечивается, а уположить откос нельзя, для его поддержания приходился устраивать подпорные стенки. Последние, поддерживая грунт, испытывают сего стороны давление, которое называют активным давлением. Обычно подпорная стенка заглубляется в грунт и её смещению препятствует грунт с передней стороны стенки (рис. 10.1.4). Такое сопротивление грунта называется пассивным давлением ( p E ). Препятствует горизонтальному смещению также сила трения стенки о грунт по подошве ( L ). Подпорная стенка сохраняет устойчивость при условии , a p E Gf E (10.1.82) где G - вес подпорной стенки па погонную длину 1 м, кН (т. , b H G (10.1.83) где H – высота подпорной стенки, м, b – ширина подпорной стенки, м, γ – удельный вес грунта, кН/м 3 Рассмотрим случай, когда подпорная стенка с вертикальной гладкой поверхностью поддерживает массив песчаного грунта горизонтальною сложения. Тогда величины равнодействующих активного и пассивного давлений определяются последующим формулам ), 2 45 ( 2 1 2 2 tg H E a (10.1.84) ), 2 45 ( 2 1 2 п (10.1.85) где Н - высота подпорной стенки, м h - глубина заглубления стенки в грунт, м - угол внутреннего трения грунта, град. Рис. 10.1.4. Схема действия сил на подпорную стенку 222 Точки приложения и находятся соответственно на расстоянии Ни от подошвы подпорной стенки. 10.2. Типовые задачи и задания для выполнения расчетно-графических заданий Расчетно-графическое задание состоит из восьми задач. Номер задачи выбирается, согласно последней цифре зачетной книжки. Рас- четно-графическое задание выполняется в тетради рукописным текстом с обязательной ссылкой на используемые методики и литературные источники. Экспертиза состояния атмосферы Пример 1. Определить количество твердых веществ, поступающих в атмосферу при сжигании каменного угля, в топке с неподвижной решеткой. Расход топлива 200кг/ч, КПД золоуловителя равен 0,7, зольность угля – 28%. Решение Количество твердых веществ, поступающих в атмосферу, рассчитываем по формуле 1.3.2. Коэффициент f для угля и топки с неподвижной решеткой равен 0,0023: кг/ч 86 , 3 ) 7 , 0 1 ( 28 0023 , 0 200 М Пример 2. Рассчитать концентрацию оксидов серы в приземном слое атмосферы при сжигании топлива котельной. Высота трубы 35 м, диаметр устьям, скорость выхода газовоздушной смеси 7 мс, температура газовоздушной смеси 125 С, температура окружающего воздуха С, мощность выброса 0,2 гс, коэффициент стратификации атмосферы 200, коэффициент рельефа местности 1 (расстояние от трубы м. Решение Расчет расхода газовоздушной смеси, проводим по формуле (10.1.3): см Рассчитываем перегрев газовоздушной смеси Т = 125 – 25 = 100 0 С. Параметр f находим по формуле (1.1.4): f = (1000·7 2 ·1,4 )/(35 2 ·100) = Параметр M v , рассчитываем по формуле (10.1.6): 223 04 , 2 35 100 8 , 10 65 , 0 Параметр М, определяем по формуле (10.1.7): 36 , 0 35 4 , 1 7 3 , 1 М v Параметр f рассчитываем по формуле (10.1.5): 6 , 38 36 , 0 800 Коэффициент m рассчитываем по формуле (10.1.8), так как f < 100: 98 , 0 56 , 0 34 , 0 56 , 0 1 , 0 67 , 0 Коэффициент n при f < 100 определяем в зависимости от M v по формуле (10.1.10): Коэффициент d определяем при и f < 100: 1/ 2 1/ 3 7 (2, 04) [1 0, 28 (0,56) ] 12,3 d Максимальная концентрация двуокиси серы, мг/л, рассчитывается по формуле (10.1.2): 003 , 0 100 8 , 10 35 1 1 98 , 0 1 12 200 3 1 М мг/л. Расстоянием, от источника выбросов, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения ì C , определяется по формуле (10.1.15): 5 , 430 4 35 3 , 12 м Определим отношение X/X m : м 3000 м 1000 м 400 м 200 м 100 м 50 x x x x x x 969 , 6 322 , 2 930 , 0 465 , 0 232 , 0 Коэффициент S для расстояния x определяем по формуле (10.1.16): при x/x M ≤ 1: 224 998 , 0 93 , 0 6 93 , 0 8 93 , 0 3 698 , 0 465 , 0 6 465 , 0 8 465 , 0 3 238 , 0 232 , 0 6 232 , 0 8 232 , 0 3 069 , 0 116 , 0 6 116 , 0 8 116 , 0 3 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 при 1 < x/x M ≤ 8: 155 , 0 1 97 , 6 13 , 0 13 , 1 664 , 0 1 32 , 2 13 , 0 13 , 1 Приземную концентрацию вещества, мг/м 3 , по оси факела при неблагоприятных метеорологических условиях рассчитываем по формуле м 3000 м 1000 м 400 м 200 м 100 м 50 x x x x x x 0005 , 0 155 , 0 003 , 0 002 , 0 664 , 0 003 , 0 003 , 0 998 , 0 003 , 0 002 , 0 698 , 0 003 , 0 0007 , 0 232 , 0 003 , 0 0002 , 0 069 , 0 Пример 3. Рассчитать количество оксидов азота, выделяющихся при сжигании природного газа, в топке мощностью 80 кВт. Теплотворная способность топлива 25 МДж/кг. Расход топлива 200 кг/ч. Газоочистка отсутствует, h i = 0. Коэффициент k, характеризующий количество оксидов азота, выделяющихся при горении топлива, равен 0,073 кг/МДж. Решение. Рассчитаем количество оксидов азота, кг/ч по формуле (10.1.52): 365 , 0 073 , 0 25 200 001 , 0 M кг/ч. Задания для выполнения РГЗ Задача 1. Найти количество оксидов серы (IV), выделяемого при сжигании 1000 т мазута, содержащего 1% тиофена C 4 H 6 S. Задача 2. Рассчитать максимальную концентрацию оксида серы (IV) на расстоянии 3 км от трубы. Высота трубы 35 м, диаметр 1,4 м, линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы 7 мс, температура смеси С, температура воздуха С. Коэффициент 225 температурной стратификации А = 200, мощность выброса М = 20 гс, коэффициент учета рельефа местности Задача 3. Определить предельно допустимый выброс оксидов серы (IV) для одиночного источника с круглым устьем. Исходные данные для расчета ПДК оксида серы (IV) 0,5 мг/м 3 ; фоновая концентрация мг/м 3 ; высота трубы 15 м коэффициент атмосферной стратификации температура окружающей среды 25 С температура газовоздушной смеси на выходе из трубы 185 С, объемная скорость выхода газовоздушной смеси 5 мс, диаметр трубы 1,8 м. найти предельно допустимый выброс в случае холодной газовоздушной смеси. Задача 4. На окраине города планируется строительство для производства пара и горячей воды. Котельная работает на природном газе. Определить высоту трубы котельной, которая обеспечит нормативное качество вредных веществ в приземном слое (оксиды азота, оксид углерода (II)). Исходные данные для расчета расход топлива 10000 тыс. м 3 /год; теплотворная способность топлива 35 МДж/м 3 , потери тепла в топке 10%; количество вредных веществ, образующихся на единицу тепла k 1 = 0,25, k 2 = 0,1 мг/МДж; фоновые концентрации оксидов азота и оксидов углерода (II) соответственно равны 0,04 и 0,15 мг/м 3 . Коэффициент атмосферной стратификации, рельефа местности равны 180. Объёмная скорость выхода газов из трубы и их перегрев соотвественно составляют 7 мс, 180 С. Диаметр трубы 2 м. Задача 5. Найти предельно допустимый выброс для оксида серы (IV) в случае двух одинаковых одиночных источников с координатами {X, Y}: {1500, 1000}, {1000, 1500}. Высота труб 20 м объёмная скорость выхода газов 5 мс диаметр труб 1,5 м коэффициент атмосферной стратификации 180; температура выходящих газов 225 С температура воздуха 25 С фоновая концентрация оксида серы (IV) 0,15 мг/м 3 ; ПДК 0,5 мг/м 3 . Выведите общую формулу для задач подобного типа. Задача 6. Найти предельно допустимый выброс для оксида серы (IV) в случае трех одинаковых источников, расположенных на расстоянии м друг от друга при условии, что источники расположены на одной прямой. Высота труб 20 м объёмная скорость выхода газов 5 мс диаметр труб 1,5 м коэффициент атмосферной стратификации 180; температура выходящих газов 225 С температура воздуха 252 С фоновая концентрация оксида серы (IV) 0,15 мг/м 3 ; ПДК 0,5 мг/м 3 Задача 7. Вы пришли на кухню и закипятили чайник на газовой плите. Определите концентрацию оксидов азота и оксида углерода (II) в долях ПДК при отсутствии вентиляции. Исходные данные для расчета объём кухни 35 м удельные показатели выбросов вредных веществ соответственно 0,03 и 0,015 кг/кг; теплотворная способность топлива 35 МДж/кг; КПД горелки 60%; масса воды 3 кг, температура воды 20 С. Предельно допустимые концентрации вредных веществ 0,085, 5мг/м 3 Задача 8. Определить количество твердых веществ, поступающих в атмосферу при сжигании каменного угля в топке с неподвижной решеткой. Расход топлива 4800 кг/сут, зольность 25%, КПД золоуловителей, коэффициент учитывающий выброс твердого вещества в атмосферу, равен 0,0023 кг/кг. Задача 9. Оценить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу тепловой электростанцией, работающей на угле. Годовая потребность ТЭС в угле 500000 т. Газоочистные сооружения отсутствуют. Удельные показатели выбросов для твердых веществ, оксида серы (IV), оксида углерода (II), оксида азота (IV), бензпирена соответственно равны 0,06; 0,07; 0,05; 0,002; 2,10 -6 кг/кг. Задача 10. При сгорании 1 кг топлива в двигателе автомобиля образуется 0,03 кг оксида углерода (II). Сколько времени может работать автомобиль в гараже при отсутствии вентиляции, чтобы качество воздуха соответствовало нормативному уровню содержания оксида углерода (II) 5 мг/м 3 ? Расход топлива 5 кг/ч, объем гаража 50 м 3 |