Производственное освещение

ЗАДАЧИ ПО ТЕМАМ

 

Защита от теплового излучения

 

Задача 1. Определить расход проточной воды на полостной водяной экран, применяемый для защиты от теплового воздействия инфракрасного излучения. Исходные данные см. в табл. 1.

Таблица 1

Варианты заданий для решения задачи 1

 

Вариант	Температура источника теплового излучения, tи, оС	Материал стенки печи-кирпич	Температура экрана, tэ, оС	Материал экрана	Площадь экрана F, м2	Температура воды
						t н,оС	tух,оС
		Шамотный		Алюминий полированный
		Красный		Железо полированное	2,5
		Силикатный		Жесть белая
		Доломитовый		Алюминиевый шероховатый
		Карборунд		Алюминий окисленный
		Хромитовый		Сталь листовая шлифованная
		Динасовый		Сталь окисленная
		Хромомагнезитовый		Алюминий шероховатый
		Диатомитовый		Железо оцинкованное
		Магнезитовый		Сталь листовая

 

Указания к выполнению задачи 1

Количество проточной воды L, кг/ч, циркулирующей в экранах из стальных (алюминиевых и т.д.) листов, определяют по формуле

, (1)

где а – коэффициент поглощения инфракрасного излучения материалом экрана и водой, равный 0,9; q_u – интенсивность облучения – количество теплоты, переданное излучением с 1 м² горячей стенки воде, Вт/м²; F – площадь экрана, м²; с – теплоемкость воды, с = 4,187 кДж/(кг град); t_yx- температура уходящей воды, ^оС; t_н- начальная температура воды, ^оС.

Интенсивность облучения q_u, Вт/м², определяют по формуле

(2)

где – приведенная степень черноты, равная ( и – степень черноты источника и экрана (см. прил. 1); С_о- коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,7 Вт/(м² ·К⁴); Т_и и Т_э – соответственно температуры источника излучения и экрана, К.

 

Задача 2. Рассчитать интенсивность теплового излучения на рабочих местах в горячих цехах и участках. Исходные данные в табл. 2.

Таблица 2

Варианты заданий для решения задачи 2

 

Вариант	Источник теплового излучения	Температура излучающей поверхности, t и,оС	Площадь излучающей поверхности F, м2	Расстояние от источника излучения до рабочего места, l, м
	Шлаковые чаши со шламом		3,5	6,0
	Транспортер с агломератом		1,5	1,0
	Загрузочное окно печи		3,0	4,5
	Футеровка печи при отведенном своде		6,5
	Выпускной желоб		0,65	3,0
	Остывающий металл после заливки в форму		2,5	2,0
	Металл на рольганге		1,5	3,0
	Стенка печи при закрытом окне		10,5	1,0
	Поверхность металла при рафинировании алюминия		7,0	1,5
	Горячий металл при штамповке		0,8	1,3

 

Указания к выполнению задачи 2

1. Интенсивность теплового излучения q_u, Вт/м² на рабочем месте определяют:

для случая

(3)

для случая

(4)

где F – площадь излучающей поверхности, м²; Т_и - температура излучающей поверхности, К; – расстояние от источника теплового излучения до рабочего места, м.

2. Сравните полученные результаты с допустимой интенсивностью теплового излучения на рабочих местах: q_доп= 350 Вт/м², для всего организма человека; q_{доп для глаз} составляет:

 

Область спектра	Ультрафиолетовая	Видимая	Инфракрасная
Допустимая интенсивность теплового излучения gдоп, Вт/м2	0,05	16,6

Промышленная вентиляция

Задача 3. Рассчитать необходимый воздухообмен для горячего цеха предприятия. Исходные данные в табл. 3.

Таблица 3

Варианты заданий для задачи 3

 

Вариант	Цех, отделение, пролет,. Размеры, м	Избыточные тепловыделения, Qизб., ГДж/ч	Температура наружного воздуха, tн, оС	Категория тяжести работ	Высота приточных проемов, м
	Конверторный разливочный пролет 230х48х36	21,2	+20	IIб	1,5
	Литейное отделение 72х24х12	2,9	-12	III
	Отделение печей ПЖВ 78х48х14	3,7	+9	Пб
	Пролет нагревательных печей 96х30х12	1,2	+17	IIIа
	Агломерационный пролет 182х36х20	9,1	-5	IIб
	Миксерное отделение 64х24х10	0,37	+18	IIа
	Прокатный, холодильник 78х48х14	4,85	+6	IIб
	Отделение ремонта и сушки ковшей 72х42х17	2,2	+25	III	1,5
	Цех электролиза алюминия 600х85х18		+2	IIб
	Отделение руднотермических печей 96х60х20	22,5	-20	IIб

 

 

Указания к выполнению задачи 3

Необходимое количество воздуха L, м³/ч, определяют по формуле

(5)

где а – коэффициент, учитывающий высоту расположения оси приточных проемов от пола, его значение следующее: расстояние до оси приточного проема, м – 2, 3, 4, 5, 7 и, соответственно, коэффициент а – 1,04; 1,1; 1,2; 1,35; 1,47; Q_изб – избыточные тепловыделения, ГДж/ч; с – теплоемкость воздуха, с = 1,005·кДж/(кг·град); ρ – плотность воздуха, ρ = 1,2 кг/м³; t_ух- температура воздуха, удаляемого из помещения, ^оС:

, (6)

где t_рз- допустимая температура воздуха рабочей зоны, ^оС (см.прил. 2); m – коэффициент, определяемый в зависимости от отношения площади, занимаемой тепловыделяющим оборудованием к площади помещения (в задаче принять m=0,4); t_n – расчетная температура наружного воздуха, ^оС, поступающего в помещение, принимается: для теплого периода года t_n равна температуре самого жаркого месяца в 13 часов дня; для переходного периода года t_n= t_рз – 5 ^оС; для холодного периода года t_n= t_рз- 8 ^оС.

2. Кратность воздухообмена К (I/ч), показывающую сколько раз в час меняется воздух в помещении, определяют по формуле

(7)

где L – расход воздуха, м³/ч; V – объем помещения, м³.

 

Задача 4. Рассчитать воздухообмен, обеспечивающий снижение концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны до нормативных значений. Исходные данные в табл. 4.

Таблица 4

Варианты заданий для задачи 4

 

Вариант	Цех, участок	Размеры цеха, м	Вредное вещество	Концентрация вредного вещества, мг/м3
				В воздухе рабочей зоны, Кф	В приточном воздухе, Кпр
	Электролиз алюминия	600х25х18	Фтористый водород	0,93	0,15
	Плавильный цех	186х126х16	Оксид углерода		1,5
	Термический	18х12х7	Пары свинца	0,04
	Травильный	36х24х12	Туман серной кислоты	1,8	0,01
	Красильный	36х24х11	Бензол	4,2	0,2
	Агломерационный	64х56х18	Пыль агломерата		0,08
	Трубопрокатный	85х11х15	Углеводороды		2,8
	Отделение выщелачивания спека	72х48х18	Щелочная аэрозоль	0,8	0,3
	Конверторный	96х84х27	Пыль оксида железа		0,12
	Термический	24х18х7	Масляный туман	18,5	0,15

 

Указания к выполнению задачи 4

Необходимый воздухообмен определяют по формуле

, (8)

где G – количество вредных веществ, поступающих в воздух рабочей зоны, мг/ч; , где К_ф – концентрация данного вещества в воздухе, мг/м³ в течение часа; V – объем цеха, м³; М – коэффициент неравномерности распределения вредного вещества по помещению, М = 1,2-2,0; К_ух – предельно допустимая концентрация данного вещества, мг/м³ (см.прил. 3); К_пр – концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м³.

 

Производственное освещение

 

Задача 5. Определить необходимое количество светильников для общего освещения производственных помещений при напряжении осветительных установок 220 В. Исходные данные в табл. 5.

Указания к выполнению задачи 5

Необходимое количество светильников определяют по формуле

(9)

где Е – минимальная освещенность по СНиП 23-05-95 или отраслевым нормам, лк; К_з – коэффициент запаса, зависящий от степени запыленности помещения, К₃ = 1,2-2,0; S – площадь освещаемого помещения, м²; Z - коэффициент неравномерности освещения, Z = 1,2-1,2; F – световой поток ламп, лм (см.прил. 4); n – число ламп в светильнике; η - коэффициент использования светового потока (см. прил. 5), зависящий от типа светильника, коэффициента отражения стен ρ_с, потолка ρ_n, рабочей поверхности ρ_р и индекса помещения, равного

(10)

где S – площадь освещаемого помещения, м²; В – ширина помещения, м; А – длина помещения, м; Н_п – высота подвеса светильника, м.

Задача 6. Определить расчетный коэффициент естественной освещенности (КЕО) для производственных помещений и сравнить его с нормативным согласно СНиП-23-05-95. Исходные данные приведены в табл. 6

Таблица 6

Варианты заданий к решению задачи 6

 

Вариант	Размеры цеха, помещения, комнаты	Высота окон, м	Высота створок, светоаэрационного фонаря, м	Тип фонаря	Разряд зрительной работы	Коэффициент светового климата	Расстояние расчетной точки от наружной стены
	84х36х12 2 пролета по 18 м	2 яруса по 2,5 м	1,5	С вертикальным двусторонним остеклением	IVв	0,9
	15х10х3,2	2,8	-	-	IVб	1,0
	78х48х18 2 пролета по 24 м	2 яруса по 3 м		С вертикальным односторонним остеклением	VП	0,9
	132х54х15 3 пролета по 18 м	2 яруса по 3,5 м	2,5	С наклонным односторонним остеклением	Vв	0,85
	54х24х8	3,5 двустороннее	-	-	VI	0,9
	24х12х5	2,5 двустороннее	-	-	Ша	1,0
	72х24х9 1 пролет	3,5 двустороннее	1,75	С вертикальным двусторонним остеклением	VШа	1,0
	96х30х 12,6 1 пролет	2 яруса по 2,5 м	1,5	трапециевидные	VП	0,9
	24х12х6,5		-	-	IVа	0,85
	60х48х 12,6 2 пролета по 24 м	2 яруса по 3 м	2,5	С вертикальным односторонним остеклением	Vа	1,0

Указания к выполнению задачи 6

 

Для оценки качества естественного освещения необходимо расчетное значение коэффициента естественной освещенности (КЕО) сравнить с нормативным , определяемым с учетом характера зрительной работы, вида освещения, района расположения здания на территории страны:

 

, (11)

 

где - значение КЕО (прил. 6); m_n- коэффициент светового климата, в расчетах принять m_n= 0,9 (для условий г. Красноярска)

Таблица 5

Варианты заданий к решению задачи 5

Вариант	Тип ламп и мощность одной лампы	Кол-во ламп в одном светильнике n, шт.	Тип светильника	Минимальная освещенность, лк	Размеры помещения	Высота подвеса светильника	Коэффициент запаса	Коэффициент отражения, %
					длина А, м	ширина В, м			потолка, ρп	стены, ρс	рабочей поверхности, ρр
	ЛДЦ-80		ОДР					1,5
	ЛХБ-40		ЛДОР					1,3
	НГ-200		Универсаль-(у)				3,8	1,8
	НБК-100		Люцетта				3,5	1,8
	ЛТБ-40		ЦОД					1,3
	ЛБ		Пылевлагозащищенный (ПВЛ-1)				3,5	1,7
	ДРЛ-400		ГсХР					1,5
	НГ-500		Глубокоизлучатель (Г)					2.0
	ЛДЦ-80		ШЛП					1,3
	ДРЛ-1000		С34ДРЛ					1,5

Расчетные значения КЕО при боковом и верхнем освещении определяют по формулам

(12)

 

 

(13)

где S_о, S_ф - площадь окон и светоаэрационных фонарей соответственно, м²; S_n -площадь пола, м²; t_о - общий коэффициент светопропускания t_о = 0,5; h_о- световая характеристика окна (табл. 7); h_ф- световая характеристика светоаэрационного фонаря, табл. 8); r₁ – коэффициент, учитывающий, влияние отраженного света при боковом освещении (r₁ = 1,5-3,0); r₂ –коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при верхнем освещении (для одного пролета r₂= 1,5; для двух пролетов r₂ = 1,35; для трех r₂ =1,15); К_зд – коэффициент, учиты­вающий затенение окон противостоящими зданиями (К_зд = 1,4); К_з- коэффициент запаса (К_з=1,3); К_ф - коэффициент, учиты­вающий тип фонаря (К_ф= 1,2-1,4).

При комбинированном естественном освещении КЕО определяют по формуле

(14)

где е_к - коэффициент естественного освещения при комбинирован­ном освещении; е_р.би е_р.в - расчетный коэффициент естественного освещения при боковом и верхнем освещении соответственно.

При расчетах должно быть выполнено условие е_к³е_н.Если это условие не выполняется, необходимо увеличить высоту остекления стен или свето-аэрационного фонаря.

Таблица 7

Значения световой характеристики h_о световых проемов при боковом освещении

 

Отношение Ln:В	hо при В:h1
	1,5					7,5
4 и более	6,5		7,5					12,5
	7,5		8,5	9,5			12,5
	8,5		9,5	10,5	11,5
1,5	9,5	10,5
							26,5
0,5								-

Примечание. В таблице приняты обозначения: L_n- длина помещения, м; В - глубина помещения, м; h₁- высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, м

Таблица 8

Значения световой характеристики фонарей h_ф (прямоугольные,

трапециевидные, шед)

Тип фонаря	Кол-во пролетов	hф
при отношении длины помещений к ширине пролета
		1 - 2	2-4	более 4
		при отношении высоты помещений к ширине пролета
		0,2-0,4	0,4-0,7	0,7-1	0,2-0,4	0,4-0,7	0,7-1	0,2-0,4	0,4-0,7	0,7-1
С вертикальным двусторонним остеклением (прямоугольные, М-образные)	3 и более	5,8   5,2   4,8	9,4   7,5   6,7	12,8   11,4	4,6     3,3	6,8   5,1   4,5	10,5   7,8   6,9	4,4   3,7   3,4	6,4   4,6	9,1   6,5   5,6
С наклонным двусторонним остеклением (трапециевидные)	3 и более	3,5   3,2	5,2   4,4	6,2   5,3   4,7	2,8   2,5   2,35	3,8     2,7	4,7   4,1   3,7	2,7   2,3   2,1	3,6   2,7   2,4	4,1   3,4
С вертикальным односторонним остеклением (шеды)	3 и более	6,4   6,1	10,5     6,5	15,2     8,2	5,1   4,7	7,6   5,5   4,3	6,6	4,9   4,35   3,6	7,1     3,8	8,5   5,5   4,1
С наклонным односторонним остеклением (шеды)	3 и более	3,8 2,7	4,55 4,3 3,7	6,8 5,7 5,1	2,9 3,3 2,2	3,4 2,9 2,5	4,5 3,5 3,1	2,5 2,15	3,2 2,65 2,25	3,9 2,9 2,5