Безопасность жизнидеятельности

Содержание


Задание 1 3
Задание 2 5
Задание 3 7
Задание 4 9
Задание 5 11
Задание 6 14
Литература 17





Задание 1

Расчет эквивалентного удельного сопротивления земли
В двухслойной земле с удельным сопротивлением верхнего и нижнего слоев ρ1 = 200 Ом м и ρ2= 40 Ом м соответственно и мощностью (толщиной) верхнего слоя h1 = 3 м размещены электроды – два вертикальных стержневых и один пластинчатый, показанные на рис. 1.1. Размеры вертикального стержневого электрода у поверхности земли (рис. 1.1, а), вертикального стержневого электрода в земле (рис. 1.1, б), пластинчатого электрода (рис. 1.1, в) даны в таблице 1.1. Определите эквивалентные удельные сопротивления земли для этих электродов.


Рисунок 1.1. Одиночные заземлители, размещенные в двухслойной земле

а) вертикальный стержневой у поверхности земли,
б) вертикальный стержневой в земле,
в) пластинчатый в земле


В случае установки заземляющего устройства в неоднородный грунт (двухслойный), эквивалентное удельное сопротивление грунта находится по формуле:

где – Ψ - сезонный климатический коэффициент (таблица 2); ρ1, ρ2 – удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя грунта соответственно, Ом•м; L – длина стержня, м; Н – толщина верхнего слоя грунта, м; t - заглубление вертикального заземлителя (глубина траншеи) t = 0.7 м.
Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.
ρэкв = 2*200*40*(4 – 0,2) / (200*(4 – 0,2 – 2,5 + 0,7) + 40(2,5 – 0,7) = 128,8
ρэкв = 2*200*40*9 / (200*(9 – 2,3 + 0,7) + 40(2,3 – 0,7) = 124,3
ρэкв = 2*200*40*4,5 / (200*(4,5 – 3 + 0,4) + 40(3 – 0,4) = 148,8
Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

Т = 3,5 / 2 + 0,7 = 2,5


Задание 2


Расчет тока, проходящего через человека, находящего в электрическом поле промышленной частоты
Определите ток Ik, стекающий в землю через тело человека, находившегося вблизи воздушной линии электропередачи сверхвысокого напряжения. Напряженность электрического поля на уровне роста этого человека E = 15 кВ/м. Решение выполнить, используя точное значение коэффициента деполяризации эллипсоида Na. Рост человека H, масса человека m, плотность человека (среднее значение) ρч. = 1,05 г/см3
Рост человека женщины Н = 1,95 м
Масса тела женщины G=75 кг
Плотность тела человека ρ=1,05 г/см3
E = 14 кВ/м

Решение.
В первую очередь определим размеры эллипсоида. Размеры половины эллипсоида, эквивалентного телу человека, найдем, зная высоту и объем тела человека:
Vh = G/ρп
Vh = 75/1,05 = 0,071 м3
b = √3*Vh /2πа
b = √3*0,071 / 2*3,14*1,95 = 0,135 м
Коэффициент деполяризации эллипсоида вращения вдоль оси вращения (т.е. оси а), определяется по формуле:
k = а/b
k = 1,95 / 0,135 = 14,4
Здесь k - отношение полуосей эллипсоида. Подставив значение k в формулу для нахождения Na, получим точное значение коэффициента деполяризации:
При большом значении k можно принять:

Na1 = (14,4/ √14,42 – 1*ln (14,4 + √14,42 – 1) – 1) / 14,42 – 1 = 0,0132

Тогда получим приближенное значение коэффициента деполяризации:
Na2 = b2 / а2 (ln(2а/b) – 1)
Na2 = 0,1352 / 1,952 * (ln(2*1,95/0,135) – 1) = 0,0025
Мы нашли приближенное значение коэффициента деполяризации.
Теперь получим искомое значение тока, проходящего через тело человека.
Подстановка в полученное выражение тока точного и приближенного значений коэффициента деполяризации дает итоговые значения тока:
для точного коэффициента деполяризации
Ih1 = Eε0*πb2ω / Na1
Ih1 = 14*0.00000000000885*(3,14*0,1352*314/0,0132) = 1,334*10-7 А
Ih1 = 1,334*10-4 мА
для приближенного коэффициента деполяризации
Ih2 = Eε0*πb2ω / Na2
Ih2 = 14*0.00000000000885*(3,14*0,1352*314/0,0025) = 7,792*10-7 А
Ih2 = 7,792*10-4 мА


Задание 3

Расчет тока, проходящего через человека при однополюсном и двухполюсном прикосновении
Рассчитайте ток, проходящий через тело человека при однополюсном и двухполюсном прикосновении к трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц. Рассмотреть случаи сети с заземленной (380/220 В) и изолированной (380 В) нейтралью. Сопротивление изоляции проводов Rиз = 300 кОм. Емкость сети незначительна (С ≈ 0). Параметры помещения взять из таблицы 3.1. Сопротивление человека принять равным R чел = 1,5 кОм. Сопротивление заземления нейтрали R0 = 4 Ом.
Помещение сырое
Материал пола металл
Тип подошвы обуви резина


Опасность трехфазных электрических цепей с изолированной нейтралью. При прикосновении человека к одному из фазных проводов (однофазное сопротивление) исправной сети проводимость этого провода относительно земли уменьшается и происходит смещение нейтрали.
В случае коротких электрических сетей (при малых емкостях фазных проводов относительно земли С = 0) выражение для тока через человека запишется так:
Iч = 3Uф /(3Rч + r).
где Uф- фазное напряжение сети, В; r – сопротивление изоляции фазы, Ом; - сопротивление цепи человека, Ом, учитывающее сопротивление тела человека , подошвы обуви и сопротивление, на котором стоит человек, ;
Rч = 1,5+500+20=521,5
Iч = 3*380 / (3*521,5+300) = 0,6
При двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение и ток через человека определяется выражением:
Iч = Uл /Rч ,
где Uл - линейное напряжение сети: Uл = √3Uф.
Uл = √3*380=33,8
Iч = 33,8/521,5=0,06
Опасность трехфазных электрических сетей с заземленной нейтралью. Трехфазные сети с заземленной нейтралью обладают малым сопротивлением между нейтралью и землей (практически оно равно сопротивлению рабочего заземления нулевой точки трансформатора или генератора). Напряжение любой фазы исправной сети относительно земли равно фазному напряжению, и ток через человека, прикоснувшегося к одной из фаз, определится выражением:
Iч = Uф /(Rч + R0) ,
где R0 - сопротивление рабочего заземления нейтрали.
Пренебрегая сопротивлением рабочего заземления нейтрали (R ≤ 10 Ом) по сравнению с сопротивлением цепи человека, можно записать:
Iч = Uф /Rч .
Iч = 220/521,5=0,4
При двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение как в сетях с изолированной нейтралью и ток через человека
Iч = Uл /Rч .
Uл = √3*220=25,7
Iч = 25,7/521,5=0,05





Задание 4


Расчет допустимого времени работ при электромагнитном излучении
В открытом распределительном устройстве, где расположена аппаратура с напряжением U = 500 кВ, питающаяся переменным током промышленной частоты 50 Гц предстоит плановая работа на ряде участков с повышенной напряженностью электрического поля. Работа будет проводиться без применения защитных средств – экранирующих костюмов, экранов. Продолжительность работы на участке A, где напряженность электрического поля EA, tA = 60 минут; на участке B, где напряженность электрического поля EB, tB = 90 минут. Определить фактическое время выполнения работ tC для третьего участка C, где напряженность электрического поля EC, а также общее время выполнения работ.


Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем и регламентируются “Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты” № 5802—91 и ГОСТ 12.1.002—84.
Допустимое время (ч) пребывания в ЭП напряженностью 5...20 кВ/м
Т=50/Е – 2,
где Е - напряженность воздействующего ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.
ТА=50/13 – 2 = 2 ч
ТВ=50/11,5 – 2 = 3 ч
ТС=50/6,5 – 2 = 6 ч
tA = 60 минут;
tB = 90 минут
tC = 180 мин


Задание 5


Определение возможности распространения пламени в помещении при наличии источника зажигания
В одном из помещений квартиры хранилась стеклянная емкость с органическим растворителем. Ребенок, играя в этом помещении, разбил банку, но взрослым ничего не сказал. Необходимо определить, какая концентрация сформируется в помещении через определенное время и возможно ли распространение пламени в помещении при наличии источника зажигания (случайного (электрическая искра в выключателе) или постоянного, например горящая газовая горелка на кухне).
Характеристика помещения Кухня, Объем 4х4,5х2,6 м3
Температура воздуха 260С
Скорость движения воздуха 0,1 м/с
Растворитель н-Пропанол
Объем 4,0 л
Время испарения 55 мин

Решение:
Для определения концентрации растворителя (Ср, % (об.)) в воздухе помещения, которая сформируется после его разлива, используется выражение:

где Vр – объем растворителя в воздухе помещения, м3;
Vп св  свободный объем помещения, м3; свободный объем помещения соответствует 80% геометрического и определяется по формуле:
Vп св = 0,8 Vп
где 0,8  коэффициент перехода от геометрического объема помещения к свободному объему помещения, используемому в расчетах;
Vп  геометрический объем помещения, м3;
Vп св = 0,8*46,8= 37,44 м3
Объем растворителя в воздухе помещения (Vр, м3) определяется по формуле:
Vр = m / п
где m – масса растворителя в воздухе помещения, кг;
п  плотность газа (пара), кг/м3; численно равная плотности газа (пара) по воздуху;
Vр = 0,26 / 2,1 = 0,12
Масса растворителя в воздухе помещения (m, кг) рассчитывается по формуле:
m = W Fи T
где W – интенсивность испарения, кг/(с*м2);
Fи – площадь испарения, м2; при определении площади испарения необходимо учесть, что 1 л чистого растворителя разливается на площади в 1 м2 (табл.6.1);
Т – время испарения, с.
m = 0,000032*4,0* 3300 = 0,42
Интенсивность испарения (W, кг/(с*м2)) определяется по формуле:

где   коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испаряющейся жидкости;
 = 2,4
Рнас  давление насыщенного пара растворителя при заданной температуре воздуха (t, С) в помещении, кПа; рассчитывается по формуле lg Р = 6,37 – [1281,72 / (237,09 + t)];
М – молярная масса вещества, кг/кмоль.
lg Р = 6,37 – [1281,72 / (237,09 + 26)] = 1,53
W = 10-6*2,4*1,53*√78,11 = 0,000032
Ср = 100*0,12 / 37,44 = 0,32
Полученное значение Ср = 0,32 ниже значений НКПРП= 2,3 и ВКПРП = 13,6, следовательно, взрыв в помещении при наличии источника зажигания не возможен.



Задание 6

Расчет автоматической системы пожаротушения
Рассчитать автоматическую систему пожаротушения помещения, характеристики которого приведены в таблице 6.1. Выбрать тип системы пожаротушения (спринклерную или дренчерную).
Назначение помещения: Склад лакокрасочных изделий
Параметры помещения Длина А = 42 м Ширина В = 28 м


Согласно таблице склад лакокрасочных изделий к 1-й группе. По таблице определяем параметры спринклерной установки:
интенсивность орошения не менее 0,12 л/(см2);
максимальная площадь, контролируемая одним спринклером, 12 м2;
площадь для расчета расхода воды 360 м2;
продолжительность работы установки 60 мин;
максимальное расстояние между оросителями 4 м.
Исходя из требуемой интенсивности орошения и площади, контролируемой одним спринклером, определяем требуемый расход воды через спринклер:
л/с.
Определяем напор, который необходимо создать перед оросителем, для обеспечения необходимого расхода воды по формуле
,
где k – коэффициент производительности спринклера (по технической документации на оросители принимаем: k = 0,47 для оросителя с выходным отверстием диаметром 12 мм и k = 0,77 для оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм).
Тогда, для оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм, минимальный необходимый напор для получения требуемой интенсивности орошения составит:
м вод. ст.
а для оросителя с выходным отверстием диаметром 12 мм:
м вод. ст.
Согласно требованиям минимальный напор в системе перед спринклером должен составлять:
для оросителя с выходным отверстием диаметром 12 мм – 20 м вод. ст.;
для оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм – 60 м вод. ст.
Исходя из этих рекомендаций делаем вывод, что в нашем случае более рационально применить ороситель с выходным отверстием диаметром 12 мм (применение оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм потребует увеличения напора перед оросителем на 6,5 м вод. ст., что в свою очередь значительно повысит интенсивность орошения выше требуемой величины).
Определяем общее число спринклеров в установке:

Nспр=Fздан/fспр=38*24/12=76 шт.

Согласно требованиям на одном рядке допускается устанавливать не более шести оросителей с выходным отверстием диаметром до 12 мм и четырех оросителей с выходным отверстием диаметром более 12 мм.
При допустимом расстоянии между оросителями 4 м принимаем к установке на распределительном трубопроводе (рядке) 5 оросителей. Расстояние от крайних оросителей до стены принимаем 2 м, что соответствует требованиям.
Определяем общее количество рядков в помещении. Для этого разделим общее количество спринклеров в помещении на количество спринклеров в одном рядке:
Nряд= Nспр /nспр.ряд=76/4=19 рядков.
Определяем расстояние между рядками:
Lряд=Lздан-2*2/ Nряд -1=38-2*2/19-1=2м.
Принимаем расстояние между рядками – 2 м, и расстояние от крайних рядков установки до торцевых стен помещения – 1,5 м.

Содержание


Задание 1 3
Задание 2 5
Задание 3 7
Задание 4 9
Задание 5 11
Задание 6 14
Литература 17

Безопасность жизнидеятельности