Физические параметры атмосферы

Основные: давление Р (мм.рт.ст.; Па), температура t (^оС, ^оК), удельный объем V_в (м³/кг) или плотность V_в (кг/м³), определяющие термодинамические свойства и процессы идеального газа

Р = 760 мм.рт.ст. (101,3 кПа), t = 20 ^оС (239 ^оК), rв = 1,3 кг/м³;

вспомогательные: относительная влажность  (доли ед.,%), влагосодержание d (г/кг), энтальпия i (кДж/кг), парциальное давление пара в воздухе Р_п (мм.рт.ст., Па), скорость движения воздуха V (м/с) и др., определяющие условия тепло-массообмена человека с окружающей средой и характеризующие климатические условия (микроклимат рабочих мест).

Термодинамические параметры воздуха связаны между собою соотношениями

_в = 0,00348 (Р - 0,378P_нп)/(273 + t), кг/м³

d = 0,622; г/кг

P - P_нп

где Р_нп - парциальное давление насыщенного пара, Па

i = + 2,5 d, кДж/кг

 = Р_п/Р_нг

Изменение физических параметров атмосферы на рабочих местах может происходить под влиянием естественных факторов (климатические условия)или в результате осуществления технологического процесса (работы в кессоне, "жарких" или "холодных" условиях и т.д.).

Основной естественной причиной изменения барометрического давления является "высотность" рабочих мест, в зависимости от разности которой Н (м) по отношению к нормальной (над уровнем моря с давлением Р_о) величина барометрического давления изменяется приближенно оценивается по зависимости

Р = P₀ ± 0,09 DН, мм рт.ст.

В л и я н и е д а в л е н и я а т м о с ф е р ы - Р

При понижении давления снижается парциальное давление каждого из газов и, следовательно, снижается парциальное давление кислорода.

Предельно допустимое содержание кислорода 20%, продолжительность смены при DН = 2,3 км - 6,0 час, дополнительный отпуск 12 дней, при DН = 4 км - 26 дней.

Повышенное давление способствует насыщению крови и тканей избыточным азотом, выделяющимся в атмосферу при понижении давления (вскипание крови).

Кессонная болезнь - боль в ушах, зуд кожи, головокружение, суставный ревматизм, паралич, смерть.

Максимум барометрического давления не более 3,9 Р_о, работа разрешается в возрасте 20-40 лет.

Кратковременные повышенные давления могут вызвать травмирование людей (воздушные удары с избыточным давлением 30-40 кН/м² и скоростью воздуха 60-80 м/с). Допустимые пределы давления 9 кН/м² (скорость 15 м/с).

Влияние климатических параметров атмосферы связано с терморегуляцией организма человека, выделяющего в процессе деятельности тепло Q_ч,передаваемое в окружающую среду при условии поддержания постоянной температуры внутри тела Т_ч. Поддержание относительно постоянной температуры тела человека Т_ч, при продуцировании им в процессе жизнедеятельности тепла Q_ч, осуществляется путем отдачи его в окружающую среду (Q_с). Регулирование образования тепла (химическая терморегуляция) и его отдачи Э (физическая терморегуляция) в комплексе со средствами индивидуальной тепловой защиты (одежда) обеспечивают поддержание теплового баланса (Q_ч = Q_с) человека в широком диапазоне условий. Уравнение теплового баланса человека с окружающей средой в общем виде представляет равенство Q_ч сумме тепла, отдаваемого конвекцией q_к кондукцией q_кд, радиацией q_р, массообменом (испарением с поверхности)qм и дыханием (нагреванием и увлажнением воздуха)q_д.

Q_ч = q_к + q_кд + q_р + q_м + q_д = Q_с

Количество тепла, продуцируемое в организме человека Q_ч зависит от общих энергозатрат на выполнение работы Э_р, равных 100 Вт при отдыхе, около 200 Вт при легкой работе, 300-400 Вт средней тяжести и до 600-700 Вт при тяжелой работе.

Q_ч = 0,75 Э_р +20

На основе решения уравнения теплового баланса могут быть получены зависимости для расчета к о м ф о р т н ы х, т.е. соответствующих минимуму напряженности терморегуляции человека или д о п у с т и м ы х, т.е. соответствующих напряженности терморегуляции, не вызывающей при длительной работе человека с заданной тяжестью труда необратимых физиологических сдвигов в организме и его нарушений.

Основным способом отдачи тепла в окружающую среду является конвективный q_к, определяющийся разностью температур поверхности тела человека Т_к и воздуха t, а также коэффициентом теплоотдачи , почти прямо пропорционально зависящим от скорости воздуха

q_к = a (Т_к - t)S_ч

где S_ч - площадь поверхности теплоотдачи.

При наличии термического сопротивления переносу тепла (одежда),теплоотдача резко снижается и величина a заменяется коэффициентом теплопередачи К_тп.

Относительно устойчивым и необходимым для нормального функционирования организма является массообмен (испарение влаги) с преобразованием воды в пар и его выделением в окружающую среду. На 1 г испаряющейся влаги затрачивается около 2500 Дж тепла.

Испарение пота с поверхности тела и внутри организма затрудняется с ростом температуры до 32-40^оС и относительной влажности до 95-100%. При этом также становится практически невозможным конвективный теплообмен (т.к. разность температур (Т_к - t) стремится к нулю и, соответственно, q_к 0).

Дополнительные трудности возникают в организме при воздействии на него теплового облучения от нагретых поверхностей или прямой солнечной радиации.

Затруднение терморегуляции организма в результате снижения отдачи тепла в окружающую среду и связанное с этим повышением температуры тела (гипертермия) до максимально возможной (41-43^оС), или интенсификация отдачи тепла и понижение температуры тела (гипертермия) до минимально возможной (28-30^оС) ведут к изменению функций организма. При этом сказывается роль как потенциала изменения параметров среды, так и

время действия.

Результатами неблагоприятного воздействия климатических условий на человека могут быть снижение производительности, ошибочные действия в процессе труда, приводящие к несчастным случаям, профессиональные заболевания, а при значительных перегрузках со смертельным исходом. По данным В.Н.Андрющенко коэффициенты частоты (К_чт) и тяжести (К_тт) травматизма на трех угольных объединениях связаны с климатическими условиями четкими корреляционными зависимостями:

К_чт = 5,14 + 0,41 Т_рш

К_тт = 7,75 + 0,67 Т_рш

Норма выработки горнорабочего в зависимости от результирующей температуры определяется по формуле

А_в = 14,68 - 0,01 Т_рш² т/(чел.см.)

Характер зависимостей объективных показателей организма человека и косвенных эффектов (производительность труда, ошибочность действий, заболевания, травматизм и др.) от климатических условий в горных выработках, оцениваемых комплексными величинами (АЭТ, БЭТ, Т_рш и др.) или отдельными параметрами (температура воздуха), в условиях греющего или охлаждающего эффекта, достаточно идентичен. Экстремум функций в области комфортных условий и их плавное изменение в области допустимых, при дальнейшем ухудшении последних, сменяются прогрессирующим ростом градиента функции до максимального значения. Прогрессирующие: снижается производительность труда, повышается уровень простудной заболеваемости, ошибочных действий, травматизма и др. Микроклимат окружающей человека среды определяется комплексным действием температуры t, относительной влажности j, скорости воздуха V и температуры окружающих поверхностей Т_ст.

Нормы на оптимальные и допустимые величины параметров микроклимата устанавливаются на основе медико-физиологических исследований в зависимости от вида и условий деятельности.

Так, для рабочей зоны производственных помещений с учетом тяжести выполняемых работ и временем года ГОСТ 12.1.005-(88) устанавливает следующие пределы оптимальных и допустимых параметров микроклимата. В горнодобывающей промышленности различных стран мира допустимые уровни микроклимата обычно ограничены низким значением температуры воздуха + 2^оС, обеспечивающей поддержание в безопасном состоянии транспортных средств зимой (шахты и рудники) и комплексными показателями верхних пределов микроклимата (26-28^о АЭТ).

Рис. 3.1. Влияние температуры воздуха на производительность труда П и травматизм f проходчиков рудников.

На рис. 3.2 приведены данные сравнения пределов микроклимата в шахтах и рудниках некоторых стран мира, из которых явно видно весьма значительное отклонение в благоприятную сторону данных для нашей страны. Для подземных рудников верхним пределом является лишь температура по сухому термометру 26^оС, для угольных шахт она зависит от V и j.

Рис. 3.2. Сравнение пределов микроклимата выработок в различных странах (1 - Россия, 2 - Чехия, 3 - ГДР, 4 - Япония, 5 - ФРГ(соль,руда), 6 - Бельгия, 7 - ФРГ(уголь, V = 0,5 м/с), 8 ФРГ (уголь, V = 3 м/с).

Рис. 3.3. Шкала американской (базисной) оценки микроклимата.

При ведении спасательных работ регламентируется время пребывания или движения в зависимости от температуры окружающей среды.(табл.3.2).

Таблица 3.2

Нормативы времени работы горноспасателей

Температура 27 30 33 36 39 42 45 48 50

среды, ^оС

Время пребыва-

ния на одном 210 120 50 30 20 16 13 10 8

месте, мин.

Время движения

по горным вы- 158 90 38 23 15 12 10 8 6

работкам,мин.

Измерение параметров микроклимата производится психрометром (t_c,t_вл,j), гигрометром (j), анемометрами (V) и термометрами (ртутными,электрическими и т.д.). Комплексная оценка микроклимата производится кататермометрами, шаровыми электротермометрами и другими приборами, а также на основе эмпирических или графических зависимостей (шкала американских эффективных температур - ^оАЭТ).

Дата добавления: 2014-01-07