Содержание
1.
Что такое терморегуляция организма человека? Оптимальные допустимые нормы
температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне
производственных помещений. Приборы для измерения вышеуказанных
метеорологических параметров, приведите эскизы приборов. 3
2.
Особенности действия лучистой теплоты на организм человека.
Инженерно-технические решения, позволяющие уменьшить действия лучистой теплоты
на работающего. Мероприятия организационного плана, позволяющие компенсировать
действия на рабочего лучистой теплоты. 8
3.
Влияние вибраций на организм человека. Нормирование, измерительные приборы,
средства индивидуальной защиты. 9
4.
Приведите график и расчетные формулы изменения, напряжения относительно земли
на различных расстояниях от заземлителя при замыкании тока на землю. Что
понимается под напряжением шага и прикосновения. 12
5.
Задачи. 15
Задача
1. 15
Задача
10. 16
Список
литературы.. 17
1. Что такое терморегуляция организма человека?
Оптимальные допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости
движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений. Приборы для
измерения вышеуказанных метеорологических параметров, приведите эскизы
приборов.
Одним из необходимых условий
нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных
метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на
тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат,
зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата,
сезона года, условий вентиляции и отопления
Процессы регулирования
тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называются
терморегуляцией. Она позволяет сохранять температуру внутренних органов постоянной,
близкой к 36,5°С.[1]
Процессы регулирования
тепловыделений осуществляются в основном тремя способами: биохимическим путем,
путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.
Терморегуляция биохимическим
путем заключается в изменении интенсивности происходящих в организме
окислительных процессов.
Терморегуляция путем изменения
интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать
подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних
органов к поверхности тела путем сужения или расширения кровеносных сосудов.
Терморегуляция путем изменения
интенсивности потовыделения заключается в изменении процесса теплоотдачи за
счет испарения влаги.
Терморегуляция организма
осуществляется одновременно всеми способами.
Параметры микроклимата оказывают
непосредственное влияние на тепловое состояние человека. Например, понижение
температуры и повышение скорости движения воздуха, способствует усилению
конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может
привести к переохлаждению организма. Повышение скорости движения воздуха
ухудшает самочувствие, так как способствует усилению конвективного теплообмена
и процессу теплоотдачи при испарении пота.
При повышении температуры
воздуха возникают обратные явления.
Переносимость человеком
температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности
и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше
испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела.
Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает
высокая влажность при температурах окружающего воздуха более
30С так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в
окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется,
а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое
проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую
теплоотдачу.
Недостаточная влажность приводит
к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек их пересыхания и
растрескивания, а затем и к загрязнению болезнетворными микробами. Поэтому, при
длительном пребывании людей в закрытых помещениях, рекомендуется ограничиваться
относительной влажностью 30…70%
При обильном потовыделении масса
организма человека уменьшается. Считается допустимым для человека снижение его
массы на 2…3% путем испарения влаги – обезвоживание организма.
Оптимальные нормы температуры,
относительной влажности и скорости движения воздуха приведены в таблице.[2]
|
Период года
|
Категор. работ
|
Оптимальные
нормы на постоянных и непостоянных рабочих местах
|
Допустимые
нормы
|
|
Т,оС
|
Скоро-
сти движ.,
м/с, не более
|
Относ. влаж-
ности ,
%
|
Т, оС
|
Скорости
движе-
ния воздуха
|
Относит. влаж-
ности воздуха,
% не более
|
|
На всех
рабочих местах
|
На пост.
рабочих местах
|
На непост.
рабочих местах
|
На постоянных
и непост. рабочих местах
|
|
Теплый
|
Легкая:
Iа
Iб
|
23/25
22-24
|
0,1
0,2
|
40-60
|
На 4 оС
выше расчет.
Т наружн. воздуха (пр-ры)
и не более указан.
в гр. 7
и 8
|
28/31
28/31
|
30/32
30/32
|
0,2
0,3
|
75
|
|
Средней
тяжести:
IIа
IIб
|
21-23
20-22
|
0,3
0,3
|
27/30
27/30
|
29/31
29/31
|
0,4
0,5
|
|
Тяжелая:
III
|
18-20
|
0,4
|
26/29
|
28/30
|
0,6
|
|
Холод-
ный и меж-
сезонье
|
Легкая:
Iа
Iб
|
22-24
21-23
|
0,1
0,1
|
40-60
|
-
|
21-25
20-24
|
18-26
17-25
|
0,1
0,2
|
75
|
|
Средней
тяжести:
IIа
IIб
|
18-20
17-19
|
0,2
0,2
|
17-23
15-21
|
15-24
13-23
|
0,3
0,4
|
|
Тяжелая:
III
|
16-18
|
0,3
|
13-19
|
12-20
|
0,5
|
Рассмотрим приборы для измерения температуры, относительной
влажности и скорости движения воздуха
Психрометр состоит из двух
расположенных рядом термометров: сухого, измеряющего температуру воздуха, и
смоченного, резервуар которого обернут тканью (батистом), увлажненной дистиллированной
водой. Воздух обтекает оба термометра. Из-за испарения воды с ткани смоченный
термометр обычно показывает более низкую температуру, чем сухой. Чем ниже
относительная влажность, тем больше разность показаний термометров. На основе
этих показаний при помощи специальных таблиц и определяется относительная влажность.
Чашечные анемометры. Скорость воздуха
обычно измеряют при помощи чашечного анемометра. Этот прибор состоит из трех
или более конусообразных чашек, вертикально прикрепленных к концам металлических
стержней, которые радиально-симметрично отходят от вертикальной оси. Движение
воздуха действует с наибольшей силой на вогнутые поверхности чашек и заставляет
ось поворачиваться. В некоторых типах чашечных анемометров свободному вращению
чашек препятствует система пружин, по величине деформации которых и определяется
скорость ветра.
В анемометрах со свободно вращающимися чашками скорость вращения,
примерно пропорциональная скорости воздуха, измеряется электрическим счетчиком,
который сигнализирует, когда определенный объем воздуха обтекает анемометр.
Электрический сигнал включает световой сигнал и записывающее устройство на
метеостанции. Часто чашечный анемометр механически соединяют с магнето, и
напряжение или частоту генерируемого электрического тока соотносят со скоростью
воздуха.
Термометры. Жидкостные
стеклянные термометры – прибор для измерения тмпературы. В термометрах чаще
всего используется способность жидкости, заключенной в стеклянную колбочку, к
расширению и сжатию. Обычно стеклянная капиллярная трубочка заканчивается
шаровидным расширением, которое служит резервуаром для жидкости.
Чувствительность такого термометра находится в обратной зависимости от площади
поперечного сечения капилляра и в прямой – от объема резервуара и от разности
коэффициентов расширения данной жидкости и стекла. Поэтому чувствительные
термометры имеют большие резервуары и тонкие трубки, а используемые в них
жидкости с увеличением температуры расширяются значительно быстрее, чем стекло.
2. Особенности действия лучистой теплоты на
организм человека. Инженерно-технические решения, позволяющие уменьшить
действия лучистой теплоты на работающего. Мероприятия организационного плана,
позволяющие компенсировать действия на рабочего лучистой теплоты.
В горячих цехах промышленных
предприятий большинство технологических процессов протекают при температурах,
значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые
поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии, которые могут
привести к отрицательным последствиям. При температуре до 500°С с нагретой
поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи, а при более высоких
температурах наряду с возрастанием инфракрасного излучения появляются видимые
световые и ультрафиолетовые лучи.
Под влиянием теплового облучения
в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насыщенность
крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и как следствие
наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем.
По характеру воздействия на
организм человека инфракрасные лучи подразделяют на коротковолновые и длинноволновые.
Тепловые излучения коротковолнового диапазона глубоко поникают в ткани и
разогревают их, вызывая быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное
потовыделение, а при длительном облучении – тепловой удар. Длинноволновые лучи
глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Они
могут вызывать ожоги кожи и глаз (катаракта глаза).
К инженерно-технологическим
решениям, позволяющим уменьшить действие лучистой теплоты, относятся применение
коллективных средств защиты: локализация тепловыделений, теплоизоляция горячих
поверхностей, экранирование источников или рабочих мест; воздушное душирование,
радиационное охлаждение, мелкодисперсное распыление воды; общеобменная вентиляция
или кондиционирование воздуха.
Защита от лучистой теплоты может
осуществляться путем использования следующих организационных решений:
-
использование источников с минимальным
излучением путем перехода на менее активные источники;
-
сокращение времени работы с источником лучистой
теплоты;
-
отдаление рабочего места от источника лучистой
теплоты;
-
экранирование источника лучистой теплоты. Экраны
могут быть передвижные или стационарные, предназначенные для поглощения или
ослабления лучистой теплоты.[3]
3. Влияние вибраций на организм человека.
Нормирование, измерительные приборы, средства индивидуальной защиты.
Среди всех видов механических
воздействий для технических объектов наиболее опасна вибрация. Знакопеременные
напряжения, вызванные вибрацией, содействуют накоплению повреждений в
материалах, появлению трещин и разрушению. Чаще всего и довольно быстро
разрушение объекта наступает при вибрационных влияниях в условиях резонанса.
Вибрация вызывает также и отказы машин, приборов.[4]
По способу передачи на тело
человека вибрацию разделяют на общую, которая передается через опорные
поверхности на тело человека, и локальную, которая передается через руки
человека. В производственных условиях часто встречаются случаи комбинированного
влияния вибрации — общей и локальной.
Вибрация вызывает нарушения
физиологического и функционального состояний человека. Стойкие вредные
физиологические изменения называют вибрационной болезнью. Симптомы вибрационной
болезни проявляются в виде головной боли, онемения пальцев рук, боли в кистях и
предплечье, возникают судороги, повышается чувствительность к охлаждению,
появляется бессонница. При вибрационной болезни возникают патологические изменения
спинного мозга, сердечно-сосудистой системы, костных тканей и суставов, изменяется
капиллярное кровообращение.
Функциональные изменения,
связанные с действием вибрации на человека-оператора — ухудшение зрения,
изменение реакции вестибулярного аппарата, возникновение галлюцинаций, быстрая
утомляемость. Негативные ощущения от вибрации возникают при ускорении, которое
составляет 5% ускорения силы веса, тоесть при 0,5 м/с2. Особенно вредны
вибрации с частотами, близкими к частотам собственных колебаний тела человека,
большинство которых находится в границах 6.. .30, Гц.
Общая вибрация
классифицируется следующим образом:
-
транспортная, которая возникает вследствие
движения по дорогам;
-
транспортно-технологическая, которая возникает
при работе машин, которые выполняют технологические операции в стационарном
положении или при перемещении по специально подготовленным частям производственных
помещений, производственных площадок;
-
технологическая, которая влияет на операторов
стационарных машин или передается на рабочие места, которые не имеют источников
вибрации.
Общие методы борьбы с вибрацией
базируются на анализе уравнений, которые описывают колебание машин в
производственных условиях и классифицируются следующим образом:
-
снижение вибраций в источнике возникновения
путем снижения или устранения возбуждающих сил;
-
регулировка резонансных режимов путем
рационального выбора приведенной массы или жесткости системы, которая
колеблется;
-
вибродемпферование — снижение вибрации за счет
силы трения демпферного устройства, тоесть перевод колебательной энергии в тепловую;
-
динамическое гашение — введение в колебательную
систему дополнительной массы или увеличение жесткости системы;
-
виброизоляция — введение в колебательную систему
дополнительной упругой связи с целью ослабления передачи вибраций смежному
элементу, конструкции или рабочему месту;
-
использование индивидуальных средств защиты.[5]
Снижение вибрации в источнике
ее возникновения достигается путем уменьшения силы, которая вызывает
колебание. Поэтому еще на стадии проектирования машин и механических устройств
следует выбирать кинематические схемы, в которых динамические процессы,
вызванные ударами и ускорением, были бы исключены или снижены.
Регулировка режима резонанса.
Для ослабления вибраций существенное значение имеет предотвращение резонансных
режимов работы с целью исключения резонанса с частотой принуждающей силы.
Собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяются расчетным
методом по известным значениям массы и жесткости или же экспериментально на
стендах.
Вибродемпферование. Этот метод
снижения вибрации реализуется путем превращения энергии механических колебаний
колебательной системы в тепловую энергию. Увеличение расхода энергии в системе
осуществляется за счет использования конструктивных материалов с большим
внутренним трением: пластмасс, металлорезины, сплавов марганца и меди, никелетитанових
сплавов, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, которые
имеют большие, потери на внутреннее трение. Наибольший эффект при использовании
вибродемпферных покрытий достигается в области резонансных частот, поскольку
при резонансе значение влияния сил трения на уменьшение амплитуды возрастает.
Виброгашение, Для динамического
гашения колебаний используются динамические виброгасители: пружинные,
маятниковые, эксцентриковые гидравлические. Недостатком динамического гасителя
является то, что он действует только при определенной частоте, которая
отвечает его резонансному режиму колебаний.
Динамическое виброгашение
достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте.
Виброизоляция состоит в снижении
передачи колебаний от источника возбуждения к объекту, который защищается,
путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь
предотвращает передачу энергии от колеблющегося агрегата к основе или от
колебательной основы к человеку или к конструкциям, которые защищаются.
Средства индивидуальной зашиты
от вибрации применяют в случае, когда рассмотренные выше технические средства
не позволяют снизить уровень вибрации до нормы. Для защиты рук используются
рукавицы, вкладыши, прокладки. Для защиты ног — специальная обувь, подметки,
наколенники. Для защиты тела — нагрудники, пояса, специальные костюмы.
4. Приведите график и расчетные формулы изменения,
напряжения относительно земли на различных расстояниях от заземлителя при
замыкании тока на землю. Что понимается под напряжением шага и прикосновения.
Прикосновение к заземленным
нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением. Указанные части
электроустановок (корпуса, оболочки, кабеля) могут оказаться под напряжением
лишь случайно в результате повреждения изоляции. При случайном касании этих
частей человек будет находиться под воздействием напряжения прикосновения (рис.1).
Напряжение прикосновения - это
напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек
(ГОСТ 12.1.009). При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт
с одной из фаз, часть тока замыкания на землю будет проходить через человека, а
если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю
(однополюсное прикосновение).
Рис. 1.
Прикосновение к корпусу, оказавшемуся под напряжением:
а - при исправном заземлении; б - при отсутствии заземления[6]
Величина напряжения
прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под
напряжением заземленного корпуса, может быть определена как разность
потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов:
a 1 - учитывающего
форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек;
a 2 - учитывающего дополнительное
сопротивление в цепи человека (одежда, обувь) Uпр = U3*a1*a2,а ток, проходящий через человека Ih = (I3*R3*a1*a2) /Rh.
Наиболее опасным для человека
является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному
вне поля растекания (рис. 2).
Рис.2.
Напряжение прикосновения к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под
напряжением:I - кривая распределения потенциалов; II - кривая распределения
напряжения прикосновения
Напряжением шага (шаговым
напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся
одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ
12.1.009).
Uш = U3*в1*в2,а ток,
проходящий через человека Ih = (R3/Rr)*в1*в2, где
b
1 - коэффициент, учитывающий форму заземлителя;
b
2- коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи
человека (обувь, одежда).
Таким образом, если человек
находится на грунте вблизи заземлителя, с которого стекает ток, то часть тока
может ответвляться и проходить через ноги человека по нижней петле (рис.3).
Рис. 3.
Включение на напряжение шага
Наибольшее напряжение шага будет
вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над
заземлителем, а другой - на расстоянии шага от него. Если человек находится вне
поля растекания или на одной эквипотенциальной линии, то напряжение шага равно
нулю (рис. 4).
.Необходимо
иметь в виду, что максимальные значения
a
1 и a
2 больше таковых соответственно b 1 и b 2,
поэтому шаговое напряжение значительно меньше напряжения прикосновения.
Рис.4.
Напряжение шага: а - общая схема; б - растекание тока с опорной поверхности ног
человека[7]
Кроме того,
путь тока "нога-нога" менее опасен, чем путь "рука-рука". Однако
имеется много случаев поражения людей при воздействии шагового напряжения, что
объясняется тем, что при воздействии шагового напряжения в ногах возникают
судороги, и человек падает.
После
падения человека цепь тока замыкается через другие участки тела, кроме того человек
может замкнуть точки с большими потенциалами.
5. Задачи
Задача 1
В производственном
помещении заземлить электрическое оборудование, питающееся от низковольтного
щита тяговой подстанции. Электрическая
сеть с изолированной нейтралью 380/220 В. Суммарная мощность электрооборудования
более 100 кВА. Естественные заземлители вблизи отсутствуют.
Исходные данные:
Род грунта – торф;
Глубина расположения
верхнего конца вертикального заземления, см = 80;
Климатическая зона – I;
Длина вертикального
электрода, см = 300;
Наружный диаметр
электродов, см = 5;
Ширина объединяющей
стальной полосы, см = 7.
Решение:
А) Установим тип заземлителя - вертикальный.
Б) Удельное сопротивление грунта (торф) примем 2*102
Ом м.
В) Повышающий коэффициент для климатической зоны I = 2,0;
Г) Сопротивление повторного заземления при мощности питания
100 кВА не должно превышать 10 Ом.
Сопротивление одиночного заземлителя растеканию зарядов определяем как: 
Ом.
Количество заземлителей вычисляем по формуле: 
шт. с учетом коэффициента использования η = 0,630 
.
Намечаем размещение вертикальных заземлителей по периметру
замкнутого контура на расстоянии друг от друга 3 м. расчетное сопротивление
вертикальных заземлителей 
Ом.
Определяем длину соединяющей полосы:
м.
в качестве соединяющей все вертикальные заземлители
используем круглую сталь диаметром 5 см. глубина заложения горизонтальных соединений равна 0,8 метра.
Сопротивление полосы: 
Ом.
Коэффициент использования горизонтального заземлителя для
полосы η = 0,300.
Следовательно, действительное сопротивление растеканию
зарядов заземлителей определяется по формуле:
Ом.
Сопротивление всего заземляющего контура определяем по
формуле:
Ом.
Полученная величина Rст меньше нормативного значения Rст = 10 Ом.
Задача 10
Рассчитать строп из
стального каната, предназначенного для подъема груза:
Исходные данные:
Масса груза в тоннах =
5;
Число ветвей стропа =
4;
Угол наклона к
вертикали в градусах = 300;
Коэффициент запаса
точности = 6.
Решение:
1. В нашей производственной деятельности чаще всего
используется следующая схема строповки груза.
2. Примем маркировочную группу каната по временному
сопротивлению разрыва 180 кгс/мм.
Определим расчетное разрывное усилие каната в целом:
Определим натяжение, возникающее в каждой ветви стропа (без
учета динамических усилий).
При вертикальном положении стропов допускаемое усилие в каждой
ветви определяется по формуле:
, где Q
– вес поднимаемого груза, Н; m – число ветвей стропов.
Н = 12,5 кН.
С учетом коэффициента К: 
кН.
При наклонном положении стропа усилие в ветвях
увеличивается:
Н = 14,5кН.
С учетом коэффициента запаса К: 
кН.
Таким образом, допустимое усилие в ветвях стропа с учетом
запаса прочности при подъеме груза весом 50 кН равно 75 кН при вертикальном
положении стропов и 87 кН при наклонном положении стропов.
Основным несущим гибким элементом инвентарного канатного
стропа является стальной проволочный канат, который состоит из определенного
числа проволок, перевитых между собой и образующих прядь. Несколько прядей, также перевитых
между собой и расположенных на центральном сердечнике, образуют канат.
По ГОСТ 3079-80 принимаем стальной канат типа ТЛК-О
диаметром 13,5 мм. Разрывное усилие каната при расчетном пределе прочности 1666
МПа составляет 64,2 кН, что больше расчетного усилия равного 87 кН.
Список
литературы
1.
Авартьянов М.В. Основы безопасности жизнедеятельности
человека: учебник для ВУЗов. – М.: Инфра-М, 2003.
2.
Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности: Учебник.
– М.: Инфра-М, 2002.
3.
Безопасность жизнедеятельности: методические указания и
курс лекции / сост.: д-р химич. Наук, профессор Г.Н. Доленко, ст. преподаватель
Н.Н. Симакова. – Новосибирск: СибУПК, 2003.
4.
Змановский Ю.Ф. Безопасность жизнедеятельности
человека. - М.: Инфра-М, 1999.
5.
Хухлаев Д.В. Безопасность жизнедеятельности. - М.:
Просвещение, 2003.
[1] Арустамов
Э.А. Безопасность жизнедеятельности: Учебник. – М.: Инфра-М, 2002. – c.120.
[2]
Авартьянов М.В. Основы безопасности жизнедеятельности человека: учебник для
ВУЗов. – М.: Инфра-М, 2003. – с. 337.
[3] Безопасность
жизнедеятельности: методические указания и курс лекции / сост.: д-р химич.
Наук, профессор Г.Н. Доленко, ст. преподаватель Н.Н. Симакова. – Новосибирск:
СибУПК, 2003. – с. 158.
[4] Змановский
Ю.Ф. Безопасность жизнедеятельности человека. - М.: Инфра-М, 1999. – с. 201.
[5] Арустамов
Э.А. Безопасность жизнедеятельности: Учебник. – М.: Инфра-М, 2002. – с. 249.
[6]
Авартьянов М.В. Основы безопасности жизнедеятельности человека: учебник для
ВУЗов. – М.: Инфра-М, 2003. – с. 291.
[7] Хухлаев
Д.В. Безопасность жизнедеятельности. - М.: Просвещение, 2003. – с. 176.