Методы оценки параметров состояния воздуха

Оценка параметров состояния воздуха (по воздействию на человеческий организм) производится методами эффективных, эквивалентно-эффективных и результирующих температур. Представляет интерес шкала тепловых ощущений.

Состояние воздуха считается комфортным, если его охлаждающая способность равна тепловыделениям человеческого организма при различной тяжести физических нагрузок. Отвод тепла при этом производится конвекцией, испарением влаги с поверхности кожи, а также радиацией. Дискомфортное состояние воздуха при большой и недостаточной его охлаждающей способности приводит к переохлаждению или перегреву человеческого организма, сопровождающемуся снижением производительности труда.

Эффективной температурой (ЭТ) считают температуру насыщенного воздуха (j = 100 %), при которой ощущение человеком тепла и холода такое же, как и при неподвижном ненасыщенном воздухе (w = 0) при различных сочетаниях температур и относительных влажностей, т.е. одному значению ЭТ может соответствовать большое количество сочетаний температур и относительных влажностей.

Рис. 8. Номограмма эффективных

и эквивалентно-эффективных температур

Эффективные температуры (рис. 8) представляются в виде кривой при скорости движения воздуха w = 0 в зависимости от t_с и t_м (“сухой” и “мокрый” термометры), т.е. ЭТ = f (t_с, t_м).

Зимняя зона комфорта находится в диапазоне 15,8 - 23,5 ЭТ, летняя зона комфорта 17,6 - 26,7 ЭТ.

Эффективная температура, эквивалентная по воздействию на человеческий организм подвижного воздуха при различных сочетаниях t_с и t_м, называется эквивалентной эффективной температурой (ЭЭТ). ЭЭТ (см. рис. 8) представляются в виде кривых при соответствующей подвижности воздуха в помещении, обычно при w > 3,5 м/с.

Движение воздуха интенсифицирует отвод тепла и влаги от организма человека и создает состояние комфорта при более высокой температуре или дает возможность повысить физические нагрузки без существенного снижения температуры окружающей среды.

Эквивалентно-эффективные температуры являются функцией t_с, t_м и w, т.е. ЭЭТ = f (t_с, t_м, w).

В судовых помещениях возможно наличие нагретых или холодных поверхностей, которые влияют на тепловые ощущения человека. В этом случае воздействие окружающей среды на человека определяется методом результирующих температур.

Результирующая температура (РТ) по сравнению с ЭЭТ учитывает влияние на организм человека радиационной составляющей теплообмена, т.е. РТ = f (t_с, t_м, j, w, t_R),

где t_R - средняя радиационная температура (рис. 9).

К номограмме ЭЭТ для определения результирующей температуры добавляются две шкалы:

w - скорость движения воздуха (шкала I);

j - относительная влажность (шкала V).

Средняя радиационная температура t_R определяется как среднеарифметическое радиационных температур нескольких точек помещения. Радиационная температура в данной точке помещения определяется с помощью шарового термометра, представляющего собой обычный термометр, чувствительный элемент которого помещен в центр пустотелого медного шара диаметром 120-150 мм, имеющего черную матовую наружную поверхность.

На шкале II кроме t_c определяют поправку на тепловую радиацию

dt и так называемую сухую результирующую температуру N = t_с ± d t.

На шкале IV кроме t_м определяется разность температур

D t = t_R - t_с.

При решении практических задач соответствия микроклимата помещения комфортному состоянию обычно ограничиваются задачей определения расчетного значения РТ. Определение относительной влажности j и подвижности воздуха w в помещении затруднений обычно не вызывает.

Последовательность решения такой задачи следующая:

1. Определить с помощью психрометра t_с , t_м, j;

2. Определить нормативные значения РТ и D t.

В соответствии с требованиями Санитарных правил для морских судов промыслового флота России в жилых и общественных помещениях должны поддерживаться температуры, указанные в табл. 1.

Разность температур средней радиационной t_R и сухого термометра t_с должна составлять: Dt = t_R - t_с > ± 2... 4 °C.

3. Определить подвижность воздуха в помещении w с помощью анемометра.

4. Отметить на соответствующих шкалах (см. рис. 8) точки А, В, С, Д, М, Е.

5. Соединив точки А и В прямой линией, определить поправку dt,

(т. К), отметить точку Е.

6. По точкам С, М определить ЭЭТ_экс (т. Р).

7. Соединив точки Д и Е прямой линией, на шкале III найти расчетное значение ЭЭТ_расч, соответствующее расчетному значению РТ.

8. Сравнить ЭЭТ_расч, ЭЭТ_экс с нормативным значением РТ и сделать вывод о комфортности воздушной среды помещения.

Таблица 1. Результирующие температуры, °С

	РТ
Район плавания	Летом	Зимой
Ограниченный до 30 ° северной и южной широты	24,1	-
от 30 ° до 45 ° северной и южной широты	23,2	19,2
от 45 ° до 60 ° северной и южной широты	19,7	18,1
более 60 ° северной и южной широты	20,5	19,0
Неограниченный	24,1	18,1

В США и Великобритании для оценки тепловых ощущений молодых людей, находящихся в помещениях общественных зданий в легкой одежде при скорости движения воздуха 0,18 м/с, пользуются уравнением

0 = аt_n + b р_n - с, (7)

где 0 - показатель шкалы ощущений (1 - холодно, 2 - прохладно,

3 - слегка прохладно, 4 - комфортно, 5 - слегка тепло, 6 - тепло,

7 - жарко);

t_n - температура помещения результирующая (t_n = РТ);

р_n - парциальное давление паров воды в воздухе, кПа;

а, b, c - эмпирические коэффициенты (табл. 2), зависящие от продолжительности t пребывания людей в помещении.

Рис. 9. Номограмма результирующих температур

Таблица 2. Эмпирические коэффициенты

		Коэффициенты
t, ч	Пол	а	b	с
	Мужчины	0,22	0,0413	1,673
	Женщины	0,27	0,0453	3,273
	Мужчины и женщины	0,245	0,0434	2,032
	Мужчины	0,221	0,0466	2,032
	Женщины	0,283	0,0373	3,692
	Мужчины и женщины	0,252	0,0426	2,862
	Мужчины	0,212	0,052	1,967
	Женщины	0,274	0,0466	3,653
	Мужчины и женщины	0,243	0,0493	2,803

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В лабораторной работе производятся:

1. Измерения относительной влажности воздуха психрометрическим и гигроскопическим методами с использованием психрометров МВ-4М и М-34 (Ассмана) и гигрографа М21 или М32.

2. Определение ЭТ и ЭЭТ.

3. Определение значения результирующей температуры РТ.

4. Определение соответствия параметров состояния воздушной среды помещения комфортному состоянию.

Перед началом работы изучить устройство приборов и правила пользования ими.

Определение относительной влажности воздуха по показаниям психрометров производится по психрометрической таблице (прил. 2), по психрометрической диаграмме (прил. 4), с помощью диаграммы d-i состояния воздуха (прил. 1) и аналитическим методом (формула 8).

Гигрометры (гигрографы) непосредственно показывают относительную влажность воздуха.

Матерчатый чехол “мокрого” термометра психрометра смачивается дистиллированной водой за 4 мин до начала наблюдений. Для этого мениск воды установить с помощью зажима на резиновом баллоне пипетки не ближе чем на 10 мм до края. Пипетка вводится во внутреннюю трубку “мокрого” термометра и смачивает матерчатый чехол. После этого заводится механический привод вентилятора психрометра МВ-4М или включается электровентилятор психрометра М-34. Через 4 мин после пуска вентилятора (температура “мокрого” термометра перестает снижаться) производится отсчет температур по термометрам. В показания термометров вводятся поправки, взятые из паспорта термометра.

Определение относительной влажности воздуха j прил. 1 и 2 не требует пояснений. Определение относительной влажности с помощью диаграммы d-i показано на рис. 10.

Относительная влажность j₂ исследуемого воздуха находится на пересечении изоэнтальпы i₁ и изотермы t_с.

Определение относительной влажности j₂ аналитическим методом (психрометр Ассмана) производится по формуле

φ = (8)

где р_м - парциальное давление насыщенного воздуха при t_м , МПа;

р_бар - давление барометрическое, МПа;

р_н - парциальное давление насыщенного воздуха при t_с , МПа;

А - психрометрический коэффициент 6,62 × 10^-4 °С^-1.

Рис. 10. Схема определения относительной влажности

воздуха с помощью d-i диаграммы

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

Результаты экспериментов по определению относительной влажности и определения ЭТ, ЭЭТ и РТ заносят в табл. 3 и 4.

Таблица 3. Результаты определения относительной влажности

Способ определения	tc	tм	рм	рн	рп	j
По психрометрической таблице			-	-	-
По психрометрической диаграмме			-	-	-
С помощью диаграммы d-i
Аналитическим методом

Таблица 4. Определение соответствия комфорту

Параметры	Температуры,°С	Соответствие комфорту
tс	tм	j	w	ЭТ	ЭЭТ
					-
				-

продолжение табл. 4

Параметры	Температуры для определения РТ, °С	Соответствие комфорту
tс	tм	j	w	dt	ЭЭТэкс	ЭЭТрасч	РТ

окончание табл. 4

Параметры	Коэффициенты	Соответствие
tс	tм	j	w	рп	tп	а	б	с	комфорту

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать определение влажностного состояния воздуха, схемы определения относительной влажности воздуха j различными методами.

Отчет должен содержать определение влажностного состояния воздуха, схемы определения ЭТ, ЭЭТ, РТ и отчетные таблицы 3 и 4.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Дать определение влажностным характеристикам воздуха: j, d, t_р, t_м.

2. Почему процесс насыщения воздуха у чувствительного элемента “мокрого” термометра изоэнтальпийный?

3. На чем основан гигроскопический метод определения относительной влажности?

4. На чем основан психрометрический метод определения относительной влажности?

5. Дать определение ЭТ, ЭЭТ, РТ.

6. Дать определение комфортного состояния воздуха.

7. Как изменяются параметры состояния воздуха при изменении тяжести физических нагрузок находящихся в помещении людей?

8. Назначение измерительных приборов при монтаже и испытаниях СКВ?

Дата добавления: 2014-12-27