Тема 5. Микроклимат рабочих мест
Лабораторные работы 9, 10
«Исследование параметров микроклимата на рабочих местах»
Цель работы. Изучить методы, приборы и основные принципы нормирования метеорологических условий в производственных помещениях, исследовать параметры микроклимата на рабочих местах и оценить их на основании СН-245-71, ГОСТ 12.1-88 «Воздух рабочей зоны».
Оборудование:
жидкостный термометр, спиртовой термометр, ртутный термометр, психрометр Доссмана, барометр, кататермометр, анемометр, термоанемометр.
Теоретические сведения
Для того чтобы физиологические процессы в организме человека протекали нормально, окружающая среда должна обладать способностью воспринимать тепло, вырабатываемое организмом. Оптимальное соотношение между определенным количеством тепла, вырабатываемого организмом, и охлаждающей способностью среды характеризует ее как комфортную.
Метеорологические условия рабочих мест определяются несколькими факторами - температурой воздуха, скоростью его движения и относительной влажностью. Эти параметры воздушной среды оказывают влияние на самочувствие человека и производительность его труда, электробезопасность (с увеличением относительной влажности опасность поражения электрическим током возрастает).
В результате воздействия неблагоприятных климатических условий производительность труда снижается на 10-30 %, кроме того, человек может получить хроническое простудное заболевание, связанное с переохлаждением иди перегревом организма (ангина, радикулит, ревматизм, невралгия, воспаление легких).
Действие условий внешней среды на самочувствие и работоспособность человека связано с процессами теплообразования и теплоотдачи, происходящими в организме, т.е. со способностью организма регулировать теплообразование и теплоотдачу (терморегуляция) с сохранением температуры тела на постоянном уровне (36,6-37 °С).
В состоянии покоя и сна образуется 80 ккал/ч тепла, а во время физической работы, в зависимости от степени ее тяжести, от 250 до 490 ккал/ч. Основная часть тепла организма (80-85 %) отдается в окружающую среду в основном тремя путями: лучеиспусканием, конвекцией и за счет испарения пота.
Благодаря терморегуляции организм может приспосабливаться к неблагоприятным изменениям метеоусловий и сохранять тепловое равновесие, но лишь в течение ограниченного времени и до определенного предела, после которого наступает перегревание или переохлаждение.
Для исключения перегревов и переохлаждений тела человека необходимо создать на рабочих местах такие оптимальные метеоусловия, при которых был бы обеспечен нормальный режим терморегуляции.
В связи с тем, что самочувствие человека определяется комплексным воздействием метеорологических факторов, возникает необходимость совместной их оценки, при которой теплоотдача человека во время работы будет нормально допустимой, т.е. условия окружающей среды будут «комфортными».
Приборы для измерения температуры воздуха
Температура воздуха измеряется при помощи жидкостных термометров, действие которых основано на изменении объема жидких тел при изменении температуры. По конструктивному назначению они бывают палочные, со вставной шкалой, минимальные и максимальные. В технике чаще всего применяются ртутные термометры, которыми можно измерять температуру от -36 до +357 °С.
Более низкие температуры измеряются спиртовыми термометрами (до -65 °С) или толуоловыми (до -95 °С).
Минимальный термометр служит для определения самой низкой температуры за данный промежуток времени. В капилляре его, в спиртовом столбике находится стеклянный штифтик с головками на обоих концах. Когда спиртовой столбик при понижении температуры укорачивается, поверхностная пленка приходит в соприкосновение с головкой штифтика и увлекает его в сторону уменьшения показаний; когда же спиртовой столбик удаляется вследствие повышения температуры, то при горизонтальном положении термометра штифтик остается на месте за счет силы трения штифтика о стенки капилляра. Следовательно, конец штифтика, более удаленный от резервуара, показывает низшую температуру со времени последней установки термометра. Для установки термометра в начальное положение его поднимают резервуаром вверх для соприкосновения головки штифтика со свободной поверхностью столбика спирта. Для измерений термометр оставляют в горизонтальном положении. Максимальный термометр - ртутный, имеющий вставную шкалу с делениями через 0,5 °С. Он устроен таким образом, что, показав самую высокую температуру за данный промежуток времени, сохраняет показание. Для этой цели капилляр около резервуара сужен при помощи стеклянного штифта, впаянного в дно резервуара. При повышении температуры ртуть расширяется, сила, возникающая при этом, достаточна, чтобы преодолеть трение и вытолкнуть ртуть через сужение.
При понижении температуры уровень ртути сокращается. Так как сила трения в месте сужения больше, чем сила сцепления, заставляющая ртуть спускаться в резервуар, то столбик ртути разрывается и максимальное показание сохраняется. Для подготовки термометра к наблюдениям необходимо встряхнуть его несколько раз.
При необходимости непрерывного измерения температуры воздуха применяют другой прибор - термограф.
Приборы для измерения влажности воздуха
Различают абсолютную и относительную влажность воздуха. Абсолютной влажностью воздуха Р называется количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 mj воздуха. Воздух, содержащий предельное при данной температуре количество водяного пара называется насыщенным Ртах.
Относительной влажностью воздуха называется отношение массы водяных паров во влажном воздухе в граммах к максимально возможному их содержанию при данной температуре, выраженное в процентах:
Для замера влажности воздуха применяют психрометры парных термометров, пращевые психрометры, психрометры с вентилятором, гигрометры и гигрографы.
Психрометр парных термометров (психрометр Августа) состоит из двух одинаковых термометров и питателя, укрепленных на панели. Резервуар термометра обвязан батистом, конец которого опущен в питатель. С батиста происходит непрерывное испарение воды, понижающее температуру смоченного термометра. По разности показаний сухого и смоченного термометров, пользуясь специальной таблицей, определяют относительную влажность воздуха. Прибором пользуются до температуры воздуха -5 °С.
Психрометром с вентилятором (психрометр Доссмана) замеряют относительную влажность воздуха до температуры -10 °С. Основой прибора служат два одинаковых ртутных термометра: «сухой» и «мокрый», помещенные в металлическую оправу. Резервуары термометров, один из которых обернут батистом, защищены металлическими трубочками, соединяющимися через раструб в одну центральную трубку. На верхний конец трубки навинчена головка психрометра, состоящая из колпачка и аспиратора. Аспиратор представляет собой пружинный механизм с вращаемым им вентилирующим диском; он обеспечивает просасывание воздуха через трубки (от резервуаров термометров вверх к аспиратору. Аспиратор заводится ключом. Для смачивания батиста служит груша.
Психрометр с вентилятором может быть электрическим. Отличается он от описанного выше тем, что аспиратор имеет электрический привод. Для пуска в работу достаточно включить аспиратор в электросеть.
Для непрерывной регистрации изменения влажности во времени служат гигрографы.
Приемником прибора служит пучок обезжиренных человеческих волос, который в натянутом состоянии закреплен обоими концами на кронштейнах стойки станины. За середину пучок оттянут крючком, соединенным с передаточным механизмом. Изменение длины пучка волос через систему рычагов передается стрелке с пером. Пишущая часть гигрографа выполнена так же, как у термографа.
Приборы для измерения атмосферного давления
Для измерения атмосферного давления служат барометры, которые по принципу действия делятся на три группы: ртутные, барометры-анероиды и пружинные барометры. Наиболее точны ртутные барометры. Наибольшее распространение при измерениях получил барометр-анероид, как наиболее простой и удобный в обращении.
Воспринимающей частью прибора является металлическая мембранная коробка, воздух в которой разряжен до 50-60 мм рт. ст. Атмосферное давление уравновешивается плоской пружиной. При изменении атмосферного давления коробка сжимается или разжимается пружиной. С помощью системы рычагов пружина связана со стрелкой. Шкала имеет пределы измерения 600-800 мм рт. ст.
Барограф является самопишущим барометром-анероидом и предназначен для непрерывной регистрации на ленте изменения давления воздуха в течение суток или недели (суточные Мг22с и недельные М-22н барографы).
По величине барографы разделяются на большую, среднюю и малые модели, отличающиеся диаметром барабана и амплитудой колебания давления (720-790 мм рт.ст.). Точность показаний ±0,1 мм.
Воспринимающая часть барографа состоит из группы (для повышения чувствительности) свинченных анероидных коробок, из которых выкачан воздух и внутри которых для предотвращения сплющивания помещены пружины. Нижнее основание коробок закреплено в корпусе барографа, а верхнее с помощью тяги связано системой рычагов с пером. Устройство записывающей части барографа такое же, как у термографа. В приборе имеется регулировочный винт для установки стрелки барографа по показаниям барометра.
Приборы для измерения скорости движения воздуха
Для измерения скорости движения воздуха применяются кататермометры, анемометры, термоанемометры.
Чашечный анемометр МС-13 служит для измерения скорости движения воздуха от 1 до 20 м/с. Приемной частью прибора является крестовина с полусферическими чашечками. Крестовина закреплена на оси. Ось стоит на опорах. На оси анемометра имеется червячная передача, связанная с редуктором счетного механизма. Счетчик имеет три стрелки, показывающие тысячи, сотни и единицы делений шкалы. Сбоку на приборе имеется арретир, служащий для включения и выключения счетчика.
Крыльчатый анемометр АСО-3 отличается от чашечного тем, что воспринимающей частью прибора является легкая крыльчатка, соединенная с трубчатой осью на струнной оси. Крыльчатый анемометр позволяет измерять скорость движения воздуха в пределах от 0,3 до 5 м/с.