БЖ

Задача 1.
Задание: Рассчитать систему защиты заземлением от поражения людей
электрическим током на машиностроительном заводе. Для вычисления
сопротивления системы заземления в однородном грунте принимаем
заземлитель – стержневой круглого сечения (трубчатый) в земле.
Исходные данные:
а) линейное напряжение в сети Uл = 6 кВ;
б) заземляющее устройство состоит из вертикальных стержней длиной l = 2500
мм и диаметром d = 50 мм;
в) стержни размещаются по периметру Р = 250 м;
г) общая длина подключенных к сети воздушных линий lв = 10 км;
д) общая длина подключенных к сети кабельных линий lk = 60 км;
е) удельное сопротивление грунта (смешанный грунт, почва)
ρизм = 400 Ом ∙ м;
ж) расстояние между стержнями – а,м а / l =1; 2 или 3.
1. Расчетный ток замыкания со стороны 6000 В подстанции:
I3 = Uл х (35 х lк+lв)/350 = 6 х (35 х 60+10)/350 = 36,2 А ,
2. Сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора на
стороне 380 В
Rз =
= 125/36,2 = 3,45 < 4 Ом.
В дальнейших расчетахR3 принимаем равным 3,45 Ом.
3. Расчетное удельное сопротивление грунта:
ρр = 400 ∙ 1,3 = 520 Ом ∙ м,
(климатический коэффициент – =1,3)
2
4. Сопротивление одиночного вертикального стержневого заземлителя,
заглубленного ниже уровня земли на h0 = 0,5 м определяется по формуле:
𝑅овс
2,5
520
2 ∙ 2,5 1 4 (0,5 + 2 ) + 2,5
520
1
9,5
=
(𝑙𝑛
+ 𝑙𝑛
)=
(𝑙𝑛⁡(100) + 𝑙𝑛⁡( ))
2 ∙ 3,14 ∙ 2,5
0,05
2 4 (0,5 + 2,5) − 2,5
15,7
2
4,5
2
= 33,1 ∙ (4,6 + 0,38) = 164,8Ом
5. Приближенное число заземлителей:
≈ 164,8 / 3,45 ≈ 48 шт
где Rз =3,45 Ом
6. По приближенному числу заземлителей – n и расстоянию между стержнями
– а, определяем коэффициент использования заземлителей ηиз .
𝑃
𝑎=𝑛=
250
48
= 5,2 м, тогда
𝑎
𝑙
5,2
= 2,5 = 2,08 ≈ 2
Из таблицы для 48 заземлителей и а/l ≈ 2 находим, что ηиз=0,52
7. Определяем предварительное количество заземлителей по формуле
𝑛3 =
164,8
= 91,8 ≈ 92шт
0,52𝑥3,45
8. Сопротивление полосы (без учета коэффициента использования полосы),
соединяющей одиночные вертикальные стержни заземлителя определяем по
формуле:
𝑅пол =
520
2 ∙ 2502
∙ 𝑙𝑛
= 0,33 ∙ 16,3 = 5,39Ом
2 ∙ 3,14 ∙ 250
0,02 ∙ 0,5
9. Сопротивление
использования:
соединительной
3
полосы
с
учетом
коэффициента
ℶ
𝑅пол
=
5,39
= 10,36Ом
0,52
Для 92 заземлителей и расстояния между стержнями –
𝑎=
250
𝑎 2,72
= 2,72м, =
= 1,08м ≈ 1м
92
𝑙
2,5
Из таблицы для 92 заземлителей и а/l ≈ 1 определяем коэффициент
использования заземлителей ηип=0,35
10. Уточняем необходимое сопротивление
заземлителей с учетом сопротивления полосы
пол
𝑅овс
=
вертикальных
10,36 ∙ 3,45
35,742
=
= 5,17Ом
10,36 − 3,45
6,91
11. Уточненное количество заземлителей с учетом
использования заземлителей, определяем по формуле:
𝑛3ℶ =
стержневых
коэффициента
164,8
= 91,1 ≈ 91шт
5,17 ∙ 0,35
ОТВЕТ: 91 вертикальный заземлитель
периметру через 2,7 м (250/91=2,7 м)
4
необходимо
расположить
по
Задача 2
Задание: Определить площадь световых проемов и средневзвешенный
коэффициент
отражения поверхностей помещения.
Исходные данные:
А – ширина помещения = 27 м;
В – длина помещение = 77 м;
Н – высота помещения = 11 м;
К3−коэфицентзапасамощности=1.2
К3Д−коэффициент,учитывающийзатемнениеоконпротивоположнымизданиями;=1.3
ен−коэффициентестественногоосвещения=2,3%
𝜏1−коэффициентсветопропусканияматериала=0,6;
𝜏2−коэффициент,учитывающийпотерисветавпереплетахпроема=0,7;
𝜏3−коэффициент,учитывающийпотерисветавнесущихконструкциях=0,8;
𝜏об−общийкоэффициентсветопропускания=0,402;
𝑟1−коэффициент,учитывающийповышенияКЕО=1,1;
𝜂0−световаяхарактеристикаокон=5,3;
𝑝1−коэффициентотраженияпотолка=0,6;
𝑝2−коэффициентотражениястен=0,4;
𝑝3−коэффициентотраженияпола=0,2;
𝑆1−площадьпотолка=2079м2;
𝑆2−площадьвсехстен=2228м2;
𝑆3−площадьпола=2079м2;
1. Определяем общий коэффициент светопропускания:
5
𝜏об = 𝜏1 ∗ 𝜏2 ∗ 𝜏3 = 0,336
2. Рассчитываем общую площадь световых проемов:
𝑆об =
2079 ∗ 2,3 ∗ 1,2 ∗ 5,3 ∗ 1,3
= 1164,2м2
100 ∗ 0,336 ∗ 1,1
3. Определим средневзвешенный коэффициент отражения поверхностей помещения:
𝑃ср =
0,6 ∗ 2079 + 0,4 ∗ 2228 + 0,2 ∗ 2079
= 0,4
2079 + 2228 + 2079
Задача 3.
Задание:
Рассчитать общее люминесцентное освещение цеха, исходя из норм по разряду
зрительной работы и безопасности труда.
A (длина), = 25 м
Б (ширина), = 15 м
Н (высота), = 5,5 м
Разряд работы II
Е, = 500 лк
1. Определение расчетной высоты подвеса светильника:
h = H - hp - hc,
где hp = 0,8 м - высота рабочей поверхности; hc = 0,5 м - расстояние от светового
центра светильника до потолка (свес).
ℎ = 5,5 − 0,8 − 0,5 = 4,2м
2. Определение оптимального расстояния между светильниками при многорядном
исполнении
𝐿 = 𝜆 ∗ ℎ = 1,4 ∗ 4,2 = 5,88м
3. Определение индекса площади помещения:
6
i = (A
𝑖=
B)/[h(A+B)]
25 ∗ 15
375
=
= 1,6
[5,88(25 + 15)] 235,2
4. Определим необходимое количество ламп:
, шт,
где
Е = 500 - нормированное значение освещенности, определяется по СНиП 23-05-95
Естественное и искусственное освещение;
Кз - коэффициент запаса, принимается по СНиП 23-05-95 = 1,5 ;
S =A B = 375 - площадь цеха;
Z =1,1 - коэффициент неравномерности освещения;
Ф = 4320 лм – световой поток светильника с люминесцентными лампами ЛБ80;
= 0,56 - коэффициент использования светового потока.
𝑛=
500 ∗ 1,5 ∗ 375 ∗ 1,1 309375
=
= 127,9 ≈ 128ламп
0,56 ∗ 4320
2419,2
число светильников Nсв = n/2 = 128/2= 64 св.
5. Определим число рядов светильников по ширине помещения: nш =Б/Lсв;
Где: Lсв = 1,534 м – длина люминесцентной лампы ЛБ80.
nш=15/1,534=9,8≈ 10рядов
6. Определим количество светильников в ряду:
𝑛𝑐в⁄р =
А − 𝐿𝑐в
=
= 2,03 ≈ 2 св⁄ряд
𝑙𝑐в
2419,2
Задача 4.
Задание:
Определить суммарный уровень шума от агрегатов с уровнями звукового давления
L1, L2…Ln дБ. Геометрическая частота в спектре шума f Гц. Сравнить с
допустимым уровнем звука на данной частоте Lдоп дБ.
L1 = 80 дБ
L2 = 70 дБ
L3 = 70 дБ
7
L4 = 46 дБ
f = 1 000 Гц
1. Суммарный уровень шума от нескольких источников не равен арифметической
сумме уровней звукового давления каждого источника, а определяется в
логарифмической
зависимости. Суммарный уровень шума от источников, имеющих разный уровень
звукового давления, определяют по формуле:
где:
n – количество источников шума;
Li – уровень звукового давления каждого источника, дБ.
2 . Для упрощения математических расчетов суммарный уровень шума от
различных источников можно определить по выражению:
где: Lmax – больший из суммарных уровней шума, дБ ;
∆L – добавка к максимальной величине уровня звукового давления, дБ
L1-L2=80-70=10
L1,2=80+0,4=80,4
L1,2-L3=80,4-70=10,4
L1,2,3=80,4+0,4=80,8
L1,2,3-L4=80,8-46=34,8
L1,2,3,4=80,8+0=80,8
Lсум=81Дб
Задача 5.
Задание:Рассчитать количество необходимого для естественной вентиляции
(аэрации)
8
воздуха и определить реальную концентрацию токсичных веществ в воздухе
помещения пари проведении малярных работ.
νср – средняя скорость движения воздуха = 0,55 м/с;
Sф – площадь проема форточки проветривания = 1,5*1,0 м2;
N – количество форточек = 6;
S – площадь окрашиваемой за 1 час поверхности = 16 м2;
n – количество маляров = 4 ;
tф – фактическое время проветривания = 45 мин;
В – содержание летучих компонентов в краске, для всех вариантов равно 40% (или
0,4 в долях от единицы);
ρ – удельный расход краски, для всех вариантов равен 45 г/м2;
1. Определим воздухообмен проветривания без учета времени проветривания:
𝐿 = 3600 ∗ 0,55 ∗ 6 ∗ 16 = 190080м2
2. Определим воздухообмен проветривания с учетом времени проветривания:
𝑡=
45
= 0,75
60
𝐿 = 190080 ∗ 0,75 = 142560м2
3. Определим производительность труда маляра:
П=
16
= 16 м2 ⁄ч
1
4. Рассчитаем количество выделившихся паров растворителя, г/ч:
С = 0,4 ∗ 45 ∗ 16 ∗ 4 = 1152 г⁄м3
9
5. Определим реальную концентрацию растворителя в воздухе помещения:
С=1
152 ∗ 1
= 0,0081
142560
Задача 6.
Задание:
В производственном помещении был пролит бензин. Определить время, в течение
которого испарится бензин и образуется взрывоопасная концентрация паров бензина
и воздуха.
Q – количество пролитого бензина = 2,90 л;
r – радиус лужи бензина = 290 см;
V – объем помещения = 30 м3.
1. Определение объема грамм-молекулы паров бензина при t =20 °С:
𝑇 = 273 + 20 = 293℃
𝑉𝑡 = 22
400 ∗ 293
= 19610см3
273
2. Определение весовой концентрации бензина в воздухе:
10
Квес =
0,0076 ∗ 96
= 3,72 г⁄см3
19610
3. Определение объема воздуха, в котором образуется взрывоопасная концентрация:
2,9 л бензина = 2 175 гр бензина
𝑉вк =
2175
= 584,7
3,72
4. Определение коэффициента диффузии паров бензина:
𝐷𝑡 =
293 2
∗ 0,1
273]
= 0,8 ∗ 1,2 ∗ 7,1 = 6,45 см2⁄с
0,014
0,8 ∗ [
5. Определим интенсивность испарения бензина:
11
𝑚=
4 ∗ 290 ∗ 6,45 ∗ 96 ∗ 0,014
= 5,13 г⁄с
19610 ∗ 0,1
6. Определение продолжительности испарения бензина:
𝑚 = 5,13 г⁄с = 18468 г⁄ч
𝑄 = 2,90л = 2900см3
2900 ∗ 0,73
𝑡=
= 0,12ч
18468
7. Время, в течение которого испарится бензин и образуется взрывоопасная
концентрация паров бензина и воздуха определяется по формуле:
𝜏𝑣 =
30 ∗ 0,12 ∗ 60
= 0,37мин
584,7
Задача 7.
Задание:
Рассчитать необходимое количество воздуха для проветривания при избытке влаги
в помещении.
tпом – температура воздуха в помещении = 25 ℃;
tпр – температура приточного воздуха в помещение = -5 ℃;
12
tуд – температура удаляемого воздуха из помещения = 20 ℃;
Vпом – объем помещения = 100 м3;
К – кратность воздухообмена = 15.
1. Рассчитаем с учетом кратности воздухообмена количество воздуха, удаляемого из
помещения (L):
𝐿уд = 100 ∗ 15 = 1500 м3 ⁄ч
2. Для определения избытка влаги в помещении следует использовать связь между
температурой, парциальным давлением и плотностью насыщенного водяного пара,
считая нормальной температуру 20 0С. Зная температуру в помещении по своему
варианту (tпом), находим соответствующие ей плотность
насыщенного водяного пара (ρп.н.) и парциальное давление (Рп.н.).
рп.н.при𝑡пом = 22,9 г⁄м3
рп.н.при𝑡уд = 17,2 г⁄м3
Рп.н. = 3546,4Па
3. Определяем разницу между плотностью насыщенного пара в помещении (ρп.н
при tпом) и плотностью насыщенного пара удаляемого воздуха (ρп.н при tуд).
𝛥р = 22,9 − 17,2 = 5,7 г⁄м3
4. Определяем избыток влаги в помещении (W):
𝑊 = 5,7 ∗ 100 = 570 г⁄ч
5. Используя данные температур воздуха своего варианта, находим плотности пара
насыщенного при температуре приточного воздуха (ρп.н. пр.) и при температуре
удаляемого воздуха (ρп.н. пр.).
рп.н.при𝑡пр = 3,4 г⁄м3
6. Используя данные температур своего варианта в таблице 9, находим плотности
приточного (ρпр.) и удаляемого воздуха (ρуд.).
рп.н.при𝑡уд = 17,2 г⁄м3
рп.н.при𝑡пр = 3,4 г⁄м3
13
7. Вычисляем содержание влаги в приточном воздухе dпр, удаляемом из помещения
dуд и из рабочей зоны dуд.з.
3,4
∗ 100 = 257,6 г⁄кг
1,32
17,2
𝑑уд =
∗ 100 = 1433 г⁄кг
1,2
𝑑уд.з. = 1433 ∗ 0,6 = 860 г⁄кг
𝑑пр =
8. Определим количество воздуха, подаваемого в производственное помещение при
повышенной влажности для обеспечения требуемых условий воздушной среды:
𝐿 = 1500 +
570 − 1,2 ∗ 1500 ∗ (860 − 257,6)
−1083750
= 1500 + (
) = 1500 − 1499,1 = 0,9 м3 ⁄ч
1,2 ∗ (860 − 257,6)
722,9
Задача 8.
Задание:
Рассчитать необходимое количество воздуха для проветривания при избытке
температуры в помещении.
Исходные данные:
𝑡уд = 30℃
𝜓н = 0,3
14
𝐾 = 10
𝑉пом = 500м3
Рп.н. = 4213,0Па
𝑡пр = 15℃
1. Определим содержание влаги в воздухе:
𝑅𝑐
287,04
∗ 4213,0 ∗ 0,3
0,62 ∗ 1263,9
𝑅п ∗ Рп.н. ∗ 𝜓н
461,66
Х=
=
=
= 0,008
Р − Рп.н. ∗ 𝜓н 101325 − 4213,0 ∗ 0,3
100055,7
𝛾 = 999,999 + 0,1046125 ∗ 30 + 0,008 ∗ (2,5 ∗ 106 ) + 1890 ∗ 30 = 21456.737375 Дж⁄к г
15
𝐿уд = 500 ∗ 10 = 5000 м3 ⁄ч
𝐿=
21456.74 ∗ 5000 107283700
=
= 7129,9 м3 ⁄ч
1003,14 ∗ 15
15047,1
Задача 9.
Задание:
Рассчитать кратность воздухообмена n в производственном помещении.
Кпдк – предельно допустимая концентрация вещества = 0,1 мг/м3,
(необходимо при расчете перевести в кг/м3, т.е. умножить на 10−6).
Ко – содержание вредных веществ в подаваемом воздухе = 0,0 мг/м3;
(необходимо при расчете перевести в кг/м3, т.е. умножить на 10−6);
ή – потери герметичности оборудования в течение часа (ч−1 = 0,2 %;
КЗ – коэффициент запаса = 1,1;
Р – рабочее давление в аппарате (данное необходимо умножить на 105) = 1,0 Н/м2;
Vaп – внутренний общий объем всей аппаратуры и коммуникаций в цехе = 16,0 м3;
ρ – плотность паров или газов, выделяющихся из аппаратуры = 0,85 кг/м3;
Vn – объём производственного помещения = 1 300 м3;
Р0 – давление в помещении, принять равным 1 ∙ 105, Н/м2.
1. Определим количество пыли и газа, выделяющихся через неплотности
оборудования в воздух рабочей зоны:
16
М=
0,2 ∗ 1,1 ∗ (1,0 ∗ 105 ) ∗ 16,0 ∗ 0,85
299200
=
= 0,03 кг⁄ч
100 ∗ (1,0 ∗ 105 )
10000000
2. Определим минимальное количество воздуха, которое необходимо заменить в
производственном помещении общеобменной вентиляцией, при выделении
пыли и газа в воздух рабочей зоны:
𝐿=
0,03
0,03
=
= 300000 м3 ⁄ч
−6
(0,0 ∗ 10 ) 0,0000001
(0,1 ∗ 10−6 ) −
3. Кратность воздухообмена n определяется по формуле:
𝑛=
300000
0,03
=
= 230,77
1300
0,0000001
Задача 10.
Задание:
Определить теплопоступления от кузнечной печи при открытой дверце печи, а
также интенсивности облучения рабочего, находящегося на расстоянии 2 м от этой
дверцы.
толщина стенки печи h = 0,53 м;
a=0,72 м
b=0,77 м
отверстие дверец F = a ∙ b = 0,72*0,77=0,5544 м2;
продолжительность открывания отверстия на t мин в течении каждого
часа = 12 мин
Тгаз = 1240
17
а) степень черноты абсолютно черного тела
б) абсолютная температура газов в печи
Тгаз = 273 ∗ 1240 = 338520℃
1. Интенсивность излучения из открытого отверстия определяется по формуле:
𝑞отв = 5,78 ∗ 10
−3
1240 4
∗(
) = 0,00578 ∗ 23642,14 = 136,65 Вт⁄м2
100
2. Определение коэффициента облучения по формуле:
ℎ⁄𝑎 = 0,53⁄0,72 = 0,73
𝜑отв = 0,74
ℎ⁄𝑏 = 0,53⁄0,7 7 = 0,68
\}⁡=⁡0,⁡7
𝜑отв
𝜑отв =
0,74 + 0,75
= 0,745
2
3. Определение интенсивности теплового излучения из отверстия в помещение по
формуле:
𝑞отв = 0,745 ∗ 136,65 = 101,8 Вт⁄м2
4. Определение теплопоступления из отверстия печи, открываемого на t мин в
течении каждого часа по формуле:
𝑄отв =
101,8 ∗ 0,5544 ∗ 12
= 11,29Вт
60
5. Определение наибольшей интенсивности теплового облучения рабочего,
18
находящегося на расстоянии:
2
√𝐹
=
2
= 2,71
0,74
𝜑рмх = 0,035
𝑞рм =0,035*136,65*0,5544=2,65
Вт/м2
19