Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра Техносферная безопасность

• Название: Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра Техносферная безопасность
• Дата: 11.05.2023
• Размер: 4.84 Mb.
• Имя файла: laboratornye-dlya-tb-1.docx
• Тип: Методические указания; #1122409
• страница: 6 из 30

Экспериментальная часть

Цель работы: ознакомить студентов с факторами, характеризующими микроклимат на рабочих местах в производственных помещениях, с принципа- ми нормирования микроклимата и влиянием микроклимата на работника, озна- комить с приборами для измерения составляющих микроклимата, научить оце- нивать состояние микроклимата на основании гигиенических нормативов.

В данной лабораторной работе студентам необходимо определить пара- метры микроклимата в аудитории на рабочем месте студентов.

1. Установка

Учебный стенд для исследования метеорологических параметров пред- ставляет собой стол, на котором расположены вентилятор и приборы:

• 
  аспирационный психрометр Ассмана тип М-34;
  
• 
  чашечный (крыльчатый) анемометр МС-13;
  
• 
  барометр (анероид).
  

2. Требования безопасности при проведении лабораторной работы

Так как вентилятор подключается к сети переменного тока, источником опасности является электрический ток. Поэтому необходимо соблюдать прави- ла электробезопасности.

Фактором опасности является и вентилятор (вероятность механического травмирования), эксплуатация которого без ограждения запрещена.

3. Приборы

Аспирационный психрометр Ассмана тип М-34

В основе измерения влажности воздуха психрометрами заложен принцип психрометрии.

Принцип психрометрии заключается в определении показаний двух ря- дом расположенных термометров, резервуар одного из которых покрыт увлаж- ненной тканью. Влага, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоро- стью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает теп- ло от термометра, поэтому показания влажного термометра оказываются ниже показаний сухого. На основании показаний сухого и влажного термометров вычисляют относительную влажность воздуха.

Аспирационный психрометр Ассмана состоит из двух ртутных термомет- ров со шкалой на 50 °С (рис. 1). Резервуар одного из термометров обернут тонкой тканью. Оба термометра заключены в металлическую оправу, а резервуары тер- мометров находятся в двойных металлических гильзах, что исключает влияние тепловых излучений на показания термометров. В головке прибора помещен вен- тилятор с часовым механизмом или электрическим приводом, просасывающий воздух мимо резервуаров термометров с постоянной скоростью (около 4 м/с).

Принудительная аспирация воздуха в процессе измерения позволяет ис- ключить влияние подвижности воздуха в производственном помещении и тем самым повысить точность измерений.

Прибором пользуются следующим образом: при помощи пипетки увлаж- няют обертку влажного термометра, держа психрометр вертикально головкой вверх во избежание заливания воды в гильзы и головку прибора; заводят ключом механизм прибора до отказа или включают электрический привод в сеть и по- мещают прибор в исследуемой точке. Через 3–5 минут во время работы вентиля- тора производят отсчет. Записывают показания сухого и влажного термометра, а затем по специальной табл. 9 определяют относительную влажность.

Величину абсолютной и относительной влажности воздуха можно опре- делить посредством расчета по формулам 2 и 3.

Абсолютную влажность воздуха при использовании аспирационного пси- хрометра вычисляют по формуле

A  F₁

 0,5t_C

• 
  t_B
  

B


755
, (2)

где А – абсолютная влажность, г/м³;

F₁ – максимально возможная масса водяного пара в граммах в воздухе при температуре влажного термометра, г/м³;

0,5 – постоянный психрометрический коэффициент;

t_С– показание сухого термометра, °С;

t_В– показание влажного термометра, °С;

В – барометрическое давление, мм. рт. ст.;

755 – среднее барометрическое давление, мм. рт. ст.

Рис. 1. Аспирационный психрометр Ассмана:

1 – сухой термометр; 2 – влажный термометр
Относительную влажность воздуха определяют по формуле:

R  ^AF₂

100

^%, (3)

где F₂ – максимально возможная масса водяного пара при температуре сухого термометра, г/м³ .

Используемые в формулах 2 и 3 величины F₁ и F₂ определяются из табл. 8.

Таблица 8

Определение максимальной влажности в зависимости от температуры воздуха

Темпе- ратура воздуха, °С	Максимальное количество водяных паров, г/м3	Темпе- ратура воздуха, °С	Максимальное количество водяных паров, г/м3	Темпе- ратура воздуха, °С	Максимальное количество водяных паров, г/м3
+ 1,0	4,926	+ 12,0	10,518	+ 23,0	21,068
+ 1,5	5,107	+ 12,5	10,870	+ 23,5	21,714
+ 2,0	5,294	+ 13,0	11,231	+ 24,0	22,370
+ 2,5	5,486	+ 13,5	11,604	+ 24,5	23,060
+ 3,0	5,685	+ 14,0	11,987	+ 25,0	23,756
+ 3,5	5,889	+ 14,5	12,382	+ 25,5	24,471
+ 4,0	6,101	+ 15,0	12,788	+ 26,0	25,209
+ 4,5	6,318	+ 15,5	13,205	+ 27,0	26,739
+ 5,0	6,480	+ 16,0	13,634	+ 27,5	27,639
+ 5,5	6,775	+ 16,5	14,076	+ 28,0	28,344
+ 6,0	7,103	+ 17,0	14,530	+ 28,5	29,183
+ 6,5	7,259	+ 17,5	14,997	+ 29,0	30,043
+ 7,0	7,513	+ 18,0	15,477	+ 29,5	30,929
+ 7,5	7,775	+ 18,5	15,971	+ 30,0	31,842
+ 8,0	8,045	+ 19,0	16,477	+ 30,5	42,175
+ 8,5	8,323	+ 19,5	16,999	+ 40,0	55,321
+ 9,0	8,509	+ 20,0	17,735	+ 45,5	71,880
+ 9,5	8,905	+ 20,5	18,085	+ 50,0	92,510
+10,0	9,209	+ 21,0	18,650	+ 55,0	118,04
+ 10,5	9,521	+ 21,5	19,231	+ 60,0	149,38
+ 11,0	10,176	+ 22,0	19,827
+ 11,5	10,349	+ 22,5	20,440

Таблица 9

Определение относительной влажности

Температура, оС		Показания сухого термометра,
		15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34
Разность показаний сухого и влажного термометров, оС	0	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
	1	89	89	90	90	90	91	91	91	91	91	92	92	92	92	92	93	93	93	93	93
	2	78	79	80	80	81	81	82	82	83	83	84	84	84	85	85	85	86	86	86	86
	3	68	69	70	71	72	73	73	74	75	75	76	76	77	77	78	78	79	79	80	80
	4	58	60	61	62	63	64	65	66	67	68	68	69	70	71	71	72	72	73	74	74
	5	49	50	52	53	55	56	57	58	59	60	61	62	63	64	64	65	66	67	67	68
	6	39	41	43	45	46	48	49	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60	61	61	62
	7	30	33	35	37	38	40	42	43	45	46	48	49	50	51	52	53	54	55	56	57
	8	21	24	26	29	31	33	35	36	38	40	41	42	44	45	46	47	48	49	50	51
	9	13	16	18	21	23	26	28	30	31	33	35	36	38	39	40	42	43	44	45	46
	10	5	8	11	13	16	19	21	23	25	27	29	30	32	34	35	36	38	39	40	41
	11			3	6	9	12	14	17	19	21	23	25	26	28	30	31	33	34	35	36
	12					2	5	8	10	13	15	17	19	21	23	24	26	28	29	30	32
	13							2	4	7	9	12	14	16	18	20	21	23	24	26	27
	14									1	4	6	9	11	13	15	17	18	20	22	23
	15											1	4	6	8	10	12	14	16	17	19

Чашечный ( крыльчатый) анемометр МС-13

Чашечный и крыльчатый анемометры – приборы для измерения скорости движения воздушного потока. Принцип действия анемометров основан на ли- нейной зависимости скорости вращения рабочего органа (крыльчатки и кресто- вины с полушариями) от скорости движения воздуха. У чашечного анемометра на оси насажена вертушка-крестовина с полыми полусферами, у крыльчатого – вертушка мельничного типа из толстой алюминиевой фольги.

Прибор имеет три циферблата (рис 2, 3). Центральная большая стрелка показывает единицы и десятки, стрелки двух малых циферблатов – сотни и ты- сячи делений. На маленьких циферблатах учитывают только целые деления.



Рис. 2. Анемометр чашечный:

1 – вертушка; 2 – ось; 3 – циферблат; 4 – стрелка шкалы единиц; 5 – стрелка шкалы сотен;

6 – стрелка шкалы тысяч; 7 – винт



Рис. 3. Крыльчатый анемометр:

1 – вертушка; 2 – ось; 3 – циферблат; 4 – стрелка шкалы единиц;

5 – стрелка шкалы сотен; 6 – стрелка шкалы тысяч

Под действием воздушного потока воспринимающая часть прибора на- чинает вращаться. Ветроприемником чашечного анемометра служит четырех- чашечная вертушка. Это вращение при включенной передаче через систему зубчатых колес приводит в движение стрелки счетчиков оборотов.

Скорость движения воздушного потока пропорциональна показаниям счетчика, которые характеризуют длину пути, пройденного потоком воздуха мимо прибора за определенное время. К каждому прибору прилагается тариро- вочный график, по которому в зависимости от скорости вращения определяют скорость движения воздуха.

Пределы измерений: для чашечного анемометра – от 1 до 20 м/с и для крыльчатого – от 0,3 до 5 м/с.

Измерение скорости движения воздуха производят следующим образом: записав исходное положение стрелок на циферблатах – тысячи, сотни, единицы, включают вентилятор. Через 1–2 минуты необходимо выключить вентилятор и записать новое положение стрелок. Разность этих показаний следует разделить на время измерения, получив тем самым число делений в секунду. Затем по тари- ровочному графику (рис. 4, 5) определить искомую скорость движения воздуха.



Рис. 4. Тарировочный график чашечного анемометра



Рис. 5. Тарировочные графики крыльчатого анемометра

Барометр

Для измерения давления воздуха применяются различного рода баро- метры. Наиболее распространенным прибором является металлический баро- метр (анероид) (рис. 6).



Рис. 6. Общий вид металлического барометра

Устройство его основано на использовании упругих деформаций прием- ника под влиянием изменений давления.

Приемное устройство (анероидная коробка) выполнено в виде плоской металлической цилиндрической коробки с гофрированными крышкой и дном. В коробке создано сильное разряжение, но она не сплющивается под действием внешнего давления, так как крышка оттягивается пружиной. При изменениях давления упругие деформации крышки через рычажную передачу в увеличен- ном масштабе передаются стрелке-указателю, которая перемещается вдоль шкалы, градуированной в единицах давления.

Ошибки измерений могут достигать 1…1,5 %.

Измеритель влажности и температуры ИВТМ-7

Измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 – прибор предназначен для измерения относительной влажности и температуры в неагрессивных газо- вых средах, а также для определения других параметров воздуха (например, температура влажного термометра) в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, гидрометеорологии, медицине, научных исследованиях для контроля параметров микроклимата.



Рис. 7. Общий вид измерителя влажности и температуры
Параметры внешней среды должны соответствовать:

• 
  температура воздуха – от минус 10 до плюс 40 ºС;
  
• 
  относительная влажность – от 2 до 98 %;
  
• 
  атмосферное давление – от 84 до 106,7 КПа.
  

Основная погрешность измерения влажности – не более  2,0 %;

температуры в диапазоне от 0 до 40 ºС – не более 0,5 %.

Питание прибора производится от батареи гальванических элементов на- пряжением 9 В.

В качестве чувствительного элемента измерителя температуры использу- ется пленочный терморезистор, выполненный из никеля. Чувствительным эле- ментом измерителя относительной влажности является емкостной датчик с из- меняющейся диэлектрической проницаемостью. Принцип работы прибора ос- нован на преобразовании емкости датчика влажности и сопротивления датчика температуры в частоту с дальнейшей обработкой ее с помощью микроконтрол- лера. Микроконтроллер обрабатывает информацию, отображает ее на жидкок- ристаллическом индикаторе.

Прибор включается однократным нажатием кнопки F1 – на индикаторе появляются либо значение измеряемой температуры в °С, либо измеряемой относительной влажности в %.

Повторное нажатие кнопки F1 – приводит к последовательному изме- нению выводимых на индикатор величин: температура, относительная влаж- ность, температура влажного термометра, влажность в г/м³, снова темпера- тура (рис. 8) и т. д.

Измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 используется для опреде- ления ТНС-индекса. Для этого на датчик необходимо закрепить полый черный шар, рис. 8.
Рис. 8. Измерение температуры внутри полого черного шара:

1 – полый черный шар; 2 – штатив; 3 – измеритель влажности и температуры ИВТМ-7

ТНС-индекс определяется на основе величин температуры «мокрого» термометра (t_вл) и температуры внутри зачерненного шара термометра (t_ш), применяемого для измерения температуры с учетом теплового инфракрасного излучения и скорости движения воздуха.

Зачерненный шар имеет диаметр 90 мм, малую толщину и коэффициент поглощения теплового излучения порядка 0,95. Точность измерения темпера- туры внутри шара определяется погрешностью 0,5 °С. Шар выполнен из мате- риала высокотеплопроводного материала.

Датчик прибора ИВТМ-7 устанавливают на штатив и осторожно надева- ют на него шар. Кабель датчика подключают к измерителю. До снятия значе- ния температуры внутри черного шара последний должен находиться в точке измерения не менее 15 мин.

Измеритель влажности и температуры «ТКА-ТВ»

Прибор предназначен для измерения относительной влажности и темпе- ратуры воздуха внутри помещений.

Технические данные:

• 
  диапазон измерения относительной влажности – от до 98 %;
  
• 
  диапазон измерения температуры – от 0 до + 50 °С.
  

Основная абсолютная погрешность измерения:

• 
  относительной влажности при температуре 205 °С – не более  5,0 %;
  
• 
  температуры, при температуре 205 °С, – не более  0,5°С;
  

Для питания прибора используется батарея типа «Крона» ТУ 16-729.060-91. Прибор состоит из двух функциональных блоков: зонда с датчиками влажности, температуры и измерительного блока-преобразователя (блок обра-

ботки сигнала), связанных между собой многожильным кабелем, рис. 9.



Рис. 9. Внешний вид прибора:

1 – блок обработки сигнала; 2 – зонд с датчиками влажности и температуры; 3 – защитный колпачок
Измерительный блок-преобразователь, заключенный в пластмассовый корпус, обеспечивает индикацию результатов измерений на трехразрядном жидкокристаллическом индикаторе (дисплее), расположенном на его лицевой панели. Жидкокристаллический индикатор является отсчетным устройством прибора. Датчиком температуры является полупроводниковый диод, питаемый постоянным током. Датчиком влажности является специальный сенсор, пара- метры которого зависят от значения измеряемой относительной влажности ок- ружающего воздуха.

Электрические сигналы с датчиков температуры и влажности, пропор- циональные величине измеряемых параметров, поступают через многожиль- ный кабель связи на вход измерительного блока-преобразователя.

Принцип работы основан на преобразовании параметров сенсора влажно- сти и напряжения датчика температуры в числовые значения измеряемых па- раметров, с отображением результатов измерений на жидкокристаллическом индикаторе.

На измерительном блоке расположены органы управления режимами ра- боты и жидкокристаллический индикатор.

Прибор может работать в одном из двух режимов работы: 1 – измерение температуры;

2 – измерение относительной влажности.

Переходы на различные режимы работы осуществляется вручную. Пере- ключение режимов работы осуществляется с помощью переключателя, распо- ложенного на лицевой панели измерительного блока.

Измеритель параметров микроклимата «Метеометр»

Рис. 10. Общий вид измерителя параметров микроклимата «Метеометр»
Измеритель параметров микроклимата «Метеометр» предназначен для проведения измерений параметров воздушной среды (температуры, относи- тельной влажности, давления, скорости движения воздуха) при гигиенической оценке микроклимата всех видов производственных и жилых помещений.

Измеритель параметров микроклимата «Метеометр» принадлежит к по- колению новых приборов, которые отличает мобильность и универсальность. Это портативный аппарат с возможностями стационарного. Прибор специали- зирован для проведения комплексного экологического мониторинга среды в жилых и производственных помещениях.

Прибор прост в управлении за счет малого числа функциональных кла- виш. Измеритель снабжен жидкокристаллическим дисплеем, встроенными часа- ми и также общераспространенным портом RS-232, который дополняется ком- плектом программного обеспечения «НТМ-Метео» для автоматизации записи и анализа данных на персональном компьютере.

Основные технические характеристики прибора «Метеометр»:

• 
  диапазон измерений температуры окружающего воздуха, – от -10 до
  

+50 °С;

• 
  диапазон измерений относительной влажности – от 3 до 98%;
  
• 
  диапазон измерений скорости воздушного потока – от 0,1 до 20 м/с;
  
• 
  диапазон измерений абсолютного атмосферного давления – от 80 до
  

110 кПа (от 600 до 825 мм Hg).

Питание – от аккумуляторной батареи, подзарядка – на 10 часов непре- рывной работы.

4. Порядок проведения работы

1. 
   Изучить принципы работы метеорологических приборов, выданных преподавателем. Определить температуру и относительную влажность воздуха на рабочем месте студентов с использованием прибора.
   
2. 
   Определить относительную влажность воздуха по аспирационному психрометру Ассмана тип М-34 с использованием табл. 9. Рассчитать величину абсолютной и относительной влажности воздуха соответственно по формулам 2 и 3. При этом необходимое для расчетов значение атмосферного давления снимается с барометра анероида, установленного на лабораторном стенде. Ре- зультаты измерений и расчетов записать в табл. 10.
   
3. 
   Определить скорость движения воздуха, создаваемого вентилятором, с помощью чашечного анемометра МС-13 (крыльчатого анемометра АСО-3). Ре- зультаты измерений занести в табл. 11.
   
4. 
   Определить нормативные параметры метеорологических условий для помещения учебной лаборатории, используя табл. 1 и 2. Результаты записать в табл. 12.
   
5. 
   Дать оценку состояния метеорологических условий в помещении лабо- ратории посредствам сравнения нормативных показателей с данными, полу- ченными опытным путем.
   
6. 
   Привести рабочее место в исходное состояние. Оформить отчет по проделанной работе. Ответить на контрольные вопросы.
   

Таблица 10

Определение температуры и относительной влажности воздуха

Наименование прибора

Показания термометра, °С

Максимальное количество водяных паров при tC, F2, г/м3

Максимальное количество водя- ных паров при tВ, F1, г/м3

Атмосферное давление, В, мм. рт. ст

Абсолютная влажность, А, г/м3

Относительная влажность, R, %

по таблице

расчетная

cухой, tC

влажный, tB

Таблица 11

Определение скорости движения воздуха анемометром

Тип анемометра	Показания счетчика, число делений		Разность ме- жду конеч- ным и начальным показаниями прибора	Продолжительность замера, секунды	Количество делений счетчика за 1 секунду	Скорость движения воздуха, м/с
	до включе- ния прибора	после вы- ключения прибора

Таблица 12
Санитарно-гигиеническая оценка микроклимата на рабочем месте
Наименование помещения Категория работ Период года

Температура воздуха, 0С				Относительная влажность воздуха, %				Скорость движения воздуха, м/с
фактическая	оптимальная	допустимая	фактическая		оптимальная	допустимая	фактическая		оптимальная	допустимая

Содержание отчета

1. 
   Наименование и цель работы.
   
2. 
   Описание используемых приборов и оборудование.
   
3. 
   Таблицы результатов измерений.
   
4. 
   Результаты обработки экспериментальных данных с соответствующи- ми расчетами.
   
5. 
   Выводы.
   

Контрольные вопросы

1. 
   Что называется постоянным рабочим местом?
   
2. 
   Какими параметрами характеризуется микроклимат производственных помещений?
   
3. 
   Каким образом осуществляется терморегуляция организма человека?
   
4. 
   Каким образом параметры микроклимата влияют на процесс терморе- гуляции организма человека?
   
5. 
   Что называется состоянием теплового равновесия?
   
6. 
   Какие основные принципы гигиенического нормирования параметров микроклимата использованы в СанПиН 2.2.4.548-96?
   
7. 
   Принципиальные отличия оптимальных и допустимых параметров микроклимата?
   
8. 
   На какой высоте от уровня пола измеряют температуру воздуха, ско- рость движения воздуха, относительную влажность при «сидячей» работе?
   
9. 
   На какой высоте от уровня пола измеряют температуру воздуха, скорость движения воздуха, относительную влажность при выполнении работ стоя?
   
10. 
    Какие физические эффекты используются для измерения влажности воздуха психрометрами?
    

11. 
    Каков порядок измерения относительной влажности воздуха аспира- ционным психрометром Ассмана?
    
12. 
    Каков принцип действия чашечного и крыльчатого анемометра?
    

Библиографический список

1. 
   Гигиенические требования к микроклимату производственных поме- щений: СанПиН 2.2.4.548-96. – М. : Минздрав России, 1996.
   
2. 
   Свод правил СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуа- лизированная версия СНиП 23–01-99. – М. : Минрегион России, 2012.
   
3. 
   ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – М. : ИПК Изд-во стандартов, 2002.
   
4. 
   Р 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий тру- да // Бюллетень нормативных и методических документов Госсанэпиднадзора.
   

– 2005. – Вып. 3 (21).

5. 
   Вяльцев А. В. Практикум по безопасности жизнедеятельности / А. В. Вяльцев [и др.] ; под. ред. А. В. Фролова. – Ростов-н/Д : Феникс, 2009.