Производство трубок на основе полиамида марки ПА12Э

Таблица 3.10. Материальный баланс стадии экструзии

Загружено (приход)	Получено (расход)
Сырье и полупродукты	Содержание % (масс.)	Масса, кг	Продукты, отходы, потери	Содержание % (масс.)	Масса, кг
1. Полиамид, в том числе: ПА НМС Влага	100,00 99,67 0,13 0,20	653,32 651,16 0,85 1,31	1. Полиам. трубка, в том числе: ПА НМС Влага 2. Потери на стадии	100,00 99,67 0,13 0,20 100,00	650,00 647,86 0,84 1,30 3,32
ИТОГО:	653,32	ИТОГО:	653,32

Таблица 3.11. Расходные нормы сырья для производства 10000 м полиамидной трубки

№	Наименование сырья и материалов	Процентное содержание основного вещества, %	Расходная норма сырья в кг/10000 п.м.
			Масса техническая	Масса основного вещества
1	Додекалактам	100,00	616,71	616,71
2	Адипиновая кислота	100,00	1,85	1,85
3	Дистиллированная вода	100,00	35,42	-
4	Ортофосфорная кислота	87,00	1,23	1,07
5	N-Бутилбензилсульфонамид	100,00	49,00	49,00
	Материальный индекс производства	МИ = 704,21 кг/10000 п.м.

4. Технологический расчет основного и подбор вспомогательного оборудования

Цель технологических расчетов - расчет основного и подбор вспомогательного оборудования, определение его количества, достаточного для обеспечения годового выпуска товарной продукции.

Исходными данными для технологических расчетов являются:

- годовая мощность производства (годовой объем выпускаемой продукции);

- продолжительность производственных операций (стадий процесса);

- годовой фонд рабочего времени;

- массы перерабатываемых на каждой стадии веществ и материалов.

4.1 Исходные данные

Годовой выпуск полиамидных трубок: = 10000000 п.м.

Количество рабочих суток в году: N = 335 дней.

Время лимитирующей стадии: ф = 14 ч.

Плотности исходных веществ:с_расп. = 973,8 кг/м³ [19];

с_ББСА = 1150 кг/м³ [20];

с_{р-р ОФК} = 1016 кг/м³ [19].

4.2 Расчет и подбор оборудования по стадиям производства

Масса 1 п.м. трубки составляет g_{1 п.м. тр.} = 0,065 кг. Тогда:

G_год = · g_{1 п.м. тр.} = 10000000 · 0,065 = 650000 кг = 650 т.

Полный объем реактора РПД может быть рассчитан по формуле [21]:

V_a = (G_год·V_1т·(1+z)·ф) / (N·24·ц·n), (4.1)

гдеV_а - расчетный объем аппарата, м³;

G_год - годовой выпуск продукции, т;

N - количество рабочих суток в году;

V_1т - объем реакционной смеси, перерабатываемой на данной стадии производства для получения 1т товарного продукта, м³/т,

V_1т = G_1т / с;

z - запас производительности (в долях единицы), учитывающий внеплановые простои реактора; обычно z = 0,05 - 0,2;

ф - период лимитирующей стадии, ч;

ц - коэффициент заполнения реактора, доли единицы;

n - число аппаратов, устанавливаемых на данной стадии технологического процесса.

G_1т = · 1000 = · 1000 = 951,63 кг.

V_1т = 951,63/973,8 = 0,98 м³.

V_a = (650·0,98·(1+0,05)·14)/(335·24·0,75·1) = 1,55 м³.

V_ГОСТ = 1,6 м³ (D_ГОСТ = 1200 мм, Н = 3000 мм).

Принимается к установке расплавитель марки 01-1,6-1,0К-Т по

ГОСТ 20680-2002. Материал аппарата - экономно-легированная сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632-72.

Принимается к установке листовой фильтр под давлением марки МВР3,5-8К по ОСТ 26-01-67-84 (L = 600 мм, В = 600 мм, Н = 1460 мм). Материал деталей, соприкасающихся со средой - экономно-легированная сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632-72.

Плотность реакционной массы с_р.м. найдем из соотношения:

= , (4.2)

гдещ_расп. - массовое содержание расплава в реакционной массе, ед.;

щ_ББСА - массовое содержание ББСА в реакционной массе, ед.;

щ_{р-р ОФК} - массовое содержание р-ра ОФК в реакционной массе, ед.

с_р.м. = = = 986,3 кг/м³.

G_1т = · 1000 = · 1000 = 1070,3 кг.

Полный объем реактора может быть рассчитан по формуле 4.1:

V_1т = 1070,3/986,3 = 1,08 м³.

V_a = (650·1,08·(1+0,05)·14)/(335·24·0,8·1) = 1,6 м³.

V_ГОСТ = 1,6 м³ (D_ГОСТ = 1200 мм, Н = 3240 мм).

Принимается к установке реактор марки 24-1,6-1,0К-Т по ГОСТ 20680-2002. Материал аппарата - высоколегированная сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632-72.

По данным [19] принимается к установке ванна для охлаждения с габаритными размерами 5000Ч500Ч400 мм. Материал - легированная сталь марки 12Х17 по ГОСТ 5632-72.

Полный объем мерника V_мер. может быть рассчитан по формуле [21]:

V_мер. = G_опер./(с_i · ц_мер.) (4.3)

гдеG_опер. - масса операционной загрузки i-го вида сырья в реактор, кг/опер;

с_i - плотность i-го вида сырья, кг/м³;

ц_мер - коэффициент заполнения мерника для i-го вида сырья, доли единицы (как правило, ц_мер ?= 0,9).

V_мер. = 49,0/(1150,0 · 0,9) = 0,047 м³.

Принимается к установке стальной эмалированный мерник V_ст.= 0,16 м³ (на 3 загрузки) (D_ГОСТ = 600 мм, Н = 755 мм) марки СЭн 0,160-1-02-01 по ГОСТ 15150.

Полный объем мерника для раствора ортофосфорной кислоты может быть рассчитан по формуле 4.3:

V_мер. = 31,88/(1016,0 · 0,9) = 0,035 м³.

Принимается к установке стальной эмалированный мерник V_ст.= 0,16 м³ (на 4 загрузки) (D_ГОСТ = 600 мм, Н = 755 мм) марки СЭн 0,160-1-02-01 по ГОСТ 15150.

По данным [19] принимается к установке холодильник (D_ГОСТ = 273 мм, Н = 2140 мм) марки ХНВ-6-16-М1-0/20-1,5-1 по ГОСТ 15120-79.

Принимается приемно-гранулирующее устройство марки ПГУ-В 2,2-120 (L = 500 мм, B = 500 мм, H = 1300 мм).

По данным [19] принимается к установке контейнер для гранулированного полиамида с габаритными размерами 500Ч500Ч400. Материал - Ст3.

Принимается к установке сборник-циклон марки ЦН-15-1400П по ОСТ 26-14-1385-76 (L = 1720 мм, В = 1720 мм, Н = 9470 мм). Материал - углеродистая сталь марки Ст3.

Принимается к установке винтовой питатель типа В1-25 РНК-03

(L = 4360 мм, В = 1260 мм, Н = 969 мм). Материал - легированная сталь марки 08Х17 по ГОСТ 5632-72.

Принимается к установке роторная вакуумная сушилка типа РВ1,2-4ВТ-01 по ОСТ 26-01-78-78 (L = 8110 мм, В = 2140 мм, Н = 3180мм). Материал частей, соприкасающихся с продуктом - экономно-легированная сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72.

По данным [19] принимается к установке полиэтиленовый контейнер для гранулированного полиамида объемом 1,5 м³ с габаритными размерами 500Ч500Ч1200.

Принимается к установке сборник-циклон марки ЦН-15-1400П по

ОСТ 26-14-1385-76 (L = 1720 мм, В = 1720 мм, Н = 9470 мм). Материал - углеродистая сталь марки Ст3.

Часовая производительность, необходимая для обеспечения годового выпуска продукции:

G_час. = G_год/(N·24) = 650000/(335·24) = 81 кг/ч.

Принимается к установке экструдер марки SJ 63/25 с часовой производительностью 120 кг/ч (L = 2070 мм, В = 1000 мм, Н = 1800 мм). Материал частей, соприкасающихся с продуктом - сплав марки Xalloy (47НХМ).

Принимается к установке вакуумный калибратор марки ZDG-63 (L = 6500 мм, В = 450 мм, Н = 1400 мм). Материал частей, соприкасающихся с продуктом - сплав марки Xalloy (47НХМ).

Принимается к установке секция водяного охлаждения марки BLG-63

(L = 6500 мм, В = 450 мм, Н = 1400 мм). Материал частей, соприкасающихся с продуктом - сплав марки Xalloy.

Принимается к установке тянущее устройство марки QYG-63 (L = 1200 мм, В = 1400 мм, Н = 1500 мм).

Принимается к установке маркировочное устройство марки СР1Мi (L = 1050 мм, В = 750 мм, Н = 1700 мм).

Принимается к установке намоточное устройство марки УН-100

(L = 2900 мм, В = 1500 мм, Н = 1700 мм).

4.3 Ведомость-спецификация оборудования

Таблица 4.1. Ведомость-спецификация оборудования

№	Наименование	Кол-во единиц	Материал рабочей зоны	Техническая характеристика
1	Расплавитель 01-1,6-0,4К-Т	1	Сталь 08Х22Н6Т	ГОСТ 20680-2002. Сварной аппарат с эллиптическим днищем и эллиптической отъемной крышкой с гладкой рубашкой. Вместимость аппарата 1,6 м3. Обогрев через рубашку. Аппарат снабжен рамной мешалкой с одной разъемной ступицей. Рабочее давление в корпусе и рубашке 0,4 МПа. Загрузка с помощью вакуума, выгрузка давлением. Частота вращения мешалки от 20 до 70 об/мин. Габаритные размеры: 1620Ч1620Ч3000.
2	Фильтр МВР3,5-8К	1	Сталь 08Х22Н6Т	ОСТ 26-01-67-84. Мешочный (листовой) вертикальный; ручная выгрузка осадка; плоская откидная крышка; внутри корпуса комплект фильтровальных листов, оснащен рубашкой. Площадь поверхности фильтрования 3,5 м2. Герметизированный с обогревом через рубашку. Вместимость 0,08 м3. Рабочее давление в корпусе - 0,6 МПа, в рубашке - 0,3 МПа. Габаритные размеры: 600Ч600Ч1460.
3	Реактор 24-1,6-1,0К-Т	1	Сталь 10Х17Н13М2Т	ГОСТ 20680-2002. Сварной аппарат с коническим днищем, углом при вершине конуса 90є и эллиптической отъемной крышкой, с электронагревателем. Вместимость аппарата 1,6 м3. Аппарат снабжен рамной мешалкой с одной разъемной ступицей. Рабочее давление в корпусе 1,0 МПа. Загрузка давлением и самотеком, выгрузка давлением. Частота вращения мешалки от 20 до 70 об/мин. Габаритные размеры: 1528Ч1528Ч3240.
4	Ванна для охлаждения	1	Сталь 12Х17	Габаритные размеры: 5000Ч500Ч400 мм. Среда: артезианская вода.
5	Мерник для ББСА СЭн 0,063-1-02-01	1	Сталь 08ГТ/ эмаль УЧ 250М	ГОСТ 15150. Мерник стальной эмалированный с нижним сливом, мерным устройством, вместимость 0,063 м3, с эллиптическим днищем и плоской крышкой, высший класс покрытия, универсальное стеклоэмалевое покрытие, вертикальный. Загрузка в ручную, выгрузка самотеком. Габаритные размеры: DГОСТ = 500 мм, Н = 515 мм.
6	Мерник для раствора ОФК СЭн 0,040-1-02-01	1	Сталь 08ГТ/ эмаль УЭС300	ГОСТ 15150. Мерник стальной эмалированный с нижним сливом, мерным устройством, вместимость 0,040 м3, с эллиптическим днищем и плоской крышкой, высший класс покрытия, универсальное стеклоэмалевое покрытие, вертикальный. Загрузка в ручную, выгрузка самотеком. Габаритные размеры: DГОСТ = 400 мм, Н = 515 мм.
7	Холодильник 273 ХНВ-6-16-М1-0/20-1,5-1	1	Сплав М1	ГОСТ 15120-79. Кожухотрубчатый вертикальный одноходовый с неподвижными трубными решетками. Обыкновенное исполнение по температурному пределу. Условное давление в трубах - 6 кгс/см2. Условное давление в кожухе - 16 кгс/см2. Площадь поверхности теплообмена 6 м2. Габаритные размеры: DГОСТ = 273 мм, Н = 2140 мм.
8	Приемно-гранулирующее устройство ПГУ-В2,2-120	1	Сборный	Мощность электродвигателя 2,2 кВт. Производительность 500 кг/ч. Габаритные размеры: 500Ч500Ч1300.
9	Контейнер	1	Сталь 3	Габаритные размеры: 500Ч500Ч400.
10	Сборник-циклон ЦН-15-1400П	1	Сталь 12Х17	ОСТ 26-14-1385-76. Циклон с пирамидальной формой бункера, с углом наклона входного патрубка 15є, правое вращение в улитке. Рабочий объем в улитке 1,42 м3. габаритные размеры: 1720Ч1720Ч9470.
11	Питатель В1-25 РНК-03	1	Сталь 08Х17	Винтовой питатель с диаметром винта 25 см, с ручным регулированием производительности, невзрывозащищенный. Габаритные размеры: 4360Ч1260Ч969.
12	Сушилка РВ1,2-4ВК-01	1	Сталь 12Х18Н10Т	ОСТ 26-01-78-78. Барабанная роторная вакуумная сушилка. Диаметр барабана 1,2 м. Объем камеры 4 м3. Взрывозащищенное исполнение. Рабочее давление 0,0133-0,02 МПа. Оснащена электрообогревом. Рабочая температура 150 єС. Частота вращения ротора 0,105 с-1. Габаритные размеры: 8110Ч2140Ч3180.
13	Контейнер	1	Полиэтилен	Габаритные размеры: 500Ч500Ч1200.
14	Сборник-циклон для гранулята ЦН-15-1400П	1	Сталь 3	ОСТ 26-14-1385-76. Циклон с пирамидальной формой бункера, с углом наклона входного патрубка 15є, правое вращение в улитке. Рабочий объем в улитке 1,42 м3. габаритные размеры: 1720Ч1720Ч9470.
15	Экструдер SJ 63/25	1	Сплав Xalloy	Диаметр шнека 63 мм. Отношение длины шнека к диаметру 25. Частота вращения шнека 10-150 об/мин. Количество зон терморегулирования 4. Регулирование температурного режима по зонам автоматическое. Диапазон регулирования температур 20-350 єС. потребляемая мощность до 60 кВт. Производительность до 120 кг/ч. Габаритные размеры: 2070Ч1000Ч1800.
16	Вакуумный калибратор ZDG-63	1	Сплав Xalloy	Диапазон диаметров труб 15-63 мм. Длина вакуумной камеры 6000 мм. Габаритные размеры: 6500Ч450Ч1400.
17	Секция водяного охлаждения BLG-63	1	Сплав Xalloy	Диапазон диаметров труб 15-63 мм. Длина вакуумной камеры 6000 мм. Габаритные размеры: 6500Ч450Ч1400.
18	Тянущее устройство QYG-63	1	Резина	Диапазон диаметров труб 15-63 мм. Тип - гусеничный. Эффективная длина прижима 1000 мм. Скорость протяжки 0,1-12,0 м/мин. Габаритные размеры: 1200Ч1400Ч1500.
19	Маркировочное устройство СР1Мi	1	Сталь 3	Диапазон маркировки труб с диаметром до 60 мм. Скорость маркировки до 3,3 м/с. Габаритные размеры: 1050Ч750Ч1700.
20	Намоточное устройство УН-100	1	Сталь 3	Скорость наматывания труб 0,1-1,5 мин-1. Длина трубы в бухте 100 м. Габаритные размеры: 2900Ч1500Ч1700.

5. Тепловой расчет

5.1 Тепловой расчет расплавителя (поз. 1)

Общее уравнение теплового баланса можно представить в виде:

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₅ + Q₆,

где Q₁ - теплосодержание смеси исходных веществ при загрузке в реактор, кДж/опер.;

Q₂ - тепло, которое необходимо подвести к реакционной массе или отвести от нее для обеспечения нужного температурного режима;

Q₃ - тепловой эффект процесса, кДж/опер.;

Q₄ - теплосодержание реакционной массы (продуктов реакции) при соответствующей температуре, кДж/опер.;

Q₅ - расход тепла на нагревание реактора, кДж/опер.;

Q₆ - тепловые потери в окружающую среду, кДж/опер.

Q₂ = Q₄ + Q₅ + Q₆ - Q₃ - Q₁.

Тепловой баланс для реактора РПД составлен на одну операционную загрузку реагентов. Тепловой процесс ведется по ступенчатому температурному графику (рис. 5.1).

Рис. 5.1 Температурный график процесса

1 - загрузка исходных веществ (ИВ);

2 - нагревание смеси ИВ;

3 - выдержка смеси ИВ;

4 - выгрузка расплавленной массы.

Составление теплового баланса не требуется.

Общее уравнение теплового баланса принимает следующий вид:

Q₁ + Q₂ = Q₄ + Q₅ + Q₆.

Q₃ = 0, так как на данной стадии химические реакции отсутствуют.

Расчет Q₁ и Q₄

Расчет величин Q₁ и Q₄ производится по общей формуле:

Q_i = ?G_i · C_i · T_i,

где G_i - масса i-го вещества, кг/опер.;

C_i - удельная теплоемкость i-го вещества, кДж/(кг·К);

T_i - температура i-го вещества, К.

Q₁ = G_Д · C_Д · T_Д + G_АК · C_АК · T_АК.

Q₄ = G_р. · C_р. · T_р..

Удельная теплоемкость додекалактама [22]: C_Д = 3244 Дж/(кг·К).

Удельная теплоемкость адипиновой кислоты [23]: C_АК = 2580 Дж/(кг·К). Удельная теплоемкость расплава [22]: C_расп. = 3120 Дж/(кг·К).

Q₁ = (1074,00 · 3244 · 293 + 3,22 · 2580 · 293)/10⁶ = 1023,3 МДж/опер.

Q₄ = 1077,22 · 3120 · 433/10⁶ = 1455,4 МДж/опер.

Расчет Q₆

Тепловые потери в окружающую среду находятся по формуле:

Q₆ = б_возд·F_из·ф·(t_из -t_возд),

где б_возд - коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху, учитывающий передачу тепла как конвекцией, так и лучеиспусканием, Вт/(м²·К);

F_из - площадь поверхности изоляции реактора, через которую тепло теряется в окружающую среду, м²;

ф - продолжительность тепловой ступени процесса, ч;

t_из - температура наружной поверхности тепловой изоляции (стекловата), 40 ^оС;

t_возд - температура окружающей среды, 20 ^оС.

б_возд = 9,74 + 0,07·(t_из - t_возд) = 11,14 Вт/(м²·К) [23].

Также Q₆ равно:

Q₆ = k_т · F_из · ф · (t₁ - t_возд),

где k _т - общий коэффициент теплопередачи от теплоносителя к

воздуху, Вт/(м²·К);

t₁ - температура теплоносителя, ^оС.

Тогда:

k_т = б_возд · = 11,14 · = 0,97 Вт/(м²·К).

С другой стороны:

k_т = ,

где б_тепл. - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке рубашки аппарата, 1745 Вт/(м²·К) [24];

д_руб - толщина стенки рубашки аппарата, 0,006 м;

д_из - толщина изоляции, м;

л_руб - теплопроводность материала стенки рубашки аппарата, 46,5 Вт/(м·К) [23];

л_из - теплопроводность материала изоляции (стекловата),

0,05 Вт/(м·К) [23].

Рассчитаем толщину слоя изоляции:

д_из = () · л_из = () · 0,05 = 0,047 м.

Рассчитаем поверхность изоляции:

F_из = F_ц. + F_дн..

F_ц. = 2рR_изH_из = 2 · 3,14 · 0,703 · 0,787 = 3,47 м².

F_дн. = р · ( + ) = 3,14 · (0,703² + 0,397²) = 2,05 м².

F_из = 3,47 + 2,05 = 5,52 м².

Плотность материала изоляции (стекловата): с_из = 200 кг/м³ [23].

Объем изоляции:

V_из = F_из · д_из = 5,52 · 0,047 = 0,26 м³.

Масса изоляции:

G_из = V_из · с_из = 0,26 · 200 = 52 кг.

Q₆ = 11,14 · 5,52 · 1 · (40-20) ·3600/10⁶ = 4,4 МДж/опер. Расчет Q₅

Q₅ = У G_i · C_i · (t_к - t_н),

где G_i - масса отдельных частей аппарата и изоляции, кг;

C_i - удельная теплоемкость материалов частей аппарата и изоляции, кДж/(кг·К);

t_к - конечная температура i-й части аппарата и изоляции, ^оС;

t_н - начальная температура i-й части аппарата и изоляции, ^оС.

Схема теплопередачи от теплоносителя через стенку рубашки и изоляцию к окружающей воздушной среде и через стенку корпуса аппарата к нагреваемой массе представлена на рисунке 5.2.

Рис. 5.2 Схема теплопередачи

t₁ - температура теплоносителя;

t₂ - температура наружной поверхности стенки корпуса аппарата;

t₃ - температура внутренней поверхности стенки корпуса аппарата;

t_н.м. - температура нагреваемой массы.

t_из - температура наружной поверхности теплоизоляции;

t_возд - температура окружающей среды;

- температура внутренней поверхности стенки рубашки аппарата;

- температура наружной поверхности стенки рубашки аппарата.

Общий коэффициент теплопередачи от теплоносителя к нагреваемой массе:

К = ,

где б_тепл. - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке корпуса аппарата, 1745 Вт/(м²·К) [24];

д_ст - толщина стенки корпуса аппарата, 0,008 м;

л_ст - теплопроводность материала стенки корпуса аппарата, 46,5 Вт/(м·К);

б_н.м. - коэффициент теплопередачи от стенки корпуса аппарата к нагреваемой массе, 874 Вт/(м²·К) [23].

К = = 529 Вт/(м²·К).

С другой стороны:

К = б_тепл. · .

Тогда температура t₂ будет равна:

t₂ = t₁ - = 250 - = 222,7 єС.

С другой стороны:

К = _. · .

Тогда температура t₃ будет равна:

t₃ = t₂ - = 222,7 - = 214,5 єС.

Общий коэффициент теплопередачи от теплоносителя к воздуху:

К' = = = 0,97 Вт/(м²·К).

С другой стороны:

К'= б_тепл. · .

Тогда температура будет равна:

= t₁ - = 250 - = 249,87 єС.

С другой стороны:

К'= _. · .

Тогда температура будет равна:

= - = 249,87 - = 249,84 єС.

Масса корпуса аппарата [19]: G_к = 448 кг.

Масса рубашки аппарата [19]: G_р. = 241 кг.

Масса мешалки равна [19]: G_меш. = 154,4 кг.

Q₅ = У G_i · C_i · (t_к - t_н) = {G_к · C_к · ( - t_н) + G_р. · C_р · ( - t_н) +

+ G_из · C_из · ( - t_н) + G_меш. · C_меш. · (t_н.м. - t_н) = 448 · 0,5 · ( - 20) + 241 · 0,5 · ( - 20) + 52 · 1,05 · ( - 20) +

+ 154,4 · 0,5 · (160 - 20)}/10³ = 88,8 МДж/опер.

Расчет Q₂

Q₂ = Q₄+Q₅+Q₆ - Q₁ = 1455,4 + 88,8 + 4,4 - 1023,3 = 525,3 МДж/опер.

Общее уравнение теплового баланса принимает следующий вид: Q₂ = Q₆.

Расчет Q₆

Q₆ = 11,14 · 5,52 · 0,25 · (40-20) · 3600/10⁶ = 1,1 МДж/опер.

Расчет Q₂

Q₂ = Q₆ = 1,1 МДж/опер.

Общее уравнение теплового баланса принимает следующий вид: Q₂ = Q₆.

Расчет Q₆

Q₆ = 11,14 · 5,52 · 0,3 · (40-20) · 3600/10⁶ = 1,3 МДж/опер.

Расчет Q₂

Q₂ = Q₆ = 1,3 МДж/опер.

Достаточность поверхности теплопередачи определяется следующим выражением и проверяется для каждой ступени процесса:

F_расч.= ,

где К - общий коэффициент теплопередачи от теплоносителя к нагреваемой массе, кДж/(м²·ч·К);

Дt_ср. - средняя разность температур теплоносителя и реакционной массы, єС;

ф - продолжительность процесса, ч.

Расчетное значение поверхности теплопередачи F_расч. для корпуса аппарата не должно превышать фактическую геометрическую поверхность теплопередачи корпуса F_геом. (5,52 м²).

Для ступени 2

Нагревание РПД жидким теплоносителем (жидкой дифенильной смесью) имеет свою особенность: непостоянство конечной температуры жидкого теплоносителя (на выходе из теплообменного устройства). Поэтому расчет Дt_ср. производят по формуле [21]:

Дt_ср. = · (),

где A = (T₁ - t₂₎/(T₂ - t₂);

t₁ - начальная температура реакционной массы, єС;

t₂ - конечная температура реакционной массы, єС;

T₁ - начальная температура жидкого теплоносителя, єС;

Т₂ - конечная температура теплоносителя, єС.

Принимается условие: T₂ > t₂.

А = (250-160)/(200-160) = 2,25.

Дt_ср. = · () = 102 єС.

F_расч.= = 2,7 м².

F_расч. < F_геом.

Для ступени 3

Дt_ср. = (T₁ + t₂)/2= (250 + 160)/2 = 205 єС.

F_расч.= = 0,011 м².

F_расч. < F_геом.

Для ступени 4

Дt_ср. = (T₁ + t₂)/2= (250 + 160)/2 = 205 єС.

F_расч.= = 0,011 м².

F_расч. < F_геом.

Расход теплоносителя на обогрев аппарата определяется по формуле [21]:

G_тепл. = ,

где Т_2ср. - средняя за процесс температура теплоносителя на выходе из рубашки, Т_2ср = Т₁ - Дt_ср·lnА, єС; с_тепл. - удельная теплоемкость жидкого теплоносителя, 2,218 кДж/(кг·єС) [25].

Для ступени 2

Т_2ср = 250 - 102 · ln2,25 = 167,3 єС.

G_тепл. = = 2863,8 кг/опер.

Для ступени 3

Т_2ср = 250 - 205 · ln2,25 = 84 єС.

G_тепл. = = 3,0 кг/опер.

Для ступени 4

Т_2ср = 250 - 205 · ln2,25 = 84 єС.

G_тепл. = = 3,5 кг/опер.

Суммарный расход жидкого даутерма А составляет:

= 2863,8 + 3,0 + 3,5 = 2870,3 кг/опер.

В результате расчета теплового баланса расплавителя была выявлена достаточность поверхности теплопередачи для обеспечения теплового режима на каждой ступени процесса. Также был определен общий расход теплоносителя (дифенильной смеси) на одну операционную загрузку, который составил 2870,3 кг.

5.3 Тепловой расчет реактора (поз. 3)

Общее уравнение теплового баланса можно представить в виде:

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₅ + Q₆,

где Q₁ - теплосодержание смеси исходных веществ при загрузке в реактор, кДж/опер.;

Q₂ - тепло, которое необходимо подвести к реакционной массе или отвести от нее для обеспечения нужного температурного режима, кДж/опер.;

Q₃ - тепловой эффект процесса, кДж/опер.;

Q₄ - теплосодержание реакционной массы (продуктов реакции) при соответствующей температуре, кДж/опер.;

Q₅ - расход тепла на нагревание реактора, кДж/опер.;

Q₆ - тепловые потери в окружающую среду, кДж/опер..

Q₂ = Q₄ + Q₅ + Q₆ - Q₃ - Q₁.

Тепловой баланс для реактора РПД составлен на одну операционную загрузку реагентов. Тепловой процесс ведется по ступенчатому температурному графику (рис. 5.2).

Рис. 5.3 Температурный график процесса

1 - нагревание реакционной смеси;

2 - выдержка (химическая реакция);

3 - сброс давления в аппарате;

4 - дегазация (удаление влаги);

5 - выгрузка реакционной массы.

Общее уравнение теплового баланса принимает следующий вид:

Q₁ + Q₂ = Q₄ + Q₅ + Q₆.

Q₃ = 0, так как на данной стадии химические реакции отсутствуют.

Расчет Q₁ и Q₄

Расчет величин Q₁ и Q₄ производится по общей формуле:

Q_i = ?G_i · C_i · T_i.

Q₁ = G_расп. · C_расп. · T_расп. + G_ОФК · C_ОФК · T_ОФК + · _. · ,

где C_расп. - удельная теплоемкость расплава, 3,12 кДж/(кг·К) [22];

C_ОФК - удельная теплоемкость ОФК, 4,07 кДж/(кг·К) [26];

- удельная теплоемкость воды, 4,2 кДж/(кг·К) [23].

Q₁ = (1070,76 · 3,12 · 473 + 2,14 · 4,07 · 293 + 53,38 · 4,2 · 293)/3600 =

= 458 кВт·ч/опер.

Q₄ = G_расп. · C_расп. · T_расп. + G_ОФК · h_ОФК + · ,

где - масса испаряющейся воды, кг;

- удельная теплота парообразования воды, 1528 кДж/кг [23];

h_ОФК - удельная теплота разложения ОФК, 13235 кДж/кг [26].

Q₄ = (1082,44 · 3,12 · 553 + 2,14 · 13235 + 41,70 · 1528)/3600 =544 кВт·ч/опер.

Расчет Q₆

Тепловые потери в окружающую среду находятся по формуле:

Q₆ = б_возд·F_из·ф·(t_из -t_возд),

С другой стороны:

Q₆ = k_расп·F_из·ф·(t_расп -t_возд),

где k_расп - общий коэффициент теплопередачи от расплава к воздуху, Вт/(м²·К); t_расп - температура расплава, ^оС.

Тогда:

k_расп = б_возд · = 11,14 · = 0,85 Вт/(м²·К).

Также:

k_расп = ,

где б_расп - коэффициент теплопередачи от расплава к воздуху, 270 Вт/(м²·К) [23];

д_ст - толщина стенки корпуса аппарата, 0,01 м;

д_из - толщина изоляции, м;

л_ст - теплопроводность материала стенки аппарата, 46,5 Вт/(м·К);

л_из - теплопроводность материала изоляции (стекловата),

0,05 Вт/(м·К) [23].

Рассчитаем толщину слоя изоляции:

д_из = () · л_из =

= () · 0,05 = 0,054 м.

Рассчитаем поверхность изоляции:

F_из = F_ц + F_ц.к. + F_к.

F_ц = 2рR_изH_из = 2 · 3,14 · 0,664 · 0,708 = 2,95 м².

F_ц.к. = 2рR_{ц.к. из}H_{ц.к. из} = 2 · 3,14 · 0,664 · 0,1 = 0,42 м².

F_к = р(R₁ + R₂) · l = р(R₁ + R₂) · (H²+(R₁ - R₂)²)^0,5 = 3,14 · (0,664 + 0,111) · (0,56² + (0,664 - 0,111)²)^0,5 = 1,92 м².

F_из =2,95 + 0,42 + 1,92 = 5,29 м².

Плотность материала изоляции (стекловата): с_из = 200 кг/м³ [23].

Объем изоляции:

V_из = F_из · д_из = 5,29 · 0,054 = 0,29 м³.

Масса изоляции:

G_из = V_из · с_из = 0,29 · 200 = 58 кг.

Q₆ = 11,14 · 5,29 · 3 · (40-20)/10³ = 3,5 кВт·ч/опер.

Расчет Q₅

Q₅ = G_i · C_i · (t_к - t_н),

где G_i - масса отдельных частей аппарата и изоляции, кг;

C_i - удельная теплоемкость материалов частей аппарата, кДж/(кг·К);

t_к - конечная температура i-й части аппарата, ^оС;

t_н - начальная температура i-й части аппарата, ^оС.

Масса корпуса аппарата [19]: G_к = 475,8 кг.

Масса мешалки равна [19]: G_меш. = 181,1 кг.

Q₅ = У G_i · C_i · (t_к - t_н) = G_к · C_к · (t_расп. - t_н) + G_из · C_из · ( - t_н) +

+ G_меш. · C_меш. · (t_расп. - t_н) = 292,7 · 0,5 · (280 - 200) + 58 · 1,05 Ч

Ч ( - ) + 181,1 · 0,5 · (280 - 200) = 21388 кДж/опер =

= 5,9 кВт·ч/опер.

Расчет Q₂

Q₂ = 544,0 + 5,9 + 3,5 - 458,0 = 95,4 кВт·ч/опер.

Общее уравнение теплового баланса принимает следующий вид:

Q₂ + Q₃ = Q₆.

Расчет Q₃

По данным [3,5] известно, что тепловой эффект процесса полимеризации додекалактама равен нулю, т.е. Q₃ = 0.

Расчет Q₆

Q₆ = 11,14 · 5,29 · 2 · (40-20)/10³ = 2,4 кВт·ч/опер.

Расчет Q₂

Q₂ = Q₆ = 2,4 кВт·ч/опер.

Общее уравнение теплового баланса принимает следующий вид:

Q₂ = Q₆.

Расчет Q₆

Q₆ = 11,14 · 5,29 · 2 · (40-20)/10³ = 2,4 кВт·ч/опер.

Расчет Q₂

Q₂ = Q₆ = 2,4 кВт·ч/опер.

Общее уравнение теплового баланса принимает следующий вид:

Q₁ + Q₂ = Q₄ + Q₆.

Расчет Q₁ и Q₄

Q₁ = G_ПА · C_ПА · T_ПА + G_ББСА · C_ББСА · T_ББСА,

где С_ББСА - удельная теплоемкость ББСА, 2,391 кДж/(кг·К) [20];

C_ПА - удельная теплоемкость ПА12, 1,6 кДж/(кг·К) [18].

Q₁ = (1082,44 · 1,6 · 533 + 85,33 · 2,391 · 293)/3600 = 273,0 кВт·ч/опер.

Q₄ = G_Пл. · C_Пл. · T_Пл.,

где C_Пл. - удельная теплоемкость ПА12Э, 1,9 кДж/(кг·К) [18].

Q₄ = (1167,77 · 1,9 · 533)/3600 = 328,5 кВт·ч/опер.

Расчет Q₆

Q₆ = 11,14 · 5,29 · 4 · (40-20)/10³ = 4,7 кВт·ч/опер.

Q₂ = Q₄ + Q₆ - Q₁ = 328,5 + 4,7 - 273,0 = 60,2 кВт·ч/опер.

Составление теплового баланса не требуется.

Расход электроэнергии на обогрев аппарата определяется по формуле:

А = Q₂/ ф,

где

А - расход электроэнергии, кВт;

ф - продолжительность стадии процесса, ч.

Для ступени 1:

А₁ = 95,4/3 = 31,8 кВт/опер.

Для ступени 2:

А₂ = 2,4/2 = 1,2 кВт/опер.

Для ступени 3:

А₃ = 2,4/2 = 1,2 кВт/опер.

Для ступени 4:

А₄ = 60,2/4 = 15,05 кВт/опер.

Суммарный расход электроэнергии:

А_У = А₁ + А₂ + А₃ + А₄ = 31,8 + 1,2 + 1,2 + 15,05 = 49,25 кВт/опер.

В результате расчета теплового баланса реактора был определен общий расход электроэнергии на одну операционную загрузку.

5.4 Тепловой расчет экструдера

Общее уравнение теплового баланса можно представить в виде:

Q₁ + Q₂ = Q₃ + Q₄,

где Q₁ - количество тепла, подводимое к материалу за счет работы экструдера;

Q₂ - количество тепла, подводимое к материалу за счет теплоносителя;

Q₃ - тепло, уносимое материалом;

Q₄ - потери тепла за счет конвекции и излучения.

Q₂ = Q₃ + Q₄ - Q₁

Тепловой баланс для экструдера составляется на часовую производительность.

Расчет Q₁

Q₁ = N_ч · ?,

где N_ч - мощность экструдера, кВт;

? - КПД привода, 0,8 - 0,85.

N_д = 0,00353 · D² · n,

где D - диаметр червяка, см;

n - частота оборотов червяка, мин^-1.

Диаметр червяка: D = 63 мм.

Частота оборотов червяка: n = 100 мин^-1.

N_д = 0,00353 · 6,3² · 100 = 14,0 кВт.

Q₁ = 14,0 · 0,8 = 11,2 кВт.

Расчет Q₃

Q₃ = G_э · c_ПА · ДТ_ПА,

где G_э - производительность экструдера, кг/ч;

c_ПА - удельная теплоемкость полиамида, 1,9 кДж/(кг· єС) [18];

ДТ_ПА - интервал изменения температуры полиамида в течении процесса, єС.

Производительность экструдера: G_э = 120 кг/ч.

Температура материала при загрузке: Т_н = 20 єС.

Температура материала на выходе из экструдера: Т_к = 220 єС.

Q₃ = 120 · 1,9 · (220 - 20)/3600 = 12,7 кВт.

Расчет Q₄

С одной стороны:

Q₄ = б_возд · F_из · (t_из -t_возд),

где б_возд - коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху, учитывающий передачу тепла как конвекцией, так и лучеиспусканием, Вт/(м²·К);

F_из - площадь поверхности изоляции материального цилиндра, через которую тепло теряется в окружающую среду, м²;

t_из - температура наружной поверхности тепловой изоляции (стекловата), 40 ^оС;

t_возд - температура окружающей среды, 20 ^оС.

б_возд = 9,74 + 0,07·(t_из - t_возд) = 11,14 Вт/(м²·К) [23].

С другой стороны:

Q₄ = k_ПА · F_из · (t₁ - t_возд),

где k _ПА - общий коэффициент теплопередачи от полиамида к

воздуху, Вт/(м²·К);

t₁ - температура полиамида, ^оС.

Тогда:

k_ПА = б_возд · = 11,14 · = 1,11 Вт/(м²·К).

С другой стороны:

k_ПА = ,

где б_ПА - коэффициент теплоотдачи от полиамида к стенке аппарата, 270 Вт/(м²·К) [23];

д_ст. - толщина стенки материального цилиндра, 0,04 м;

д_из - толщина изоляции, м;

л_ст. - теплопроводность материала стенки материального цилиндра, 46,5 Вт/(м·К) [23];

л_из - теплопроводность материала изоляции (стекловата), 0,05 Вт/(м·К) [23]. Рассчитаем толщину слоя изоляции:

д_из = () · л_из = () · 0,05 = 0,040 м.

Рассчитаем поверхность изоляции:

F_из = р · D_из · l,

где D_из - диаметр материального цилиндра экструдера с изоляцией, м;

l - длина материального цилиндра экструдера, l = 25D, м.

D_из = D + 2 · д_ст. + 2 · д_из.

F_из = 3,14 · (0,063 + 2 · 0,040 + 2 · 0,040) · 25 · 0,063 = 1,1 м²_.

Тогда:

Q₄ = 11,14 · 1,1 · (40 - 20)/1000 = 0,25 кВт.

Расчет Q₂

Q₂ = Q₃ + Q₄ - Q₁ = 12,7 + 0,25 - 11,2 = 1,75 кВт.

В результате расчета теплового баланса экструдера был определен общий расход электроэнергии на часовую производительность, который составил 1,75 кВт.

6. Автоматизация производства

Под автоматизацией понимается применение технических средств и информационных технологий, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в решении различных задач контроля и управления [27].

Внедрение автоматизации обеспечивает дальнейший прогресс области и высокие темпы роста производительности труда.

Комплексы технических средств, позволяющие реализовать рассматриваемые задачи, называются системами автоматизации. Выделяют две группы средств автоматизации:

· технические средства информационного обеспечения, к которым относятся измерительные преобразователи, устройства преобразования величин и сигналов, первичной обработки, отображения и хранения собираемых исходных данных;

· основные средства автоматизации - регуляторы, устройства оперативного управления (блоки ручного управления, индикаторы положения исполнительного механизма), преобразователи командных сигналов.

Для поддержания регулируемого параметра на заданном значении или изменение его по заранее намеченной программе используются системы автоматического регулирования.

Одноконтурная система автоматического регулирования (САР) состоит из следующих элементов:

- объекта регулирования;

- датчика;

- измерительного прибора;

- регулятора;

- исполнительного механизма;

- регулирующего органа.

Основная цель автоматизации - обеспечение наилучшего качества регулирования. Каждый агрегат оснащается необходимым минимумом приборов и регуляторов. Отсутствие необходимых замеров и узлов регулирования затрудняет ведение технологического процесса, а избыток их увеличивает капиталовложения, усложняет условия эксплуатации аппаратуры, уменьшает в целом эффективность автоматики.

Задача сводится к тому, чтобы выбрать автоматический регулятор, который при оптимальных его настройках на данном объекте и наиболее тяжелых возмущениях обеспечил бы наименьшую величину максимального динамического отклонения и минимум перерегулирования при минимальном времени регулирования.

В производстве трубок на основе полиамида ПА12Э автоматически контролируются температура, давление, время [19].

Характеристика средств измерений приведена в таблице 6.1.

Таблица 6.1. Характеристика средств измерений

Наименование средств измерений	Диапазон показаний	Цена деления	Класс точности	Назначение средства измерения
Устройство контроля температуры восьмиканальное с аварийной сигнализацией ОВЕН УКТ38-Щ4	От -50 до +200 єС	0,1 єС	± 0,5%	Для регистрации и вывода на дисплей температуры теплоносителя, расплава, реактора, зон экструдера, головки, сушки; давления в реакторе.
Часы В76СМ-6	От 0 до 99 с	1 с	± 1	Для измерения времени расплавления додекалактама и времени выдержки реакционной массы в реакторе
Манометр 232.50 Wika	От 0 до 50 кгс/см2	0,5 кгс/см2	1 %	Для измерения давления в расплавителе и реакторе
Термодат-16Е3	От -270 до 900 єС	0,1 єС	0,1 %	Для регистрации и вывода на дисплей температуры реакционной массы в реакторе
Штангенциркуль ШЦЦ-150-0,01 электронный	От 0 до 150 мм	0,01 мм	1	Для измерения наружного диаметра трубки
Стенкомер индикаторный С10А	От 0 до 10 мм	0,01 мм	± 0,01	Для измерения толщины стенки трубки
Весы платформенные ВПС-0,5	От 2 до 500 кг	0,1 кг	± 0,1	Для взвешивания исходных веществ и готовых бухт

7. Безопасность жизнедеятельности

7.1 Введение

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) как научно-техническая дисциплина изучает опасности, угрожающие человеку в среде обитания, закономерности их проявления в целях разработки комплексной системы мер по защите человека и среды обитания от природных опасностей или формируемых в процессе деятельности человека [28]; это система знаний, направленных на обеспечение безопасности и сохранение здоровья человека в производственной и непроизводственной среде с учетом влияния человека на среду обитания [28]. БЖД является комплексной дисциплиной, опирающейся на достижения как фундаментальных, так и прикладных научных и научно-технических дисциплин.

Разработка данного раздела выпускной квалификационной работы позволяет нам получить следующие знания: теоретические основы БЖД в системе "человек - среда обитания"; правовые, нормативно-технические и организационные основы БЖД; основы физиологии и рациональные условия деятельности; анатомо-физиологические последствия воздействия на человека травмирующих, вредных и поражающих факторов, их идентификацию; средства и методы повышения безопасности и экологичности технических систем и технологических процессов; разработка мероприятий по устойчивому функционированию производственных объектов в чрезвычайных ситуациях; теоретические основы прогнозирования чрезвычайных ситуаций и разработки моделей их последствий.

Особую значимость вопросы БЖД имеют в химической промышленности, где широко применяются вредные для здоровья человека, ядовитые, токсичные, пожаровзрывоопасные вещества.

Предприятие по производству полиамидных трубок представляет собой: цех с определенной степенью взрыво- и пожароопасности; производство, на котором применяют вредные порошкообразные вещества (щ-додекалактам, адипиновая кислота), вредные жидкости (ортофосфорная кислота, N-бутил-бензолсульфамид), горючие вещества (даутерм А).

В тоже время, производство трубок несет в себе потенциальную опасность профессиональных заболеваний и отравлений работающих. В процессе труда многие из них соприкасаются с химическими веществами, имеющими те или иные токсические свойства. Под воздействием вредных веществ, проникающих в организм человека через органы дыхания, пищеварительный тракт или кожный покров, в организме могут происходить различные нарушения. Эти нарушения проявляются в виде острых и хронических отравлений.

7.2 Вредные и опасные факторы на проектируемом предприятии и безопасность труда

Производство полиамидных трубок связано с воздействием на работающих ряда вредных и опасных производственных факторов, таких как: электрический ток, производственный шум, вредные и токсичные вещества (при нарушении режима переработки), которые в ряде случаев взрывопожароопасны. Поэтому при разработке проекта необходимо создать безвредные и безопасные условия труда для рабочих, а также обеспечить защиту окружающей среды от вредных выбросов.

Опасный производственный фактор - это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме, острому отравлению или другому внезапному резкому ухудшению здоровья или смерти, согласно ГОСТ 12.0.002-80 ССБТ [29]. Характерной особенностью опасных факторов является внезапность (быстрота) возникновения. К опасным производственным факторам следует отнести, например:

§ электрический ток определенной силы;

§ раскаленные тела;

§ возможность падения с высоты самого работающего либо различных деталей и предметов;

§ оборудование, работающее под давлением выше атмосферного, и т.д. [30].

Вредный производственный фактор - производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях может привести к заболеванию, снижению работоспособности и (или) отрицательному влиянию на здоровье потомства, согласно ГОСТ 12.0.002-80 ССБТ [29]. Характерная особенность: в зависимости от количественной характеристики (уровня, концентрации и др.) и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным. К вредным производственным факторам относятся:

§ неблагоприятные метеорологические условия;

§ запыленность и загазованность воздушной среды;

§ воздействие шума, инфра- и ультразвука, вибрации;

§ наличие электромагнитных полей, лазерного и ионизирующих излучений и др. [30].

Согласно ГОСТ 12.0.002-80 ССБТ [29] безопасные условия труда (безопасность труда) - состояние условий труда, при которых воздействие на работающего опасных и вредных производственных факторов исключено или воздействие вредных производственных факторов не превышает предельно допустимых значений.

Микроклимат производственных помещений - это метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ [31] показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются: температура воздуха; относительная влажность воздуха; скорость движения воздуха; интенсивность теплового облучения. В данном процессе основное влияние на формирование микроклимата и образование явного избытка тепла оказывают расплавитель, реактор, сушилка, экструдер, электронагреватели.

Для создания нормальных условий труда в производственных помещениях обеспечивают нормативные значения параметров микроклимата. Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, а допустимые устанавливают раздельно для постоянных и непостоянных рабочих мест, в тех случаях, когда по технологическим, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы.

При нормировании метеорологических условий в производственных помещениях учитывают время года и физическую тяжесть выполняемых работ. Работы, выполняемые на экструдере и экструзионной линии в целом, относятся к работам средней тяжести - категории IIб. К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 201 - 250 ккал/ч (233 - 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением.

Поэтому, при организации производства полиамидных трубок необходимо учесть и соблюдать все требования и нормы по ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ [31] для данной категории работ, чтобы обеспечить оптимальные микроклиматические условия в цехе. Основные нормы и требования к микроклимату для данной категории работ представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Оптимальные и допустимые метеорологические условия в рабочей зоне производственных помещений для холодного и теплого периодов года

Категория работ	Температура воздуха, єС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
	Оптимальная	Допустимая	Оптимальная на рабочих местах постоянных и непостоянных, не более	Допустимая на рабочих местах постоянных и непостоянных, не более	Оптимальная, не более	Допустимая на рабочих местах постоянных и непостоянных
		верхняя граница	нижняя граница
		на рабочих местах
		постоянных	непостоянных	постоянных	непостоянных
II б	холодный период
	17-19	21	23	15	13	40-60	75	0,2	не более 0,4
	теплый период
	20-22	27	29	16	15	40-60	70 (при 25 єС)	0,3	0,2-0,5

Для обеспечения благоприятных метеорологических условий предусмотрены следующие мероприятия:

· теплоизоляция оборудования, аппаратов, выделяющих тепло. Теплоизоляция должна быть сделана таким образом, чтобы температура наружных стенок теплоизлучающего оборудования не превышала 40 ^оС;

· вентиляция. Основное требование ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ [31] - работа вентиляционных систем должна создавать на постоянных рабочих местах, в рабочей и обслуживаемой зонах помещений метеорологические условия и чистоту воздушной среды, соответствующие действующим санитарным нормам;

· уменьшение времени контакта работающих с нагревающим микроклиматом, соблюдение обоснованного режима труда и отдыха (защита временем): сокращенный рабочий день, дополнительные перерывы. Для отдыха рабочих в горячих цехах используют специальные кабины или комнаты отдыха с радиационным охлаждением, куда подается охлажденная, подсоленная (0,3 % NaCl) газированная вода с добавлением витаминов;

· применение средств индивидуальной защиты (спецодежда из хлопчатобумажных, суконных и штапельных тканей, войлочные шляпы и др.).

Вентиляцией называется регулируемое перемещение воздушных масс в целях замены воздуха, загрязненного избыточным теплом и вредными веществами, чистым с необходимой температурой и влажностью [32].

Основное назначение вентиляции - создавать, поддерживать в производственном помещении воздушную среду, соответствующую санитарным нормам. Общие требования к системам вентиляции и кондиционирования воздуха изложены в ГОСТ 12.4.021-75 ССБТ [33].

Так как производственное помещение будет арендоваться, то оно уже оснащено общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией, при которой смена воздуха происходит во всем объеме помещения, в котором кратность воздухообмена К=9. Поэтому, необходимо будет организовать местную вентиляцию, предназначенную для отсоса избыточного тепла, газов, паров и пыли в местах их образования и удаления их из помещения.

Естественная вентиляция осуществляется проветриванием через окна, форточки и проемы.

Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств транспорта сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, негативно влияющих на состояние здоровья работающих. С точки зрения безопасности труда шум и вибрация - одни из наиболее распространенных вредных производственных факторов на производстве, которые при определенных условиях могут выступать как опасные производственные факторы.

Шум - это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека [30].

Частотный диапазон слышимых человеком звуков - от 16 до 20000 Гц. Звук с частотой ниже 16 Гц называют инфразвуком, выше 20000 Гц - ультразвуком (до 10⁹ Гц), в диапазоне 10⁹ - 10¹³ Гц - гиперзвуком.

Поскольку органы слуха человека обладают неодинаковой чувствительностью к звуковым колебаниям различной частоты, при гигиенической оценке шума весь частотный диапазон от 16 до 20000 Гц разбивают на октавные полосы (октавы).

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ [34], весь частотный диапазон слышимых звуков разбит на 9 октавных полос: 22-44, 44-88, 88-177, 177-355, 355-710, 710-1420, 1420-2840, 2840-5680, 5680-11360 Гц со среднегеометрическими частотами соответственно: 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Шум классифицируется:

· по характеру спектра:

- широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

- тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона.

· по временным характеристикам:

- постоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену)изменяется во времени не более чем на 5 дБА;

- непостоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБА.

Основной документ на нормирование шума на производстве является СанПиН 3223-85 [35]. Шумы небольшой интенсивности, порядка 50-60 дБА, негативно воздействуют на нервную систему человека, вызывают бессонницу, неспособность сосредоточиться, что ведет к снижению производительности труда и повышает вероятность возникновения несчастных случаев на производстве. Если шум постоянно действует на человека в процессе труда, то могут возникнуть различные психические нарушения, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и кожные заболевания, тугоухость.

Последствия воздействия шума небольшой интенсивности на организм человека зависят от ряда факторов, в том числе возраста и состояния здоровья работающего, вида трудовой деятельности, психологического и физического состояния человека в момент действия шума и ряда других факторов. При постоянном воздействии шума на организм человека могут возникнуть патологические изменения, называемые шумовой болезнью, которая является профессиональным заболеванием.

Вибрация определяется как движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений по крайней мере одной координаты [30].