МИНИСТЕРСТВО ПО РАЗВИТИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

 

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

Задания  и методические указания к практическим занятиям по курсу

«Безопасность жизнедеятельности и экологии»

 

Ташкент - 2015

Авторы: С.М. Абдуллаева, Н.Ю. Амурова,  Борисова Е.А. Задания  и методические указания к практическим занятиям по курсу

«Безопасность жизнедеятельности и экология»./ТУИТ. 92 с. Ташкент, 2015

 

Пособие представляет собой руководство к выполнению  практических работ по курсу «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех специальностей университета. В пособии содержится описание 8 практических работ по разделам курса: указаны общие сведения, порядок расчета.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Учебной программой всех направлений образования при изучении курса «Безопасность жизнедеятельности» предусмотрены практические занятия.

В настоящих методических указаниях приведены цель занятия, исходные и справочные данные для расчета. Для каждого занятия приведены вопросы для самоподготовки.

При выполнении практической работы условия задачи полностью переписываются. Ответы сопровождаются ссылкой на соответствующие нормативные данные, излагается методика решения задач и расчетные формулы.

Существенную помощь в изучении данного курса может оказать чтение специальной литературы по БЖД и использование данных из интернета.

Задания носят индивидуальный характер. Контрольная работа выполняется по варианту, номер которого совпадает с последней и предпоследней цифрой учебного шифра студента.

           

В методических указаниях:

§  сформулированы расчётные условия;

§  приведены исходные данные и расчётные зависимости;

§  предоставлены формы отчётов;

§  определены перечни вопросов.

 

 

Занятие № 1

 

 Расчет заземляющих устройств

 

1.1.         Цель занятия

 

Определение необходимого количества заземляющих устройств в отсутствии или при обрыве нулевого провода при соприкосновении человека с токоведущими частями.

Предметом данной задачи является изучение факторов, определяющих степень опасности поражения электрическим током человека. Проводится анализ схем включения человека в цепь тока и выясняется процесс растекания тока при замыкании на землю. В качестве методов обеспечения электробезопасности изучаются защитные свойства изоляции, заземление, индивидуальные защитные средства, защитное отключение, блокировка и сигнализация, методы защиты от перехода высшего напряжения в сеть низшего и от опасности остающихся зарядов. Рассматриваются основные требования безопасности к устройству электроустановок, классификация электроустановок по напряжению с точки зрения мер безопасности, классификация помещений, классификация и характеристика работ, производимых в электроустановках.

Виды воздействия электрического тока:

1.     Термическое. Результат воздействия - ожоги, нагрев ткани.

2.     Электролитическое. Результат воздействия - разложение органики внутри человека (кровь).

3.     Биологическое. Результат воздействия - спазм (сокращение) мышц.

4.     Электродинамическое (механическое), приводит к разрыву мышц. Электротравма - травма, полученная в результате воздействия электрического тока или электрической дуги.
Виды электротравм:

· Местная электротравма (вероятность 20%);

· Электрические удары (25%);

· Смешанные (55%).

Виды местных электротравм:

1.     Ожог. Получается в результате воздействия электрической дуги. Симптомы - покраснение, образование пузыря, омертвление кожи, обугливание.

2.     Электрические знаки. Сопротивление кожи и внутренних органов, приводит к пробою кожи в виде кружочка в месте прохождения электрического тока через кожу.

3.     Металлизация кожи. При возникновении короткого замыкания происходит расплавление электрических частей, и разлетающиеся в разные стороны частицы металла попадают на кожу.

4.     Механические повреждения.

5.     Электроавтономные. При возникновении электрической дуги происходит яркая вспышка и воздействует на сетчатку глаза (яркие электрические искры при сварке).

6.     Смешанные.

Степени воздействия электрических ударов на тело человека:

·  1 степень - судорожные едва ощутимые сокращения мышц;

·  2 степень - судорожные сокращения мышц без потери сознания;

·  3 степень - потеря сознания с сохранением дыхания и работы сердца;

·  4 степень - потеря сознания с нарушением дыхания и работы сердца;

·  5 степень - клиническая смерть.
Виды смерти:

1.    Биологическая - необратимое прекращение биологических процессов в клетках и тканях организма.

2.    Клиническая - короткий период (в пределах 4-6 минут, точное время зависит от температуры окружающей среды) после прекращения дыхания и сердечной деятельности, в который еще сохраняется жизнеспособность тканей. В это период существует возможность вернуть человека к жизни.

1.     Электрические параметры:

1.1. Сопротивление электрода.

1.2. Сила тока. Ток вызывает повышенное потовыделение и усиливает кровообращение в местах прохождения электрического тока.

1.3. Напряжение. Чем выше напряжение, тем меньше сопротивление тела человека. Сопротивление человека может изменяться в 200 раз. При напряжении >50 В сопротивление человека равно 1000 Ом, при напряжении <50 В сопротивление человека равно 6000 Ом.

2.     Величина и длительность воздействия тока на тело человека.

 
Виды тока:

- ощутимый ток  (1 мА для переменного напряжения) – это электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека ощутимые раздражения;

- неотпускающий ток 10-15 мА электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в который зажат проводник;

- фибрилляционный ток 0,1 А электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца;

3.     Смертельный путь прохождения тока: голова - левая рука (левая нога).

4.     Род и частота тока (напряжение до 500 В). Переменный ток опаснее постоянного. При повышении частоты тока до 50 Гц возрастает вероятность летального исхода, при дальнейшем увеличении частоты тока опасность снижается.

5.     Индивидуальные характеристики человека:

o    состояние здоровья;

o    сердечно-сосудистые заболевания;

o    кожные заболевания.

 

1.2.         Исходные данные                                                                                                            

                                                                                                                Таблица 1.1

 

	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Вид грунта	Песок влажный	Сухой песок	Сугли нок	Глина	Чернозём	Торф	Песок влажный	Сухой песок	Сугли нок	Чернозём
р , Ом.м	500	300	80	60	50	25	450	350	90	65

                                                                                              Таблица 1.2.

 

Пара метры	Последняя цифра номера студенческого билета
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Rn, Ом	4	10	20	4	10	20	4	10	20	4
Zn , Ом	0,8	1,4	1,6	2	2,4	3,2	3,6	4,5	5	6,3
ZH ,Ом	0,5	0,9	0,9	1	1,2	1,8	2,1	2,8	3,0	4,0
RЗМ, Ом	100	150	100	75	50	50	100	100	200	100
l,м	4,0	6,0	2,0	3,0	2,0	3,0	2,0	3,0	2,0	3,0
d , м	0,03	0,05	0,07	0,03	0,05	0,07	0,03	0,05	0,07	0,03
t, м	2,0	2,5	2,0	2,5	2,0	2,5	2,0	2,5	2,0	2,5
ηз	0,65	0,67	0,69	0,71	0,73	0,75	0,77	0,79	0,81	0,83

 

Для всех вариантов U_Ф = 220 В.

 

1.3.         Методика решения

I. Перечертить схему трехфазной, четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием (схема приводится в соответствующей лекции).

II. Током короткого замыкания называют ток, возникающий при сопротивлении нагрузки раной нулю, но в технике безопасности (ТБ) - ток короткого замыкания, определяется по формуле (1).

 

 (1)

где  I_н - ток плавкой вставки (проверить для следующих значений тока I_н = 20, 30, 50, 100 А) .

 III. Определить напряжение на корпусе  оборудования при замыкании фазы на корпус:

а) напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления по формуле (3);

б) с повторным заземлением нулевого провода по формуле (4).

VI. Определить потенциал корпусов при замыкании фазы на корпус и обрыве нулевого провода (до и после места обрыва) по формуле (5,6,7,8).

V. Определить ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования при замыкании фазы на корпус:

а) без повторного заземления нулевого провода по формуле (9,11);

б) с повторным заземлением нулевого провода по формуле (10,12).

VI. Определить напряжение прикосновения на корпус установки при замыкании одной из фаз на землю по формуле (13)

VII. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из индиви-дуальных заземлителей, так, чтобы R_з не превышало 4 Ом по формуле (14,15)

При занулении корпуса электрооборудования соединяются нулевым проводом. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключается

поврежденный участок сети. Зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания на корпус или землю.

При замыкании фазы на зануленный корпус ток короткого замыкания протекает по петле фаза-нуль.

При решении задачи используются следующие формулы:

1. Величина 1_К.3. тока короткого замыкания определяется по формуле:

 (2)

где Z_n - сопротивление петли фаза-нуль, учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного провода, нулевого провода, Ом;

U_ф - фазное напряжение, В.

 

2. Напряжение корпуса   относительно земли без повторного заземления

[В]. (3)

где Z_h - сопротивление нулевого провода, Ом.

3. Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого провода

, (4)

где  R_o  R_n - соответственно сопротивление заземления нейтрали и повторного заземления нулевого провода, причем R_o = 4 Ом.

Повторное заземление нулевого провода снижает напряжение на корпусе в момент короткого замыкания, особенно при обрыве нулевого провода.

4. При обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли:

без повторного заземления нулевого провода для:

а) корпусов, подключённых к нулевому проводу за местом обрыва

. (5)

б) корпусов, подключённых к нулевому проводу перед местом обрыва

U₂ = 0  (6)

 

С повторным заземлением нулевого провода для:

в) корпусов, подключённых к нулевому проводу за местом обрыва

. (7)

г) корпусов, подключённых к нулевому проводу перед местом обрыва

 . (8)

 

5. Ток через тело человека в указных случаях будет определиться следующим образом .

                                 

                               

где R_h - сопротивление тела человека (обычно принимают R_h = 1000 Ом).

 

6. Напряжение на корпусе занулённого оборудования при случайном замыкании фазы на землю (без повторного заземления нулевого провода)

. (13)

где R_зм  - сопротивление в месте замыкания на землю фазового провода.  

   

7. Сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t, определяется по формуле:

 

где ρ —  удельное сопротивления грунта, Ом·м (сопротивление образца грунта объёмом 1м³);

l — длина трубы, м;

d - диаметр трубы, м;

t - расстояние от поверхности земли до середины трубы.

Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования η_з

 

где R₃=4 Ом - требуемое сопротивление заземляющего устройства.

 

1.4. Вопросы для самоподготовки:

 

1. Основные факторы, влияющие на поражение электрическим током человека.

2. Какие факторы влияют на сопротивление тела человека?

3. Какой характер воздействия имеет электрический ток на организм человека?

4. Виды поражения электрическим током.

5. Что такое напряжение прикосновения? Меры защиты от напряжения прикосновения.

6.  Какой величины ток считается опасным для жизни человека?

7. Двухполюсное прикосновение к различным сетям.

8. С какой целью и как устанавливается защитное заземление оборудования, в каких сетях применяется?

9. Назначение повторного заземления нулевого провода (схемы, формулы).

10. Что называется шаговым напряжением? Меры защиты от шагового напряжения.

 

 

ЗАНЯТИЕ № 2

РАСЧЕТ КРАТНОСТИ ВОЗДУХООБМЕНА

 

         2.1. Цель занятия

 

         Определить кратность воздухообмена по избыткам тепла, вредных выделений газа и пыли.

Микроклимат - это искусственно создаваемые климатические условия в закрытых помещениях для защиты от неблагоприятных внешних воздействий и создания зоны комфорта.
         Микроклиматические условия (физические условия) - давление (не нормируется), температура, относительная влажность, скорость движения воздуха влияют на самочувствие человека и вызывают определённые пограничные состояния. Человек реагирует на эти состояния через:

1.     Механизм терморегуляции, то есть регулирование теплообмена с окружающей средой.

2.     Сохранение температуры тела на постоянном нормальном уровне 36,6 ^оС, независимо от внешних условий и тяжести выполняемой работы.

Терморегуляция может быть:

· физической;

· химической.

Химическая терморегуляция организма достигается ослаблением обмена веществ при угрозе перегревания или усилением обмена веществ при охлаждении.

Роль химической терморегуляции в тепловом равновесии организма с внешней средой невелика по сравнению с физической, которая регулирует отдачу тепла в окружающую среду, излучая инфракрасные лучи с поверхности тела в направлении окружающих предметов с более низкой температурой. Конвекция, испарение пота с поверхности тела, влаги с легких и слизистых оболочек верхних дыхательных путей также ведет к охлаждению тела. В комфортных условиях количество выработанной теплоты равно количеству отданной теплоты за единицу времени, такое состояние называется тепловым балансом организма, а при его нарушении возникает перегрев или переохлаждение. Перегрев наступает при высокой температуре воздуха, сопровождающейся низкой его подвижностью, высокой относительной влажностью, характеризуется учащением пульса, дыхания, слабостью, повышением температуры тела выше 38^оС, затруднением речи и т.п. Повышение влажности W £ 75-80% при высокой температуре препятствует выделению пота и приводит к перегреву, тепловому удару и судорогам. Признаки этого тяжелого поражения - потеря сознания, слабый пульс, почти полное прекращение потоотделения.

Последствия от потери влаги:

·  1 - 2% от веса тела - жажда.

·  5% - помрачнение сознания, галлюцинации.

·  20 - 25% - смерть.

За сутки человек теряет:

·  в покое - до 1 литра;

·  при тяжёлой физической работе - до 1,7 литров в час, до 12 литров за смену. При этом выводятся соли Na, Ca, K, P - до 5-6 грамм на литр, микроэлементы Cu, Zn, I, витамины, понижается желудочная секреция.

Переохлаждение возникает при низких температурах, высокой влажности, большом ветре. Это объясняется тем, что влажный воздух лучше проводит тепло, а подвижность его увеличивает теплоотдачу конвекцией.

Признаки переохлаждения:

·  резкое понижение температуры тела;

·  сужение кровеносных сосудов;

·  нарушение работы сердечно - сосудистой системы;

При переохлаждении возможны простудные заболевания.

Пыль. Наличие пыли в воздухе измеряется в мг/м³. Содержание пыли:

• на пыльной дороге - 150 мг/ м³;
• в жилом помещении - 5-6 мг/м³.

Пыль может быть токсичной, органической, неорганической, смешанной. Степень воздействия пыли на организм человека зависит от ее физико-химических свойств, токсичности, дисперсности, и концентрации, кроме "обычных" ее проявлений в виде дерматита, бронхита, силикоза и т.д. Надо всегда помнить, что это сильнейший канцероген.
Способы борьбы с пылью:

1) Создание условий для выпадения её в осадок (гравитационный способ).

2) Создание в смеси сил, действие которых приводит к извлечении пылевых частиц из воздуха - уменьшению концентрации пыли (концентрация пыли - это способность пыли длительное время находится в подвешенном состоянии). Такое регулирование концентрации пыли обычно обеспечивается с помощью вентиляции.

         2.2. Исходные данные                                                       

Таблица 2.1

Кол-во вредных выделений, W, г/ч	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
СО	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	4,5	5,0	3,5	3,0
Пыли Рb-10-3	-	10	-	10	-	15	-	5	-	5
Нетоксичной пыли П	5,5	-	5,0	-	4,5	-	4,0	-	3,5	-

 

                                                                                    Таблица 2.2

Тепловые выделения	Последняя цифра номера студенческого билета
	1	2	3	4	5
V, м3	100	150	200	250	300
Qn , кДж/ч	5∙103	6∙103	7∙103	8∙103	9∙103
Qотд, кДж/ч	1∙103	1,2∙103	1,4 ∙103	1,6∙103	1,8∙103
∆Т, ° К	9	8	7	6	5
Тепловые выделения	Последняя цифра номера студенческого билета
	6	7	8	9	0
V,m3	350	400	450	500	550
Qn ,кДж/ч	1∙104	2∙104	3∙104	4∙104	5∙104
Qотд ,кДж/ч	2∙103	4∙103	6∙103	8∙103	1∙103
∆Т, °К	9	8	7	6	5

 

2.3. Методика решения

 

В рабочих помещениях необходимо предусматривать возможность непрерывного обмена воздуха и применять инженерные решения по защите от вредных выделений. Вентиляция подразделяется на естественную и механическую. При контроле за эффективностью действия вентиляционных установок проверяют кратность воздухообмена в производственном помещении, а так же измеряют температуру, влажность, скорость движения воздуха и анализируют его гигиенические качества.

1. Подлежащие удалению тепло избытки Q_изб,, определяется по формуле:

где Q_n - количество тепла, поступающего в воздух помещения от производственных и осветительных установок, в результате тепловыделений людей, солнечной радиации и др., кДж/ч;

Q_отд - теплоотдача в окружающую среду через стены здания, кДж/ч.

2. Количество воздуха, которое необходимо удалить за 1 ч из производственного помещения L при наличии тепло избытков, определяется по формуле:

где с - теплоёмкость воздуха, с =1 кДж/кгּК;

∆Т - разность температур удаляемого и приточного воздуха. К;

γ _пр - плотность приточного воздуха γ _пр = 1,29 кг/м³.

3. При наличии в воздухе помещения вредных газов и пыли количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение для уменьшения концентраций вредных выделений до допустимых норм, рассчитывают по выражению

где W - количество поступающих вредных выделений, г/ч;

C_д - предельно допустимая концентрация вредных выделений в воздухе помещения , г/ м³, причем:

- для СО С_д =2∙10^-2 г/м³;

- для пыли Рb С_д = 1 ∙10 ^-5  г/м³;

- для нетоксичной пыли П С_д =10^-2 г/ м³;

Здесь С_n - концентрация вредных примесей в воздухе, поступающим в производственное помещение, г/ м³.

При решении данной задачи считать, что C_n =0.

4. Для каждого вида вредных  выделений  необходимое количество вентиляционного воздуха L рассчитывается отдельно. Затем берётся наибольшее из полученных значений и   подставляется в формулу для расчёта кратности воздухе обмена.

 

2.4. Вопросы для самоподготовки:

 

1. Методы борьбы с избыточным теплом и влагой (вентиляция и кондиционирование).

2.Какие существуют системы вентиляции производственных помещений?

3. Как определяется производительность системы вентиляции?

4. Что такое кратность воздухообмена и как она определяется в производственных помещениях?

5. Какие требования предъявляются к размещению аккумуляторных цехов в производственных зданиях?

6.Чем характеризуются метеорологические условия производственного помещения?

7. Санитарно-гигиенические качества воздуха соответствующие стандартам.

8. Какие существуют методы улавливания и удаления производственной пыли?

9. Каковы нормы высоты производственного помещения, а так же объема и площади на каждого работающего.

10. На какие виды подразделяется вентиляция?

 

 

Занятие № 3

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

 

3.1. Цель  занятия     

 

Расчет и определение минимальной толщины экрана и длины трубки в трубчатом волноводе, при помощи которой выводят ручку управления из экранирующей камеры, обеспечивающих необходимую мощность облучения, с учетом требований по защите обслуживающего персонала от воздействия ЭМИ.

Действие электромагнитных полей высокой частоты на организм человека может вызвать тяжелые заболевания. Превышение определенных уровней облучения приводят к расстройству нервной и сердечно-сосудистой системы. Защита человека от вредного действия ионизирующих излучений сводится к защите от внешнего и внутреннего облучений. Защита осуществляется комплексом следующих мероприятий:

·                   Установление предельно допустимых доз облучения (внешнего и внутреннего);

·                   Применение технических средств защиты, которые наряду с нормированием рабочего времени снижают интенсивность облучения;

·                   Осуществление дозиметрического контроля и периодического медицинского контроля.

Э л е к т р о м а г н и т н о е  п о л е (ЭМП) радиочастот характеризуется способностью нагревать материалы; распро­страняться в пространстве и отражаться от границы разде­ла двух сред; взаимодействовать с веществом. При оценке условий труда учитываются время воздействия ЭМП и характер облучения работающих.

Электромагнитные волны лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМП радиочастот: длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый, импульсно-модулированный), продолжительности и характера облучения организма (постоянное, интермиттирующее), а так­же от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани. Степень поглощения энергии тканями зависит от их способности к ее отражению на границах раздела, определяемой содержанием воды в тканях и другими их особенностями. При воздействии ЭМП на биологический объект происходит преобразование электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопрово­ждается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, стекловидное зло, семенники, и др.). Тепловой эффект зависит от интенсивности давности облучения.

Действие ЭМИ радиочастот на центральную нервную систему при плотности потока энергий (ППЭ) более 1 мВт/см² свидетельствует о ее высокой чувствительности к электромагнитным излучениям.

Изменения в крови наблюдаются, как правило, при ППЭ выше 10 мВт/см³. При меньших уровнях воздействия наблюдаются фазовые изменения количества лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина (чаще лейкоцитоз, повышение эритроцитов и гемоглобина). При длительном воздействии ЭМП происходит физиологическая адаптация или ослабление иммунологических реакций.

Поражение глаз в виде помутнения хрусталика катаракты является одним из наиболее характерных специфических последствий воздействия ЭМП в условиях производства. Помимо этого следует иметь в виду и возможность неблагоприятного воздействия ЭМП облучения на сетчатку и другие анатомические образования зрительного анализатора.

 

 

3.2. Исходные данные

                                                                           Таблица 3.1

		Последняя цифра номера студенческого 6илета
		1		2			3			4	5
W		12		6			15			19	3
I, A		350		250			100			60	40
f,Гц		3ּ108		4ּ108			3ּ108			4ּ108	3ּ108
Т, ч		4		2			0.2			4	6
D, m		1ּ10-2		2ּ10-2			3ּ10-2			4ּ10-2	5ּ10-2
R, m		3		2			3			2	3
г, м		2,5ּ10-1		10 -1			2ּ10-1			10-1	2ּ10-1
	Последняя цифра студенческого билета
	6				7			8		9	0
W	12				6			15		9	3
I, A	80				200			300		400	150
f,Гц	4ּ108				3ּ108			4ּ108		4ּ108	3ּ108
Т, ч	0.2				4			2		0.2	4
D, m	4ּ10-2				3ּ10-2			2ּ10-2		1ּ10-2	6ּ10-2
R, m	2				3			2		3	2
r, м	10-1				2,5ּ10-1			10-1		2ּ10-1	1,5ּ10-1

                                                                                     Таблица 3.2

		Предпоследняя цифра номера студенческого билета
		1	2	3	4	5
μ		200	1	200	1	200
μа, Гн/м		2,5·10 -4	1,2·10-6	2,5·10-4	1,2·10-6	2,5·10-4
γ, I/Ом·м		1·107	5,7·107	1·107	5,7·107	1·107
	ε	7	8	3,0	7,5	7,5

                                                            Продолжение табл.3.2

	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	6	7	8	9	0
μ	1	200	1	200	1
μa,Гн/м	1,2ּ10-6	2,5ּ10-4	1,2ּ10-6	2.5ּ10-4	1,2ּ10-6
γ, I/Ом·м	5,7ּ107	1ּ107	5,7ּ107	1ּ107	5,7ּ107
ε	3.0	8	7	7.5	7,5

        

3.3. Методика решения  

 

Для решения задач по созданию безопасных условий работы с источниками ионизирующих излучений необходимо изучить основные величины, от которых зависят дозы облучения и единицы их измерения,  уяснив принципы действия приборов дозиметрического контроля.

Ионизирующее излучение - это явление, связанное с радиоактивностью. Радиоактивность - само­произвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.

В зависимости от периода полураспада различают короткоживущие изотопы, период полураспада которых исчисляется долями секунды, минуты, часами, сутками, и долгоживущие изотопы, период полураспада которых от нескольких месяцев до миллиардов лет.

В СВЧ передатчике имеется выходной кондуктор, содержащий катушку с переменной индуктивностью. Радиус катушки равен г, число витков W, сила тока в катушки и его частота равны I и f соответственно. В течении рабочего дня суммарное время регулировок с помощью ручки управления не превышает Т часов.

Схема для расчёта выходного контура, приведена на рисунке 3.1

При решении задачи можно воспользоваться приведенной ниже методикой.

Напряжённость магнитной составляющей поля катушки Н

На расстоянии R от нее (без экрана) может быть рассчитана:

где  β _т - коэффициент, определяемый соотношением R/r

( если R/r >10 значение то β _т = l).

Если R удовлетворяет условиям, то имеет место волновая зона, оценку эффективности поля в которой производят по плотности потока энергии ППЭ.

где λ - длина волны [м]

ППЭ

Допустимая величина ППЭ определяется по формуле

ППЭ

где N = 2 Bt·ч/m²                     

      Т- время облучения, ч.

Требуемое ослабление электромагнитного поля L можно определить по формуле:

Зная характеристики металла (см. таблица 3.2), можно рассчитать толщину экрана М обеспечивающую заданное ослабление электромагнитного поля L

 

где ω- угловая частота , 1/с:

μ_a - - абсолютная магнитная проницаемость , Гн/м;

γ - электрическая проводимость ,I/Ом·м;

где μ₀ = 4 π ∙ 10^-7 Гн/м - магнитная постоянная;

μ - относительная магнитная проницаемость среды.

Ручки управления выводят через стенки экранирующей камеры при помощи трубок, впаянных в стенки и представляющих собой волноводные (при диэлектрическом стержне) или коаксиальные (при металлическом стержне) линии. На рис. 3.2 показан вывод ручки управления, насаженной на диэлектрический стержень 1, который находится внутри металлической трубки 2. Такая конструкция может рассматриваться как волноводная линия.

Рис. 3.1 Схема выходного контура

Рис.3.2 Вывод ручки управления

 

Ослабление энергии в трубке - волноводе на 1 м длины определяется по формуле:

 

 

где D - диаметр, м;

ε -   относительная диэлектрическая постоянная стержня

(таблица 3.2)

Материал экрана: сталь μ = 200 ; медь μ = 1; материал стержня: гетинакс ε = 7; текстолит ε = 8; эбонит ε - 3; стекло текстолит ε = 7,5

Требуемую длину трубки можно определить по формуле

 

3.4 Вопросы для самоподготовки:

 

1. Воздействие электромагнитных полей ВЧ, СВЧ на человека.

2.Основные источники электромагнитных полей ВЧ и СВЧ.

3. Каковы предельно допустимые интенсивности облучения при работе с источниками длинных, средних волн, а также УКВ?

4. Предельно допустимые нормы облучения электромагнитными полями ВЧ и СВЧ.

5. Какие методы и приборы применяются для измерения напряженности электрического и магнитного полей и плотности потока энергии, электромагнитных полей?

6. Технические и индивидуальные средства защиты от электро-магнитных излучений.

7.Опишите воздействие радиоактивных и рентгеновских излучений на организм человека.

8.От чего зависят ионизирующая и проникающая способность излучения?

9.Назовите индивидуальные средства защиты, дайте их характеристики.

10. Основные величины, от которых зависят дозы облучения.

 

 

ЗАНЯТИЕ № 4

РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМА

 

4.1. Цель занятия

 

Определение интенсивности шума при имеющихся на предприятии различных источников шума и вибрации.  Расчет звукопоглощающих и звукоизолирующих свойств материала.

 Шум - беспорядочные звуковые колебания воздуха различной частоты и силы, не соответствующие обстоятельствам и времени.
Звук бывает:

·  стабильный;

·  импульсный.

Шум и вибрация представляют собой профессиональную вредность, если их интенсивность превосходит определенный уровень. Для борьбы с шумом применяются общие и индивидуальные средства защиты. Большое значение имеют правильная планировка и размещение предприятий и их отдельных цехов по отношению к другим шумным предприятиям. Шум в производственных помещениях можно значительно уменьшить облицовкой стен и потолков звукопоглощающими материалами. При проектировании и установке различных механизмов аппаратуры необходимо предусматривать возможность уменьшения вибрации и шума за счет установки оборудования на специальных амортизаторах, уменьшения эксцентриситета вращающихся деталей, замены ударного взаимодействия безударными и т.д.

          Нижний порог восприятия 5 Дб.
          Стрельба из пушки 32 Дб стабильного тона или 140 Дб импульсного создают болевой порог восприятия. Комфортные условия для органов слуха - 40 Дб.
          Возможные последствия от воздействия шума: повышается утомляемость, прыгает давление, разрыв барабанной перепонки, развивается тугоухость, снижается умственная и физическая работоспособность, ухудшается качество восприятия. Шумное производство может привести к возникновению следующих производственных заболеваний:

ü тугоухость;

ü гипертония;

ü ухудшение зрения.
Защита то шума:

·  устраняют причину шума в источнике;

·  ослабление вибраций при передаче;

·  непосредственная защита человека от шума с помощью наушников, закладок.

Для сравнения между собой различных звуков по громкости используют параметр уровня громкости - фон.

Фон численно равен уровню звукового давления в 1 дБ для чистого тона с частотой в 1 кГц,  воспринимаемый как равногаммный с данным звуком.

 

Каждый диапазон частот разбит на октавы таким образом, что верхняя граничная частота в два раза выше нижней граничной частоты: f_В = 2f_Н .

Характеристикой октавы является среднегеометрическая частота:                          .

Звуковое давление Р, Па.

Недопустимо нахождение человека в зоне со звуковым давлением 115Дб.

 

 

 

 

 

                               Область звукового восприятия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интенсивность звука определяется энергией, переносимой за 1с звуковой волной через поверхность площадью 1 см2, перпендикулярно направлению распространения звуковой волны.

Единица измерения Вт/м2

Вибрацией называются механические колебания упругих тел, механизмов или машин с частотой от 10 Гц и выше.

Причины возникновения вибраций:

•      неправильная балансировка вращающих частей машин;

•      близость частоты собственных колебаний конструкции к частоте динамических нагрузок на неё;

•      неправильные условия работы механизмов.  

 

 

Вибрация характеризуется следующими параметрами:

•      частотой;

•      амплитудой;

•      скоростью и ускорением колебательных движений.

         Тяжесть воздействия на организм зависит от параметров вибрации.

Вибрация вызывает болевые ощущения, когда её ускорение составляет 4-5% от нормального ускорения вибрации.

Оценка степени вибрации производится по спектру скорости вибрации в диапазоне частот от 11 Гц до 2,8 кГц. Этот диапазон делится на 8 октав. Санитарными нормами установлен предел скорости вибраций инструментов и оборудования.

 

4.2. Исходные данные

Таблица 4.1

Исходные данные		Последняя цифра номера студенческого Билета
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Источник шума 1	R,m	2,5	2,0	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6	6,5
	L1,дБ	80	90	95	100	100	110	100	90	90	100
	№ преграды	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Источник шума 2	R,m	7	7,5	8	8,5	9	9,5	8,5	8,5	8	7,5
	L1,дБ	110	100	90	80	80	80	90	90	100	110
	№ преграды	11	12	13	14	15	15	14	13	12	11
Источник шума 3	R, м	7	6,5	6	5,5	5	4,5	4	3,5	3	2.5
	L1,дБ	95	90	95	100	105	110	105	100	95	90
	№ преграды	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1

                              

 

                                                                                                       Таблица 4.2

№	Материалы и конструкции преграды	Толщина конструкции, м	Масса 1/м2 преграды, кг
1	Стена кирпичная	0,12	250
2	Стена кирпичная	0,25	470
3	Стена кирпичная	0,38	690
4	Стена кирпичная	0,52	934
5	Картон в несколько слоев	0,02	12
6	Картон в несколько слоев	0,04	24
7	Войлок	0,025	8
8	Войлок	0,05	16
9	Железобетон	0,1	240
10	Железобетон	0,2	480
11	Стена из шлакобетона	0,14	150
12	Стена из шлакобетона	0,28	300
13	Перегородка из досок толщиной 0,02 м, отштукатуренная с двух сторон	0,06	70
14	Перегородка из стоек толщиной 0,1 м, отштукатуренная с двух сторон	0.18	95
15	Гипсовая перегородка	0,11	117

                                                 

                                               Таблица 4.3

	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Snm, м2	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550
Sc ,м2	160	180	200	220	250	260	280	300	320	340
α1,10-3	20	25	30	35	40	45	40	35	30	25
α2 10-2	95	90	85	80	75	70	75	80	85	90
β1,10-3	34	33	32	31	30	31	32	33	34	35
β2,10-2	75	80	85	90	95	90	85	80	75	70

                                                                                 

4.3. Методика решения

 

1.Расчёт изменения уровня интенсивности шума с изменением расстояния R от источника шума производится по формуле:

 

где L_R и L₁ - уровни интенсивности шума источника на расстоянии R метров и одного метра соответственно.

Если между источником шума и рабочим местом есть стена-преграда, уровень интенсивности шума снижается на N дБ

 

 где G - масса одного м² стены-преграды, кг.

Уровень интенсивности шума на рабочем месте с учётом влияния стены-преграды определяется как

 

Суммарная интенсивность шума двух источников с уровнями L_A и L_В, определяется как

 

,     

где L_A - наибольший из двух суммируемых уровней, дБ;

∆L - поправка, зависящая от разности уровней, определяется по таблице 4.4 .

Таблица 4.4

 

Разность уровней источников Lа-Lв, ,дБ	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	15	20
Поправка, ∆L ,дБ	3,0	2,5	2,0	1,8	1,5	1,2	1	0,8	0,6	0,5	0,4	0,2	0

 

В таблице 4.2. рассматриваем уровень интенсивности шума, с учетом влияния преграды.

При определении суммарной мощности нескольких источников суммирование следует проводить последовательно, начиная с наиболее интенсивных.

Следует учесть, что L_Σ определяется для трех источников шума и каждый источник рассматривается с соответствующей стеной-преградой.

Параметры (тип материала, толщину и массу 1 м³⁾ преграды взять из таблицы 4.2.

2. При определении интенсивности шума после покрытия стен и потолка шумопоглощающим материалом для простоты допускается пренебречь действием прямых звуковых лучей, считать, что стены- преграды находятся  внутри помещения и на  звукопоглощение влияния не оказывают.

Суммарное звукопоглощение стен и потолка определяется как

где S_nm, S_с - соответственно площади потолка и стен помещения, м²;

α, β, γ - соответственно коэффициенты поглощения материалов, которыми покрыты потолок, стены и пол.

В задаче принято, что площади пола и потолка помещения равны. Снижение интенсивности шума составит

где М₁,  М₂,- соответственно звукопоглощения без покрытия стен и потолка специальными звукопоглощающими материалами (М₁) и после покрытия такими материалами (М₂), ед. погл.

Значение М₁, вычисляется с использованием коэффициентов a₁ и β₁, а М₂ - с использованием а₂, и β₂. Пол обычно звукопоглощающим материалом не покрывается и при расчётах принять, что пол паркетный (γ =0,061).

Уровень интенсивности шума на рабочем месте с учётом покрытия стен и потолка звукопоглощающими материалами составит

 

4.4. Вопросы для самоподготовки

 

1. Объясните действие шума на человека, назовите допустимые уровни шума по нормам и меры защиты.

2. Что такое интенсивность шума, уровень интенсивности?

3. Что такое порог слышимости, болевой порог?

4. Как определяется общий уровень шума нескольких источников?

5. Какие инженерные решения применяются по снижению уровня шума?

6. Какие меры защиты применяют от воздействия, вибрации?

7. Какие применяют средства защиты от производственного шума и сотрясений?

8.  Как устраивается виброизоляция фундаментов под оборудование?

9. Что такое постоянный шум?

10. Что такое непостоянный шум?

занятие № 5

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ ВЧ-ДИАПАЗОНА

 

5.1. Цель занятия

 

Расчет напряженности поля, создаваемого длинноволновой радиостанцией мощностью Р, длиной волны λ, на расстоянии d, с коэффициентом усиления антенны Ga, с радио проводимостью почвы δ.

Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек).
Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.
Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц). 1 Гц – это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) – миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны.

Частоте 1 МГц соответствует длина волны около 300 м. С увеличением частоты длина волны уменьшается, с уменьшением увеличивается. Знание длины волны очень важно при выборе антенны для радиосистемы, так как от нее напрямую зависит длина антенны. Электромагнитные волны свободно проходят через воздух или космическое пространство (вакуум). Но если на пути волны встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему часть своей энергии, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от поверхности. На этом основано применение электромагнитных волн в радиолокации. Еще одним полезным свойством электромагнитных волн является их способность огибать тела на своем пути. Но это возможно лишь в том случае, когда размеры тела меньше, чем длина волны, или сравнимы с ней.

Энергия, которую несут электромагнитные волны, зависит от мощности генератора (излучателя) и расстояния до него. По научному это звучит так: поток энергии, приходящийся на единицу площади, прямо пропорционален мощности излучения и обратно пропорционален квадрату расстояния до излучателя. Это значит, что дальность связи зависит от мощности передатчика, но в гораздо большей степени от расстояния до него.

        

5.2. Исходные данные

Таблица 5.1.

Варианты к решению задач по расчету напряженности поля ВЧ-диапазона
Вариант
(последняя цифра
номера студенческого билета	λ, м	Р, кВт	Ga	Θ	δ, См/м
I	1650	300	1,1	7	0,003
2	40	150	240	10	0,001
3	1200	250	1,04	4	0,01
4	80	100	200	3	0,001
5	1750	350	1,1	4	0,00075
6	20	100	180	5	0,001
7	1050	250	1,05	7	0,003
8	70	100	205	4	0,001
9	1900	350	1,2	5	0,01
0	50	120	200	4	0,001

                                                                                   

Таблицы 5.2

Расстояние d, м	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
dl	400	500	300	600	520	660	400	450	550	650
d2	700	800	600	900	800	960	750	800	950	900
d3	1100	1200	1150	1300	1350	1100	1250	1300	1400	1500
d4	1500	1600	1700	1700	1600	1500	1600	1700	1800	1600
d5	2000	2100	2000	2200	2000	2300	2400	2500	2000	2100

 

Таблица 5.3.

Наименование диапазона	Частотные границы	Длины волны
Длинные волны (ДВ)	30-300 кГц	10000-1000 м
Средние волны (СВ)	0,3-3 МГц	1000-100 м
Короткие волны (КВ)	3-30 МГц	100-10 м
Ультракороткие волны (УКВ)	30-300 МГц	10-1 м
Сверхвысокочастотные волны (СВЧ)	300 МГц-300 ГГц	1 м-1 мм

 

Таблица 5.4

                            Основные параметры почвы трасс

Вид поверхности	θ	δ, См/м
Влажная почва, ровная поверхность	5-15	0,003
Влажная почва с низкой растительностью	4	0,01
Сухая почва, песок	2-10	0,001
Почва, покрытая лесом	4	0,001
Крупные города	3-5	0,00075

 

Таблица 5.5.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия ЭМИ РЧ на человека

 

К ВЧ-диапазону относятся длинные, средние и короткие волны (см. табл.5.1).

 

         5.3. Методика решения       

           

В этом диапазоне расчетная напряженность поля может быть определена только в волновой зоне (зоне излучения), т.е. когда

здесь   d - расстояние от антенны до точки измерения;

  L - максимальные размеры антенны.

Расчет напряженности поля в зоне излучения, как правило, производится для электрической составляющей ЭМП - Е (В / м), по формуле Шулейкина-Ван-дер-Поля:

здесь Е - напряженность электрической составляющей ЭМП, В/м;

Р - мощность передатчика, Вт;

Ga - коэффициент усиления антенны;

d - расстояние от антенны до точки измерения, м;

F – множитель, ослабления для определения потерь электромагнитной энергии в почве, зависит от параметров почвы, расстояния от точки измерения до антенны и длины волны. Он определяется из соотношения:

здесь х - величина, называемая "численным значением". В диапазоне длинныx и средних волн, когда выполняется условие:

 

ее определяют по формуле:

а в диапазоне коротких волн:

 здесь   λ - длина волны, м;

  θ - относительная диэлектрическая проницаемость;

  δ - радиопроводимость почвы, вдоль которой распространяется волна (θ и δ из табл. 5.4).

                                                                                                                     

Приведенный выше метод определения напряженности поля приемлем при круговой диаграмме излучения и для направления максимального излучения главного лепестка диаграммы. ПДУ - табл. 5.5

По представленным исходным данным провести расчет, сравнить со стандартами, построить графики зависимости Е =f(dn). Сделать выводы.

 

 

5.4. Вопросы для самоподготовки

 

1. Волны какой длины относятся к ВЧ-диапазону?

2. По каким параметрам определяется степень воздействия ЭМП на биологиче­ские объекты?

3. Объясните понятие "электромагнитное загрязнение окружающей среды".

4.  Какие нарушения в состоянии здоровья возможны при воздействии ЭМП  ВЧ-диапазона?

5. Экранирование рабочего места от источника излучения.

6. Из каких материалов изготавливают экраны для защиты от ионизирующих излучений?

7. Предельно-допустимые интенсивности.

8. Что такое поглощенная, экспозиционная и эквивалентная доза излучения?

9. Какими приборами измеряются ионизирующие излучения?

10. Основные физические характеристики ионизирующих излучений.

 

 

ЗАНЯТИЕ № 6

 РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ УВЧ-ДИАПАЗОНА

 

6.1. Цель занятия

 

Определение напряженности поля, создаваемую передатчиком изображения, при заданных мощности передатчика Р, коэффициенте направленного действия антенны G, высоте фазового центра антенны H, расстоянии r.  

Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.

Земля для радиоволн представляет проводник электричества (хотя и не очень хороший). Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают. Это связано с тем, что электромагнитные волны возбуждают в поверхности земли электротоки, на что и тратится часть энергии, т.е. энергия поглощается землей, причем тем больше, чем короче длина волна (выше частота). Кроме того, энергия волны ослабевает еще и потому, что излучение распространяется во все стороны пространства и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приемник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше ее попадает в антенну.
Передачи длинноволновых вещательных станций можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика. Этим объясняется тот факт, что на заре развития радио для связи в основном применялись волны от 1 до 30 км. Волны короче 100 метров вообще считались непригодными для дальней связи.

Свойства радиоволн диапазонов ДЦВ и 800 МГц еще более близки к световым лучам и потому обладают еще одним интересным и важным свойством. Вспомним, как устроен фонарик. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в узкий пучок лучей, который можно послать в любом направлении. Примерно то же самое можно проделать и с высокочастотными радиоволнами. Можно их собирать зеркалами-антеннами и посылать узкими пучками. Для низкочастотных волн такую антенну построить невозможно, так как слишком велики были бы ее размеры (диаметр зеркала должен быть намного больше, чем длина волны). Возможность направленного излучения волн позволяет повысить эффективность системы связи. Связано это с тем, что узкий луч обеспечивает меньшее рассеивание энергии в побочных направлениях, что позволяет применять менее мощные передатчики для достижения заданной дальности связи. Направленное излучение создает меньше помех другим системам связи, находящихся не в створе луча.

Необходимо отметить, что с уменьшением длины волны возрастает их затухание и поглощение в атмосфере. В частности на распространение волн короче 1 см начинают влиять такие явления как туман, дождь, облака, которые могут стать серьезной помехой, сильно ограничивающей дальность связи.
                                        

6.2. Исходные данные

Таблица 6.1.

Последняя цифра номера студенческого билета	f, МГц	Р, кВт изобр.	Р, кВт звук	G	Н, м	K
I	48-57	80	20	12	300	1,41
2	58-66	55	16	15	340	1,41
3	76-84	73	26	10	320	1,41
4	84-92	50	15	15	360	1,41
5	92-100	78	24	16	330	1,41
6	174-182	60	18	21	327	1,41
7	182-190	65	25	13	320	1,41
8	190-198	87	30	12	340	1,41
9	198-206	75	30	14	360	1,41
10	206-214	94	23	15	330	1,41
11	214-222	82	28	18	320	1,41

 

                                                                                                                     Таблица 6.2.

 

Расстоя ние г, м	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
rl	50	35	40	35	55	60	48	54	46	61
г2	150	125	140	135	150	140	170	190	160	150
г3	300	270	280	290	300	290	310	280	300	310
г4	450	480	420	460	450	440	460	470	480	440
г5	550	580	600	590	500	550	560	570	580	600

 

 

 

Диапазон частот	Наименование диапазона (сокращенное наименование)	Наименование диапазона волн	Длина волны
3–30 кГц	Очень низкие частоты (ОНЧ)	Мириаметровые	100–10 км
30–300 кГц	Низкие частоты (НЧ)	Километровые	10–1 км
300–3000 кГц	Средние частоты (СЧ)	Гектометровые	1–0.1 км
3–30 МГц	Высокие частоты (ВЧ)	Декаметровые	100–10 м
30–300 МГц	Очень высокие частоты (ОВЧ)	Метровые	10–1 м
300–3000 МГц	Ультра высокие частоты (УВЧ)	Дециметровые	1–0.1 м
3–30 ГГц	Сверхвысокие частоты (СВЧ)	Сантиметровые	10–1 см
30–300 ГГц	Крайне высокие частоты (КВЧ)	Миллиметровые	10–1 мм
300–3000 ГГц	Гипервысокие частоты (ГВЧ)	Децимиллиметровые	1–0.1 мм
400–512 МГц	ДЦВ	Диапазон подвижной наземной связи. Иногда не выделяют этот участок в отдельный диапазон, а говорят УКВ, подразумевая полосу частот от 136 до 512 МГц.

 

 

6.3. Методика решения

 

В последнее время в связи с установлением биологической активности УВЧ-волн разработан метод определения напряженности поля, создаваемого телецен­трами и ретрансляторами. По этому методу определяют напряженность поля, создаваемого каждым передатчиком телецентра или ретранслятора у поверхности земли, а затем суммарную напряженность поля, создаваемую всеми передатчиками. Расчет проводится по формуле:

Здесь Р - мощность, поступающая в антенну, Вт;

         G - коэффициент направленного действия антенны, определяется из соотношения G=1,64ξ

ξ - коэффициент усиления антенны относительно полуволнового вибратора, раз;

F(∆) - значение нормированного множителя, определяемого по диаграмме на­правленности типовой антенны в вертикальной плоскости для соответствующего диапазона;

K - коэффициент, учитывающий неравномерность горизонтальной диаграммы на­правленности антенны, равный для рассматриваемого диапазона 1,41;

R - расстояние от фазового центра антенны до заданной точки, м, определяется из соотношения:

Здесь Н - высота фазового центра антенны над уровнем заданной точки;

r - расстояние от основания башни телецентра до заданной точки;

∆ - угол излучения антенны на заданную точку (от горизонта). Суммарная напря­женность поля, создаваемая всеми передатчиками:

 

E_cсy = (E1² + Е2² +... + En²) ^½ .             (6.3)

 

где El, E2.....En. поля напряженностей, создаваемые отдельными передатчиками в точке измерения.

Недостатком представленного метода является не учитывающееся в расчетах отражение поля от земли и зданий, иногда увеличивающее напряженность поля. Однако погрешность не столь существенна, так как расчет производится на пиковую мощность.

Результаты расчета сравните с нормирован­ными значениями и постройте график зависимости E=f(r n). Сделать выводы.

 

6.4. Вопросы для самоподготовки

 

1. Какими параметрами характеризуются поля УВЧ-диапазона?

2.  Особенность распространения полей УВЧ-диапазона.

3. В каких сферах человеческой деятельности нашли наибольшее применение поля УВЧ-диапазона?

4. Зашита от полей УВЧ-диапазона.

5. Перечислите основные характеристики УВЧ диапазона.

6. В силу каких факторов достигается уменьшение интенсивности излучения?

7. Как определяется выходная проводимость?

8. Экранирование источников излучения.

9. Что такое пропускная способность усиления?

10. Что такое коэффициент избирательности УВЧ?

 

ЗАНЯТИЕ № 7

 ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

 

7.1. Цель занятия

 

Рассчитать тремя методами по коэффициенту использования светового потока, удельной мощности и светящейся линии, для производственного помещения с размерами: ширина – B, длина – L, высота – H, - и коэффициентами отражения потолка - r₁, стен - r₂, пола - r₃ осветительную установку, обеспечивающую общее равномерное освещение пола с освещенностью – Е. Применяемые светильники: тип – ЛСП (люминесцентный подвесной производственный) 01 – 2 х 40. Светильники подвешены на расстоянии 0,3м от потолка.

По своей природе видимый человеком свет – это электромагнитные волны длиной от 380 до 770 нм. К основным светотехническим величинам относятся световой поток, сила света, яркость, освещенность, коэффициент отражения.

Качественными показателями являются:

·  фон;

·  контраст;

·  видимость;

·  ослепляемость;

·  дискомфорт.

Освещение рабочих помещений должно удовлетворять следующим условиям:

ü Уровень освещённости рабочих поверхностей должен
соответствовать гигиеническим нормам для данного вида работы, освещение должно быть оптимально по величине;

ü Равномерность и устойчивость уровня освещённости в
помещении, отсутствие резких контрастов, освещение должно быть равномерно распределено по площади;

ü Не должно создаваться источниками света блеска в поле
зрения, нежелательна пульсация величины освещения во времени.

ü Искусственный свет по спектральному составу должен
приближаться к естественному.

Недостатки искусственного освещения:

·  желтизна света;

·  краснота в спектре.

В производственных условиях используется три вида освещения: естественное, т.е. солнечное, искусственное, создаваемое элек­трическими или люминесцентными лампами и комбинированное.

Факторы, учитываемые при нормировании искусственного освещения:
1. характеристика зрительной работы;
2. минимальный размер объекта различения с фоном;
3. разряд зрительной работы;
4. контраст объекта с фоном;
5. светлость фона;
6. система освещения;
7. тип источника света.

         Светильники, в зависимости от светораспределения, разделяют на три класса:

•      - прямого света - не менее 90% всего светлого потока излучается в нижнюю полусферу;

•      - отражённого света - не менее 90% всего светового пото­ка излучается в верхнюю полусферу;

•      - рассеянного света - световой поток распределён по обе­им полусферам так, что в одну из них излучается более 10%, в другую  не менее 90%.

         КПД светильников лучших образцов составляет свыше 0,8. Защитный угол светильника определяет степень защиты глаза от воздействия ярких частей лампы.

В зависимости от величины защитного угла нормируют высо­ту подвеса светильника, исходя из требований ограничения слепящего действия. Чем больше защитный угол, тем меньше слепящее действие светильника.

 

7.2. Исходные данные

Таблица 7.1

 

 

Таблица 7.2

 

7.3. Методика решения

 

1. Способ «Коэффициента использования светового потока»

Определяем индекс помещения:

 

             (1)

 

где L – длина помещения,

В – ширина помещения,

Н_Р – высота подвеса светильников,

Н_Р = Н-0,3.                 (2)

Световой поток светильника:

.           (3)

 где

Ф_л – световой поток лампы ,

Е_Н лк – освещенность;

S = L·B площадь помещения;

К_З – коэффициент запаса;

z  – коэффициент неравномерности освещения

N – количество светильников.

Отсюда количество светильников найдем по формуле

                 (4)

Ф_св = 2·Ф_л – световой поток светильника;

Е_Н– освещенность.

 

2. Способ «Удельной мощности светильника»

 

Электрическая мощность светильника по методу удельной мощности определяется по формуле:

                                         P = 40 B.                       (5)

Следовательно количество светильников найдем по формуле:

                                 

                                      .                    (6)

 

S_п – площадь помещения, м² (по условию)

Р – номинальная мощность светильника

N – количество светильников,

n – количество ламп в светильнике, т.к. светильник ЛСП (люминесцентный подвесной производственный)

 

                                       W_p=K ·W_T.                (7)

 

где W_р – расчетная удельная мощность светильника, Вт/м²  .  

где К – коэффициент коррекции;

W_T – табличная удельная мощность.

Для светильников типа ЛД-40  без стеклянного рассеивателя без перфорации  и  решетки  при  высоте подвеса  светильника  h и S_п , W_T  Вт/м² для  Е  лк при r_пот =50%, r_ст = 30 %, r_пола = 10 %,  К_з, z .

Т.к. r_пот =50%, r_ст =50%, r_пола =10%, по условию, то W_T необходимо уменьшить на 10 % т.е.

                                    

 

По условию К_з,  необходимо W умножить на коэффициент коррекции    

                                     α_Кз =. 

По условию z  необходимо W,  полученное в следствии умножения α_Кз, умножить на коэффициент коррекции

                                     α_Z =.

По условию Eн  необходимо W, полученное в следствии умножения α_Z, умножить на коэффициент коррекции

                                     α_E =.

 

3. Способ «Метод светящихся линий»

 

        

                                               l = 0,5L’  м. (8)   

 

где l – расстояние от стены до линии расположения ламп.

         Линейная плотность светового потока линий равна:

                                            (9)

К_З– коэффициент запаса;

μ – коэффициент учитывающий влияние удаленной линии и отраженного света

= L=20 м

Е_Н = 400 лк

Σе – суммарная условная освещенность в расчетной точке от всех участков линий принимаем равной - 42,84.

H’=H-0,3

Результативная таблица:

Таблица 7.3.

 

Количество светильников в одной линии

                                  (10)

Общее количество светильников

                                      N=N₁* 3  (11)

 

 

 7.4.  Вопросы для самоподготовки

1.     Основные светотехнические величины, требования к освещению рабочих мест.

2.     Расчет естественного освещения, основные виды, требования к измерению освещенности.

3.     Основные виды искусственного освещения.

4.     Требования к аварийному и эвакуационному освещению.

5.      Основные типы ламп и светильников.

6.     Источники света.

7.     Виды и системы освещения.

8.     Коэффициент отражения.

9.     Критическая частота мельканий.

10.                       Что такое фон?

 

 

ЗАНЯТИЕ № 8

 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.

 

8.1. Цель занятия

 

В производственном корпусе имеется несколько помещений, в которых ведутся работы, имеющие различную пожарную безопасность. Необходимо определить процентную концентрацию C паров ЛВЖ (легковоспламеняющиеся жидкости) в воздухе, рассчитать избыточное давление взрыва паровоздушной смеси DV ЛВЖ, W – интенсивность испарения ЛВЖ,  .

 Пожар - это неконтролируемый процесс горения.

 Взрыв - это освобождение большого количества энергии в ограниченном объёме и с ограниченным временем.

Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание – возникновение горения под воздействием источника

 зажигания.

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание - явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества при отсутствии источника зажигания.

По степени горючести вещества делятся на: горючие (сгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и негорючие (несгораемые).

 

 Поражающие факторы:

1.     в случае пожара:

o   воздействия огня;

o    отравление дымом

o    воздействие температуры;

o    обугливание предметов и конструкций (ожог) - особенно характерно для металлических конструкций;

o    уничтожение всего сгораемого, в том числе смерть или трупов;

o    взрыв;

o    утечка СДЯВ (сильнодействующие ядовитые вещества);

o    затопление помещений водой;

o    материальный ущерб.

2.     в случае взрыва:

§  световое излучение (ожог сетчатки глаза);

§  звук (лопнут барабанные перепонки);

§  P (разрыв внутренних органов);

§  осколочные поля (вторичные факторы);

§  завалы и погребения (человек способен выжить 1 - 2 суток);

§  повышение температуры тела.

Вывод:

 

После воздействия поражающих факторов у человека возможны:

·  ожоги дыхательных путей приводящие к отёку лёгких;

·  отравление дымом;

·  ожоги;

·  переломы, ушибы, разрыв внутренних органов;

·  комбинированное воздействие.

Для возникновения взрывов и пожаров, необходимо и достаточно выполнить 3 условия:

·  горючее вещество (дерево, H₂, пропан и др.);

·  окислитель;

  источник воспламенения (искра, реакция экзотермии).

Для предотвращения взрывов и пожаров выполняются следующие мероприятия:

 

Задание № 8 предполагает выполнить следующие пункты:

1.           Определить возможность воспламенения и распространения паровоздушной смеси ЛВЖ в помещении со свободным объемом V от внешнего источника зажигания. Количество испарившегося ЛВЖ принять равным: этанола – 3,2 бензола – 4,3 ацетона – 2,1 кг/м³.

2.           Определить, относится ли помещение со свободным объемом V к категории А, если в результате расчетной аварии произошел пролив ЛВЖ в количестве M_ЛВЖ на пол и его испарение в течении t часов.

3.           Определить категорию пожарной опасности деревообрабатывающего участка площадью S, на котором одновременно находятся в обработке сосновая древесина массы Q  и древесноволокнистые плиты массой P.

4.           Определить категорию пожарной опасности здания площадью S_зд=2000 м², если в нем имеется одно помещение площадью S_А категории А, а остальные с площадями в пропорции x/y относятся к категориям Б и Д.

8.2. Исходные данные

Таблица 8.1

Последняя цифра номера студенческого билета	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ЛВЖ	Бензол	Этанол	Ацетон	Этанол	Ацетон	Бензол	Бензол	Ацетон	Этанол	Бензол
η	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5
S, м2	100	150	250	200	50	200	250	300	250	300
t	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	2	1
Gi кг	10	20	30	40	50	60	70	15	25	35
SA, м2	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140
x	10	5	8	4	6	5	3	7	8	9

 

 

Таблица 8.2

        

                                                                      

 

Таблица 8.3

 

ЛВЖ	Химическая формула	rП, кг/м3	Tвсп, OС	Максимальное давление взрыва, Pmax, кПа	Нижний концентрационный предел распространения, %	PH, кПа*
Ацетон	(CH3)2CO (58)	2,44	-19	875	2,2	24,54
Бензол	C6H6  (78)	4,3	-11	900	1,2	16,03
Этанол	CH3CH2OH (46)	1,94	12	865	3,1	7,97
* При температуре 25 oС    C-12; Н-1; О-16.

 

S_зд=2000 м²

 

8.3. Методика решения

 

1. Определить возможность воспламенения и распространения пламени паровоздушной смеси ЛВЖ в помещении со свободным объемом V от внешнего источника зажигания. Количество испарившегося ЛВЖ – G.

При решении задачи по п.1 необходимо определить процентную концентрацию паров ЛВЖ в воздухе С, % :

 

                                                         (1)

 

где V_П – объем паров ЛВЖ, V – свободный объем помещения.

                                                                 (2)

 

где G – количество паров ЛВЖ, кг/м³, r_П – плотность паров ЛВЖ, кг/м³.

Сравните полученное значение C с нижним концентрационным пределом распространения пламени ЛВЖ (таблица 8.3.). Сделайте вывод о возможности воспламенения и распространения пламени паров ЛВЖ в данном помещении.

 

2. Определить, относится ли помещение со свободным объемом V к категории А, если в результате расчетной аварии произошел пролив ацетона в количестве М на пол и его полное испарение в течении 1 часа.

         Для решения п.2 задачи необходимо определить табличное  значение температуры вспышки ЛВЖ (Твсп) и  рассчитать избыточное давление взрыва паровоздушной смеси ЛВЖ.

        

Избыточное давление взрыва кПа определяется по формуле:

 

   .   (3)

 

где P_max, P₀ – максимальное и начальное давление взрыва, кПа

P₀ для всех вариантов принимается равным 101 кПа;

V_св – свободный объем помещения, м³;

m – масса паров ЛВЖ  см. формулу 4);

r_ЛВЖ – плотность паров ЛВЖ;

К_Н – коэффициент, учитывающий не герметичность помещения;

Z – коэффициент участия горючего во взрыве (Z=0,3 для ЛВЖ);

 

                                                     (4)

 

где F – площадь испарения ЛВЖ, м² (принимается равной  S_A);

t – время испарения, с;

W – интенсивность испарения ЛВЖ,  ;

 

         (5)

 

где   η- коэффицтент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения.

Р_Н – давление насыщенных паров, кПа;

M – молярная масса ЛВЖ;

 

                                               (6)

 

где n_С, n_H, n_O – соответственно, число атомов углерода, водорода и кислорода в формуле ЛВЖ.

 

3.  Величина удельной пожарной нагрузки определяется по формуле:

 

                                                     (7)

 

где G_i – количество i-го материала;

Q_i – наименьшая теплота сгорания i-го материала (Q_сосны – 13,86 Мдж/кг , Q_{древ.плит} - 17,2 Мдж/кг);

n- количество видов материала.

S – площадь помещения пожарной нагрузки;

 4.  Определить процентное соотношение площади S_A категории А к общей площади здания по выражению:

            (8)  

Определить площадь помещений, не относящихся к категории А:

 

              (9)

 

Площадь помещений, относящихся к категории Б можно определить из пропорции:

             (10)

 

Наконец необходимо определить процентное соотношение помещений с категориями А и Б к общей площади здания:

 

                                                       (11)

 

Далее определить категорию пожарной опасности здания.

 

КАТЕГОРИИ ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

 

         С целью профилактики все здания и сооружения делятся на несколько категорий: А, Б, В, Г, Д, Е.

 

 4.1. Здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5 % площади всех помещений или 200 м2.

Допускается не относить здание к категории А, если суммарная площадь помещений категории А в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

4.2. Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены два условия:

здание не относится к категории А;

суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех помещений или 200 м2.

Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

4.3. Здание относится к категории В, если одновременно выполнены два условия:

здание не относится к категориям А или Б;

суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5 % (10%, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.

Допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 3500 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

4.4. Здание относится к категории Г, если одновременно выполнены два условия:

здание не относится к категориям А, Б или В;

суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г превышает 5 % суммарной площади всех помещений.

Допускается не относить знание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2) и помещения категорий А, Б, В оборудуются установками пожаротушения.

         здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В или Г.

 

КАТЕГОРИИ ПОМЕЩЕНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

 

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А (взрывопожароопасная)	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б (взрывопожароопасная)	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28° С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1 — В4 (пожароопасные)	Горючие и трудно горючие жидкости, твердые горючие и трудно горючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии