Файл: Вассерман, А. Д. Методы оценки вентиляционных систем рудников.pdf

как указывалось в 1.3, незначительно сказывается на производи­ тельности труда, то изменениями этого параметра следует пре­ небречь. В этом случае охлаждающее действие воздуха будет за­ висеть от двух параметров: температуры t рудничного воздуха и его скорости и, т. е.

Таким образом, необходимо найти такие сочетания t и v, при которых человек, будучи одетым в предусмотренную для гор­ няков спецодежду, при выполнении работы средней интенсивности находился бы в «зоне комфорта», т. е. не ощущал ни «тепла», ни «холода». Такое .самочувствие человека определяется полной отда­ чей в окружающую среду (в нашем случае рудничному воздуху) того тепла дт, которое образуется в организме при работе, т. е. должно выполняться условие

Ят==: ?pi

где дт — средние теплопотери с поверхности тела работающего, ккал./час.;

др — теплопродукция человеческого тела, ккал./час. Нарушение теплового равновесия приводит либо к переохла­

ждению организма (gTД> gp) — причине различного рода простуд­ ных заболеваний, либо к его перегреву (gT<] др) вплоть до тепло­ вых ударов. Согласно опубликованным данным [27, 28, 61], при выполнении работы средней интенсивности величина пол­ ной теплоотдачи человека определяется в 210—270 ккал./час. Основными составляющими дт являются конвективная теплоотдача, радиационная теплоотдача и теплоотдача испарением. Если пер­ вые две составляющие достаточно легко могут быть рассчитаны, то теплоотдачу испарением подсчитать значительно труднее из-за недостаточности исходных данных (в первую очередь данных о площади участков поверхности испарения человеческого тела и поверхности легких — одного из основных источников тепло- и влагопереноса) и сложности математической зависимости не­ стационарного тепломассопереноса испарением. Вместе с тем теп­ лоотдача испарением весьма существенна при работе большой и средней интенсивности и увеличивается с температурой. Даже при околонулевых температурах воздуха она составляет 10—^—20 % от дт [12]. Поэтому теплоотдачу испарением целесообразно учиты­ вать долей от полного дт, а вследствие того что конвективная и ра­ диационная теплоотдача в дальнейшем будут рассчитываться, то следует ориентироваться на их расчетные значения, уменьшив величину дт на долю теплообмена испарением. На основании ска­ занного диапазон теплопродукции др человеческого тела конвек­ цией и радиацией нами принят в пределах 215—170 (точнее 216— 168) ккал./час. Дальнейшие исследования должны показать, насколько правильно выбраны нами значения указанных состав­ ляющих теплопродукции др.

47

Теперь для определения qvвоспользуемся уравнением теплового баланса, составленного 10. Д. Дядькиным [27] на основании известных законов Ньютона и Стефана-Больцмана,

рабочего к воздуху, зависящий в основном от его ско­ рости v, ккал./м час. град.;

Б р — суммарное тепловое сопротивление всех слоев одежды рабочего, м2град -час./ккал.;

Fp и 7Р— условная поверхность теплоотдачи (ма) и температура

sp яа ест — степень черноты одежды рабочего и окружающих хо­ лодных поверхностей;

с0 — коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела,

с поверхности тела за счет конвективного теплообмена и при за­ данной температуре воздуха t зависит от его скорости. Рассмотрим эту зависимость через коэффициент теплопередачи ар (в ккал./м2час. град.), имеющий вид [65]

d — эквивалентный диаметр условной площади человеческого тела, участвующей в теплообмене, м;

v — средняя скорость воздуха, м/сек.

Если теперь (37) подставить в зависимость (36), то появляется возможность находить величину первого слагаемого, обозначен­ ного нами дх, непосредственно через осредненную скорость потока. Для упрощения вычислений на рис. 3 представлен график X/v°-G= = / (t), построенный на основе [66, 67] для возможных рудничных температур. Человеческое тело условно представлено нами цилин­ дром высотой 1.8 м. Тогда его диаметр d при боковой поверхности Ер=1 .6 м2 [28] будет составлять 0.3 м, а <2°-4=0.619. Второе слага­ емое, учитывающее радиационную теплоотдачу и обозначенное нами р2, зависит в основном от температуры Дт поверхностей ок­ ружающих стен, а при продолжительном времени проветривания от температуры рудничного воздуха, т. е. t0T—t.

48

для наиболее характерных температур рудничного воздуха на

значений v от 1.0 до 8.0 м/сек. на 3%. Отсюда можно заключить, что изменением v при постоянной температуре воздуха добиться комфортных условий труда возможно лишь при значениях ее меньших 1 м/сек. Учитывая, что скорость v является заданной величиной, определяемой на основании рассчитанных параметров проветривания, для создания комфортных условий регулируемым параметром следует считать только температуру рудничного воз­ духа.

Определение комфортных условий труда можно производить но номограмме (рис. 4), на которой нанесены кривые рр= / (к), при i=const. Значения температур tK, соответствующих комфорту,4

находятся на пересечении р = const и у = const. По заданным зна­ чениям последних и определяется t.

В зависимости от интенсивности труда зона комфорта может иметь смещение параллельно оси v в соответствии со значениями Pp=const. Для принятого в данной работе диапазона q =215 —

170 ккал./час. возможно рекомендовать сочетания v и tK, представ­ ленные в табл. 6. В табл. 6 в строке «макс.» даны значения tK,

й р , н кап/ча с.

Рис. 4. Номограмма для определения комфортных параметров рудничного воздуха.

указывающие максимально возможное предельное отклонение к границе зоны комфорта. Авторы данной работы считают целесо­ образным предложить для рудников Кольского полуострова при­ нимать для расчетов значения, соответствующие по крайней мере середине диапазона температур. Диктуется такая рекомендация следующими соображениями.

1.Параметры микроклимата рудников Кольского полуостро

восновном соответствуют повышенному охлаждающему действию рудничного воздуха, что приводит к перенапряжению терморегу­ ляторного аппарата работающих и возникновению производст­ венно обусловленных простудных заболеваний.

50

2. Учитывая, что интенсивность труда является переменной по времени, в периоды малой интенсивности труда для поддержа­ ния комфорта требуются более высокие температуры, т. е. в пе­ риоды отдыха и технологических перерывов.

3.Интенсивность труда в виде теплопродукции уменьшается

суровнем механизации и автоматизации производственных про­ цессов и операций, с увеличением площади поперечного сечения выработок и других факторов. В настоящее время на большинстве крупных горных предприятий уровень механизации превысил

60—70% и намечается дальнейший ее рост. Можно с уверенностью сказать, что сейчас в основном отсутствуют работы, требующие высокой теплопродукции (более 300 ккал./час), по крайней мере для подавляющего большинства процессов на рудниках Кольского полуострова.

4.Улучшение процесса проветривания приводит к повышению скорости воздушной струи и соответственно требует значительного повышения его температуры.

5.Для возможности дальнейшего совершенствования процес­ сов проветривания, планирования увеличения уровня механиза­ ции и автоматизации процессов и создания при этом комфортных условий труда необходимо иметь парокотельные и калориферные установки, не только обеспечивающие комфорт при достигнутом уровне технической оснащенности производства, но и определен­ ный резерв их мощности.

Указанные предложения приводят к необходимости повышения как фактической, так и расчетной температуры рудничного воздуха. Для обоснования правильности высказанных предложений о нор­ мировании параметров рудничного микроклимата был проведен анализ результатов опубликованных исследований и рекоменда­ ций. В связи с этим, как указывалось в 3.1, были проведены ком­ плексные замеры на Кировском и Юкспорском рудниках, включаю­ щие одновременно анемометрические, психрометрические и катермометрические съемки. Одновременно были сопоставлены и ре­

зультаты определения © П. И. Мустелем на Кировском руднике в 1951 г.

Необходимость проведения этих работ была вызвана наличием существенно различных номограмм [61, 12] для определения па­ раметров охлаждающего действия воздуха по одинаковым вели­ чинам t и v. Особенно важно было к тому же определить возможность пользования в условиях рудников Кольского полуострова номо­ граммой для определения производительности труда в зависимости от охлаждающего действия рудничного воздуха [12]. Кроме ука­ занных съемок, на рудниках были проведены аналогичные кон­ трольные съемки в стационарных условиях (табл. 7). Как показали данные, представленные в табл. 7, практически охлаждающее дей­ ствие воздуха 0 можно определять по замеренным параметрам v и t, пользуясь любой из номограмм (рис. 1 и 2) из работ [12, 62].

4* 51