Тема: визначення параметрів мікроклімату навчальних приміщень

Сумський державний педагогічний університет

Імені А.С. Макаренка

Кафедра фізики

Інструктивно-методичні матеріали

До лабораторних занять

з дисципліни: «Основи охорони праці»

для студентів 1 курсу

6.04.0201 Математика, 6.040203 Фізика, 6.04.0302 Інформатика

Розроблені:

Пасько О.О.

Лабораторна робота № 1

Тема: ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ МІКРОКЛІМАТУ НАВЧАЛЬНИХ ПРИМІЩЕНЬ

Мета роботи: визначити абсолютну та відносну вологість методом гігрометра та психрометра.

Література:

1. Гандзюк М.П. Основи охорони праці. – К.: Каравела, 2006.

2. Гігієна праці. Під ред.. Шевченка А.М. – К.: Інтерфакс, 2000.

Прилади та матеріали: аспіраційний та стандартний психрометри, термометр.

Критерії оцінювання:

Оцінювання знань студентів під час лабораторних занять проводиться за такими критеріями:

ü знання теоретичних відомостей, необхідних для виконання роботи, будови лабораторної установки, принципу її роботи, систем дій під час виконання лабораторної роботи (1-3 бали)

ü повнота, глибина, чіткість відповіді під час захисту роботи (1-5 балів);

ü оформленні звіту про роботу (1-2 бали).

Оцінка 10 балів за результатами лабораторного заняття виставляється, якщо участь студента у роботі та оформлення звіту відповідає усім зазначеним критеріям.

Оцінка від 1 до 9 балів, якщо участь студента у занятті та оформлення звіту відповідає не всім зазначеним критеріям.

Оцінка в нуль балів за кожне заняття виставляється, якщо студент не здав звіт або був відсутнім на занятті. При умові відпрацювання заняття ставиться оцінка, яка відповідає зазначеним критеріям.

Питання до контролю:

1. Які фактори визначають санітарно-гігієнічні умови праці?

2. Як мікроклімат робочої зони впливає на теплообмін організму людини?

3. Які параметри мікроклімату нормуються?

4. Що означає “надлишки тепла”?

5. Що означає “надлишки вологи”?

6. Які види вентиляції ви знаєте?

7. Яку ціль переслідує розрахунок повітряного обміну приміщення?

Теоетичні відомості:

Для того, щоб визначити, чи відповідає повітряне середовище даного приміщення встановленим нормам, необхідно кількісно оцінити кожний з його параметрів – температуру, абсолютну та відносну вологість повітря.

Температуру вимірюють звичайними ртутними чи спиртовими термометрами. В приміщеннях зі значними тепловими випро­мінюваннями використовують парний термометр, що складається з двох термометрів (зачорненого та посрібленого). Для безперервної регістрації температури застосовують самопишучі прилади — термографи. Температуру повітря вимірюють в кількох точках робочої зони, як правило на рівні 1, 3—1, 5 м від підлоги в різний час. На тих робочих місцях, де температура повітря біля підлоги помітно відрізняється від температури повітря верхньої зони приміщення, вона вимірюється на рівні ніг (0, 2—0, 3 м від підлоги).

Атмосферне повітря має в своєму складі деяку кількість водяної пари, що обумовлює вологість повітря. Кількість водяної пари в повітрі при даних умовах характеризується абсолютною та відносною вологістю.

Абсолютна вологість це кількість водяної пари, що знаходиться в одиниці об'єму повітря. Як правило її виражають в г/м³.

Із рівняння стану ідеального газу густину повітря при нормальних умовах можна представити так:

(1)

Аналогічно для густини водяної пари, далекої від насичення, при будь-яких тиску і температурі маємо:

(2)

З (1) та (2) маємо

звідки

(3)

Враховуючи , , а густина повітря при нормальних умовах , одержимо

, (4)

якщо P вимірювати у мм ртутного стовпа. В формулі (4) α =1/273K, t - температура в º С.

З (4), кількість водяної пари m у грамах в одному м³, тобто абсолютна вологість, виражається: --------------------------- (5)

Формула (5) дає змогу визначити абсолютну вологість повітря, якщо відома пружність (парціальний тиск) водяної пари P. З цієї формули також видно, що при малих значеннях t величина абсолютної вологості m практично пропорційна парціальному тискові водяної пари P, виміряної в мм рт. ст. Тому, на практиці найчастіше абсолютна вологість визначається не за кількістю водяної пари m в грамах, що міститься в 1 м³ повітря, а за її пружністю (парціальному тиску) P, вираженою в мм рт. ст.

Відносна вологість характеризує ступінь насичення повітря парою. Відносною вологістю r називається відношення абсолютної вологості m до кількості пари μ в 1 м³, яка насичує повітря при даній температурі t:

(6)

Беручи до уваги наведене вище, можемо записати:

, (7)

де P_t – парціальний тиск насиченої водяної пари при температурі t. Відносну вологість звичайно виражають в процентах.

Отже, відносну вологість можна змінювати, або змінюючи чисельник виразу (6), або знаменник. Якщо температуру у кімнаті збільшувати, то μ буде також збільшуватися, отже відносна вологість зменшиться.

Вологість повітря визначається за допомогою психрометра або гігрометра (з використанням відповідних таблиць).

Самопочуття людини в значній мірі залежить від вологості повітря. Відповідно до ДСН 3.36.042-99 оптимальна вологість в приміщеннях має складати 40–60 %. Допустима величина відносної вологості зростає до 75 %. Дослідження науковців свідчать, що залежно від характеру виконуваних робіт допустимою для людського організму є відносна вологість: не більше 55 % при температурі 28^оС, не більше 60 % при температурі 27^оС; не більше 65 % при температурі 26^оС; не більше 70 % при температурі 25^оС; не більше 75 % при температурі 24^оС і нижче.

Таблиця 1.

Пружність та густина насиченої водяної пари

Найбільш поширеним прикладом для визначення вологості повітря є психрометр.

Якщо два однакових термометри знаходяться в однакових потоках повітря, покази цих термометрів повинні бути однаковими. Якщо ж балончик одного з термометрів буде весь час зволоженим, наприклад, обгорнутий мокрою тканиною, то покази термометрів будуть різними. Завдяки випаровуванню води з тканини так званий " мокрий" термометр буде показувати більш низку температуру, ніж сухий. Чим менша вологість оточуючого повітря, тим інтенсивнішим буде випаровування і тим нижчими будуть покази " мокрого" термометра. Різниця температур, виміряна цими термометрами, буде характеризувати вологість повітря.

За законом тепловіддачі Ньютона кількість теплоти Q₁, яка виділяється в оточуюче середовище через поверхню системи S₁ за одиницю часу виражається так:

, (8)

де α - так званий коефіцієнт тепловіддачі системи, t - температура системи, t₁ - температура оточуючого середовища. В методі психрометра (t -t₁) - це максимальна різниця температур сухого і мокрого термометрів.

З другого боку, масу води, що випаровується за одиницю часу, можна представити за формулою Дальтона так:

,

де S₂ - площа поверхні, з якої відбувається випаровування, Н - тиск повітря, P_н - пружність насиченої водяної пари при температурі рідини, що випаровується, тобто при температурі t₁, P - пружність водяної пари, що знаходиться в повітрі, k - коефіцієнт пропорціональності, що залежить від швидкості потоку повітря.

Кількість теплоти Q₂, яка йде на випаровуван­ня маси m води, очевидно виражається так:

(9)

де λ - питома теплота пароутворення води. При стаціонарному режимі, тобто при незмінних температурах t і t₁, Q₁ = Q₂. Враховуючи, що S₁ = S₂, з /8/ та /9/ одержимо

звідки , (10)

де стала системи. Величина цієї сталої залежить, в основно­му від швидкості потоку повітря и знаходиться експериментально.

Будову стандартного аспіраційного психрометра показано рисунку. Він складається з двох термометрів. Балончик правого термометра огорнутий тканиною. Аспіратор психрометра має електричний вентилятор. Шлях повітряних потоків в приладі показаний стрілками. Над балонами термометрів обидва потоки з'єднуються в один.

Абсолютна вологість за допомогою стандартного психрометра визначається за формулою (10), при сталій даного прикладу А = 0, 0006 град^-1. Величину p_н, що входить в формулу (10) знаходять по таблиці 1, а атмосферний тиск вимірюють барометром. Якщо з таблиці 1 знайти також тиск насиченої водяної пари при температурі оточуючого повітря t, то по формулі (7) можна розрахувати відносну вологість r.

За психрометричною різницею t - t₁ відносну вологість можна визначити також, користуючись таблицею 2. В цій таблиці наводиться відносна вологість в залежності від температури оточуючого середовища t і різниці t - t₁.

Таблиця 2.

Психометрична таблиця відносної вологості повітря, %.