Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Разработка методики исследования высокоэнергетических материалов на базе нанодисперсных компонентов

Разработка методики исследования высокоэнергетических материалов на базе нанодисперсных компонентов

Обоснование возможности использования наночастиц как компонентов высокоэнергетических материалов. Характеристики наночастиц, описывающие дисперсность, состав, структуру. Разработка расчетных средств и методик для прогнозирования калорийности ВЭМ.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 09.03.2012
Размер файла 1,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Е = 8.1?103 кДж/кг

С учетом того, что для определения теплового эффекта сжигается 1 г топлива, правый предел измерения должен быть не менее 8.1?103 кДж/кг Ч10-3кг = 8.1 кДж

Рассмотрим несколько калориметров, удовлетворяющих этому условию:

Таблица 5.2 Основные технические характеристики калориметров

Характеристики:

Параметры

ТА-5«Тантал» (Россия)

В-08 МА (Казахстан)

IKA C 5000 (Германия)

Диапазон измерения, кДж

40

15

40

Разрешающая способность при измерении температуры, оС

0.00001

0.0015

0.0001

Длительность измерения, мин

23

30

15

Погрешность измерения, %

0.1

0.1

0.2

Диапазон температуры окружающей среды, єС

18 - 8

25 - 30

20 - 25

Потребляемая мощность не более, Вт

200

600

1300

Габаритные размеры, мм;

- высота

430

500

310

- ширина

330

270

490

- длина

290

800

460

Масса калориметрического блока не более, кг

20

55

61

Все три прибора могут быть использованы для определения калорийности выбранного ВЭМ, так как диапазон их измерения позволяет это сделать. Длительность измерения самая маленькая у немецкого калориметра IKA C 5000, самая высокая у В-08 МА, однако оба прибора в 2 раза превосходят IKA C 5000 по такому важному критерию, как погрешность измерения. Из чего следует, что определение калорийности с помощью данного прибора нежелательно, так как точность очень важна для экспериментального исследования. Сравнивая приборы по массе, потребляемой мощности, габаритам, условиям эксплуатации, приходим к выводу, что среди перечисленного оборудования более экономично, надежно и просто будет применять калориметр ТА-5 «Тантал». С помощью этого прибора и будем проводить опыт.

Описание

Калориметр ТА-5 "ТАНТАЛ" представляет собой прецизионное средство измерения со встроенным процессором, позволяющим полностью осуществлять управление процессом измерения теплоты сгорания топлива, информировать оператора о протекании процесса измерения, обрабатывать данные измерений с внесением дополнительных параметров для расчета теплот сгорания топлив в рабочем состоянии, печатать протокол результатов опыта, сохранять результаты опытов в базе данных.

Теплота сгорания пробы топлива определяется посредством ее сжигания в калориметрической бомбе. По количеству теплоты, выделившейся в результате сгорания пробы, рассчитывается теплота сгорания топлива.

Калориметр ТА-5 является калориметром переменной температуры, а мерой количества теплоты служит изменение температуры калориметрического сосуда.

Калориметрическая бомба с анализируемой пробой помещается в калориметрический сосуд, выполненный в виде двустенного цилиндра, пространство между стенками которого заполнено перемешиваемой калориметрической жидкостью. Калориметрический сосуд стационарно установлен в коаксиально расположенные цилиндрические оболочки. В результате выделения теплоты при сгорании пробы топлива температура калориметрического сосуда растет. Калориметрический сосуд и ближайшая к нему оболочка снабжены датчиками температуры, соответственно. Процессор рассчитывает подъем температуры калориметрического сосуда с учетом поправки на теплообмен калориметрического сосуда с оболочкой. Определяется энергетический эквивалент.

Программа расчета проводит коррекцию результата измерения теплоты сгорания топлива на теплоты, выделяющиеся при образовании и растворении азотной и серной кислот (по данным химического анализа), водорода, влаги и вычисление низшей теплоты сгорания в соответствии с требованиями ГОСТов.

Бомбовый калориметр ТА-5 состоит из отдельных блоков: калориметрического блока с встроенным процессором, плоского монитора, клавиатуры, принтера, “мыши”.

Достоинства

§ Та-5 "ТАНТАЛ" может быть использован для определения калорийностей энергоемких соединений (компонентов взрывчатых веществ, порохов и ракетных топлив), что подходит именно для данного исследования так как предполагается получение высокого значения теплового эффекта реакции.

§ Высокая разрешающая способность температурных датчиков позволяет повысить точность измерения.

§ Калориметр ТА-5 "ТАНТАЛ" представляет собой прецизионное средство измерения со встроенным процессором, позволяющим полностью осуществлять управление процессом измерения теплоты сгорания топлива, информировать оператора о протекании процесса измерения, обрабатывать данные измерений с внесением дополнительных параметров для расчета теплот сгорания топлив в базу данных.

§ Простота эксплуатации: не требует взвешивания калориметрического сосуда.

§ Небольшая длительность измерения

Рис.5.1 Калориметрическая бомба в разобранном и собранном виде

2. При подготовке к проведению опыта используются аналитические весы АВ310-01С (Польша)

Точность измерения - 0.001г

Такая точность необходима для взвешивания запальной проволоки, с погрешностью не превышающей 1%.

5.3 Технология проведения экспериментальных работ

Цель данной работы - сравнить теплоту, выделяющуюся в результате реакции горения стандартного твердого ракетного топлива с теплотой, выделяющейся в результате реакции горения топлива с добавлением нанодисперсных компонентов. А также оценить возможное увеличение этой теплоты.

В калориметре будем сжигать сначала топливо 1 (не содержащее нанокомпоненты), затем топливо 2 (содержащее нанокомпоненты). Затем сравним полученные результаты друг с другом и с прогнозируемым значением. Сравнение позволит сделать соответствующие выводы.

Технология

Опыт по определению калорийности ВЭМ включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка к проведению опыта

2. Собственно опыт

3. Обработка результатов измерений

1 этап:

Таблетка топлива и нить с запальной проволокой взвешиваются на аналитических весах. Затем таблетка с помощью нити соединяется с запальной проволокой и помещается в чашечку калориметрической бомбы. Концы проволоки присоединяются к токовводам. Вентили бомбы закрываются винтовыми пробками. В калориметрический сосуд наливают дистиллированную воду, температура которой должна быть на 1-2° ниже комнатной (уменьшение поправки на теплообмен). Затем бомба помещается в калориметрический сосуд, токоведущие провода присоединяются к ее клеммам. Калориметр накрывается крышками.

2 этап:

После установки бомбы в калориметр дается возможность выровняться температурам всех частей калориметрической системы. Включается зажигание, образец загорается, температура калориметрической системы повышается. Температурными датчиками, регистрирующими изменения, служат термопары. Информация, регистрируемая датчиками, обрабатывается и поступает на компьютер в виде массива температур. Опыт прекращается, когда температура перестает увеличиваться. Бомба извлекается из калориметра, выпускаются газообразные продукты сгорания.

3 этап: Тепловой эффект Q реакции (калорийность ВЭМ) сгорания исследуемого ВЭМ определяется по формуле

Q = (KДT - Qпр.?mпр.) /mт

mт - масса таблетки топлива

Qпр.- теплоты сгорания запальной проволоки и нити

mпр. - массы запальной проволоки и нити

ДT - подъем температуры калориметрической системы

К - теплоемкость калориметра

В качестве ДT берется среднее значение ДT.

5.4.Анализ точности результатов.

Погрешности классифицируют по различным признакам: по причинам возникновения, по закономерности проявлений и в зависимости от скорости изменения измеряемой величины (в данном опыте не учитывается так как не идет речь об изменении величины со временем). Различают методические и инструментальные погрешности:

o Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством применяемых средств измерений. Причинами ее возникновения является случайный разброс характеристик измерительных устройств.

o Методическая погрешность обусловлена несовершенством метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях. Так, она возникает из-за использования приближенных формул при расчете результата или неправильной методике измерения.

Методическая погрешность описанного калориметрического опыта связана в основном с потерей теплоты в калориметрической бомбе.

В рамках выбранного метода калорийность ВЭМ, вычисляется по формуле

Так как и - не являются измеряемыми в данном опыте величинами, инструментальная погрешность определения калорийности ВЭМ определяют величины

Для определения количественной меры инструментальной погрешности используется метод линеаризации. Тогда:

Подставим числовые значения:

- квадраты абсолютных погрешностей измерения величин

Найдем значения этих абсолютных погрешностей:

· Относительная погрешность измерения д = 0.1% (техническая характеристика калориметра Та-5 «Тантал»)

С помощью известного значения теплоемкости калориметра произведем оценку :

· Погрешность измерения рассчитаем, воспользовавшись данными о погрешности аналитических весов АВ310-01С, которая составляет 0.0001 г.

Т.о. 0.0001 г

Подставив численные значения в формулу, получим:

Наибольший вклад в абсолютную ошибку вносит погрешность измерения температуры калориметром .

Относительная погрешность измерения:

Выводы по главе

В данной главе произведен обзор существующих методов определения калорийности, выбран конкретный метод исследования, а также выбрано измерительное оборудование, подходящее для выполнения поставленной задачи.

Сравнивая процесс горения образцов топлива содержащего нанокомпоненты и несодержащего их, можно сделать заключение либо о всплеске тепловой энергии в первом, либо об отсутствии его. С помощью данной методики возможно исследование горения образцов топлива, анализ этих процессов и последующее утверждение либо опровержение вышеуказанных предположений.

Технико-экономический раздел

Экономическое обоснование выбора оборудования для измерения калорийности.

Произведем сравнительный расчет затрат, необходимых для проведения калориметрического опыта, состоящего в сжигании топлива с содержанием нанодисперсных компонентов в выбранном бомбовом калориметре ТА-5 «Тантал» и в калориметре АБК-1.

1. Затраты на заработную плату работников

Определяется по штатному расписанию при современной оплате труда и по нормам выработки при сдельной оплате труда. При расчете учитываются штатные работники, совместители, работники, принятые по контракту. Затраты включают в себя основную и дополнительную зарплату, оплату отпусков и др. виды зарплат, предусмотренные законодательством. Проведение исследований и обработка результатов эксперимента заняли в общей сложности 1 рабочий день, а рабочих дней в месяце 24.

ТА-5 «Тантал»

АБК-1

Эксперимент проводили: 1.Инженер

Инженер проводит опыт длительностью 23 минуты, а также некоторые необходимые расчеты, что займет не более 20 минут. Таким образом, время работы инженера составляет 43 минуты, т.е. 0.717ч.

Опыт, проводимый инженером длится 20 минут. Столько же - расчеты. То есть общее время работы инженера - 40 минут, т.е. 0.667ч

ССредняя заработная плата инженера в Санкт-петербурге на 2009 год составляет 30000р. Исходя из этих данных: Затр. на зп инж./ч = 30000/192ч = 156.25р/ч,тогда

Затр. на зп. инж. = 156.25р/ч • 0.717ч = = 112р

Затр. на зп инж. =156.25р/ч • 0.667ч =104.22р

2.Техник

Техник проводит работы, связанные с подготовкой к опыту (взвешивание и прессование образца, взвешивание нити с запальной проволокой, наполнение калориметрической бомбы кислородом, помещение бомбы в калориметрический сосуд) и сбросом давления из бомбы после окончания измерения. В общей сложности длительность выполнения всех работ, связанных с обслуживанием обоих приборов(следовательно и время работы техника) примерно одинакова и составляет 1,5 часа. Средняя заработная плата техника в Санкт-петербурге на 2009 год составляет 15000р. Таким образом:

Затр. на зп. техн./час = 15000р/192ч = =78.12р, тогда Затр. на зп. техн. = 78.12р /ч • 1.5 ч = 117.3р

В итоге затраты на заработную плату работников в ходе данного эксперимента составляют:

Сэл =112р + 117.3р =229.3р

Сэл =104.22р+ 117.3р=221.5р

2. Электроэнергия на технологические цели

Стоимость электроэнергии для коммунальных нужд (освещение и т. п.) определяется по одноставочному тарифу за потребленную энергию. Для производственных нужд, где используются энергоёмкие основные фонды мощностью 750кВт и более, действует двуставочный тариф.

Энергозатраты на эксперимент, включают в себя:

Электронергию, необходимую для работы собственно калориметра

Потребляемая мощность калориметра ТА-5 «Тантал» равна 200Вт. За 23 минуты эксперимента расход составит:

0.2кВт•0.383ч=0.0767кВтч

Потребляемая мощность калориметра АБК-1 равна 100Вт. За 20 минуты эксперимента расход составит:

0.1кВт•0.333ч=0.0333кВтч

Электроэнергию, необходимую для работы компьютера

Компьютеры в обоих случаях одинаковые, потребляемая мощность 200Вт

Время работы компьютера включает в себя время проведения эксперимента а также расчеты после него и распечатку результатов. Т.е. и в том и в другом случае равно времени работы инженера, т.е. 43 и 40 минут. Расход равен:

0.2кВт•0.717ч=0.143кВтч

0.2кВт•0.667ч=0.133кВтч

3.Электроэнергию, необходимую для работы принтера

Принтеры в обоих случаях одинаковые, потребляемая мощность в режиме печати 1200Вт, время печати 10 минут, т.е. 0.167ч. Тогда расход cоставит:

1.2кВт•0.167ч=0.2кВтч

4.Электроэнергию, необходимую для работы аналитических весов

Весы в обоих случаях одинаковые, потребляемая мощность 10Вт, время работы 5минут, т.е. 0.0833ч. Тогда расход cоставит:

0.01кВт•0.0833ч=0.000833кВтч

5.Электроэнергию, необходимую для освещения помещения, в котором проводится эксперимент. Для обоих случаев помещения примерно одинаковые, т.е. для достаточно двух ламп накаливания мощностью по 100Вт. Для расчета возьмем полное время, необходимое для эксперимента, его подготовки, расчетов, т.е. 1.5ч.

0.1кВт•3•1.5ч=0.45кВтч

В итоге затраты на потребленную электроэнергию в ходе данного эксперимента есть сумма энергозатрат по всем 5 пунктам, домноженная на стоимость 1 кВтч в Санк-петербурге на 2009 год, а именно на 1.85р.

Сэл= (0.0767 + 0.143 + 0.2 + 0.000833 + +0.45)•1.85 =1.61р

Сэл=(0.0333 + 0.133 + 0.2 + +0.000833+0.45)•1.85=1.51р

3. Затраты на амортизацию оборудования

Средний процент годовой нормы амортизации на используемое оборудование можно принять равным 12. В ходе эксперимента использовалось следующее оборудование:

Калориметр Та-5 «Тантал» - 985000р

СА1 = 985000р • 0.12 • 0.383/1800 = 25.15р

Калориметр АБК-1 - 1800000р

СА = 1800000р • 0.12 • 0.333/1800 = 39.96р

Аналитические весы(точность 0.0001) - 10000 (одинаковы в обоих случаях) СА2 = 10000р • 0.12 • 0.0833/1800 = 0.056р

Таким образом затраты на амортизацию оборудования составляют:

СА=25.15р + 0.056р +0.0667р+20= 25.27р

СА=39.96р + 0.056р +0.0667р+20= 40.08р

4. Затраты на сырье

В ходе данного эксперимента использовались следующие материалы:

нанодисперсное топливо 1г - 100р

Итого затраты на сырье и в том и а другом случае составили 100р

5. Затраты по использованию производственных зданий

Площадь, необходимая для проведения эксперимента включает площадь занимаемую:

Калориметром - 0.117 м2

Калориметром - 0.142 м2

Принтером - 0.045 м2 Аналитическими весами - 0.04 м2

Итого общие затраты на эксперимент составили:

C = 375р

C = 390р

Выводы по главе: В главе произведен сравнительный расчет затрат на проведение калориметрического опыта для выбранного и альтернативного прибора. В итоге ясно, что проведение опыта с помощью калориметра ТА-5 «Тантал» (выбранного) экономически более выгодно.

Раздел охраны труда

Обеспечение требований охраны труда и экологии при проведении калориметрического опыта.

В данном разделе будут рассмотрены вопросы, связанные с обеспечением требований охраны труда и окружающей среды при работе на ЭВМ (управление опытом и обработка результатов осуществляется на ЭВМ, разработка программного обеспечения для прогнозирования калорийности ВЭМ также производится на ЭВМ); а также - вопросы, связанные с вентиляцией и пожарной безопасностью помещения, в котором проводится опыт.

1. Обеспечение требований охраны труда и окружающей среды при работе на ЭВМ

Работа оператора ЭВМ относится к категории работ, связанных с опасными и вредными условиями труда. В процессе труда на оператора ЭВМ оказывают действие следующие опасные и вредные производственные факторы: физические (повышенные уровни электромагнитного, рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного излучений; повышенный уровень шума и.т.д.); химические (повышенное содержание в воздухе рабочей зоны двуокиси углерода, озона, аммиака, фенола, формальдегида и полихлорированных бифенилов); психофизиологические (напряжение зрения, внимания; интеллектуальные и эмоциональные нагрузки и т.д.); биологические (повышенное содержание в воздухе рабочей зоны микроорганизмов).

Требования к помещениям с ЭВМ

Помещения с ЭВМ должны удовлетворять 2 разряду зрительной работы, подразряду В. При этом, в силу специфики работы на ЭВМ, освещение должно быть искусственным; температура воздуха 22-25 °С, относительная влажность 40-60%, скорость движения воздуха 0,1-0,2 м/с; содержание вредных химических веществ не должно превышать ПДК; уровень шума - не более 50 дБА; уровень вибрации - корректированные значения по виброускорению - не более 30 дБ, по виброскорости - не более 72 дБ. внутренняя отделка интерьера с использованием диффузно-отражающих материалов с коэффициентом отражения для потолка - 0,7-0,8, для стен - 0,5-0,6 и для пола - 0,3-0,5; поверхность пола должна быть ровной, нескользкой, удобной для влажной уборки, обладать антистатическими свойствами.

В таблице 1 приведены нормы микроклимата в холодный и теплый период года для работ этой категории согласно СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03.

Таблица 1. Нормы микроклимата

Параметр

Оптимальные значения

Допустимые значения

Периоды года

Периоды года

Холодный

Теплый

Холодный

Теплый

Температура, C

22 - 24

23 - 25

21 - 25

22 - 28

Относительная влажность воздуха, %

40 - 60

40 - 60

не более 75

не более 75

Скорость движения воздуха, м/с

не более 0.1

не более 0.1

не более 0.1

не более 0.1

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/мІ.

Светильники местного освещения должны иметь непросвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40°. В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в том числе галогенных.

Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализованно над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка систематическое проветривание после каждого часа работы на ЭВМ.

Высота зала над технологическим полом до подвесного потолка должна быть 3 - 3,5 м. Расстояние подвесным и основным потолками при этом должно быть 0,5 - 0,8 м. Высоту подпольного пространства принимают равной 0,2 - 0,6 м.

Требования к ЭВМ

ЭВМ должен обеспечивать фронтальное наблюдение экрана с поворотом корпуса по горизонтали и вертикали в пределах 60 град, и фиксацией в заданном положении. Яркость знака должна быть от 35 до 120 кд/мІ, внешняя освещенность экрана от 100 до 250 лк, угловой размер знака от 16 до 60 угл. мин. Площадь на 1 рабочее место с ЭВМ должна быть не менее 6 мІ , объем - не менее 20 мі, расстояние между экранами соседних мониторов - не менее 2 м, боковыми поверхностями - не менее 1,2 м.

Таблица 2. Визуальные параметры ВДТ, контролируемые на рабочих местах

Параметры

Допустимые значения

Яркость белого поля

Не менее 35 кд/мІ

Неравномерность яркости рабочего поля

Не более ±20%

Контрастность (для монохромного режима)

Не менее 3:1

Временная нестабильность изображения (мелькания)

Не должна фиксироваться

Пространственная нестабильность изображения (дрожание)

Не более 2·10, где L - проектное расстояние наблюдения, мм

Рассмотрим специфические вредные факторы, действующие на оператора при работе с компьютером.

Особенности функционирования монитора приводят к возникновению целого спектра полей различной физической природы, обладающих различными характеристиками: электромагнитного поля отклоняющей системы электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), высокочастотного электромагнитного поля строчного трансформатора, электромагнитного поля трансформаторов блока питания монитора, электростатического поля, вызванного наличием высоковольтных цепей постоянного тока в разгонной системе ЭЛТ.

Нужно отметить, что поля и излучение, создаваемые видеомонитором, являются биологически активными и отрицательно воздействуют на здоровье человека. Частотный диапазон переменного электрического и магнитного полей расположен в пределах 5 Гц. - 400 кГц.

Кроме перечисленных полей, монитор является источником жесткого рентгеновского излучения, вызванного свечением фосфорсодержащих веществ, входящих в состав люминофора ЭЛТ, и источником ультразвуковой частоты строчного трансформатора.

Значительное воздействие на глаза оператора, работающего с компьютером, оказывает мерцание, вызванное сменой кадров на экране монитора. Для дисплеев на ЭЛТ частота обновления изображения должна быть не менее 75 Гц при всех режимах разрешения экрана, гарантируемых нормативной документацией на конкретный тип дисплея, и не менее 60 Гц для дисплеев на плоских дискретных экранах (жидкокристаллических, плазменных и т.п.).

Таблица 3. Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах

Наименование параметров

ВДУ

Напряженность

в диапазоне частот 5 Гц-2 кГц

25 В/м

электрического поля

в диапазоне частот 2 кГц-400 кГц

2,5 В/м

Плотность магнитного

в диапазоне частот 5 Гц-2 кГц

250 нТл

потока

в диапазоне частот 2 кГц-400 кГц

25 нТл

Напряженность электростатического поля

15 кВ/м

Для борьбы с электромагнитными и электростатическими полями мониторов в их конструкцию вводят специальные экраны, поглощающие или отражающие до 95% всех полей. Для современных мониторов негласным промышленным стандартом является перенаправление основного потока вредного электромагнитного излучения не в сторону оператора, а назад, за пределы рабочей зоны. Этот факт следует учитывать при организации рабочих мест для групп пользователей - необходимо размещать рабочие места в помещении таким образом, чтобы свести к минимуму вероятность подвергнуть электромагнитному излучению оператора соседнего рабочего места.

Борьба с ультразвуком сводится к экранированию строчного трансформатора монитора специальным пластиком, поглощающим ультразвуковую волну. Стандарт TCO'92 предусматривает полное отсутствие ультразвукового излучения в процессе работы монитора.

В случае источников бесперебойного питания (ИБП) двумя основными факторами являются электромагнитное излучение и опасность поражения электрическим током при неправильной эксплуатации. Если борьба с первым из этих факторов сводится к простому экранированию корпусов ИБП и сосредоточению их в одном месте, желательно удаленном или экранированном дополнительными экранами, то для борьбы со вторым фактором требуется проведение периодических инструктажей по технике безопасности и недопущение обслуживания системы питания неподготовленными лицами. Наиболее действенным способом борьбы с двумя этими факторами (и наиболее дорогим) является применение специальных шкафов-стоек для организации системы бесперебойного питания, в состав которой входят обычно один или несколько ИБП, специальные фильтры, коммутаторы и автоматы отключения потребителей. Такие шкафы оборудованы специальными экранирующими панелями и имеют средства для предотвращения несанкционированного доступа.

Потенциальным источником поражения сетчатки глаза являются высокоскоростные волоконно-оптические системы передачи данных, имеющие в своем составе лазеры с высокой интенсивностью излучения. Опасность поражения возникает, как правило, в случае выхода из строя сетевого оборудования или обрыва (излома) волоконно-оптического кабеля.

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Специфическая опасность электроустановок: токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека.

В вычислительных центрах и на рабочих местах пользователей ЭВМ (в дальнейшем сокращенно ВЦ): разрядные токи статического электричества чаще всего возникают при прикосновении к любому из элементов ЭВМ.

Такие разряды опасности для человека не представляют, но кроме неприятных ощущений они могут привести к выходу из строя ЭВМ. Для снижения величины возникающих зарядов статического электричества в ВЦ покрытие технологических полов следует выполнять из однослойного поливинилхлоридного антистатического линолеума. Другим методом защиты является нейтрализация заряда статического электричества ионизированным газом. В промышленности широко применяются радиоактивные нетрализаторы. К общим мерам защиты от статического электричества в ВЦ можно отнести общие и местное увлажнение воздуха.

В производственных помещениях при выполнении основных или вспомогательных работ с использованием ЭВМ уровни шума на рабочих местах не должны превышать предельно допустимых значений, установленных для данных видов работ в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами.

При выполнении работ с использованием ЭВМ в производственных помещениях уровень вибрации не должен превышать допустимых значений вибрации для рабочих мест (категория 3, тип "в") в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами.

Согласно СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03, на рабочих местах при широкополосном шуме устанавливаются допустимые уровни звукового давления. Допустимые уровни звукового давления для программистов ЭВМ приведены в таблице 4.

Таблица 4. Допустимые уровни звукового давления для программистов ЭВМ

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

Уровни звука и эквивалентные уровни шума, дБА

31.5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Уровни звукового давления, дБ

86

71

61

54

49

45

42

40

39

50

Шумящее оборудование (печатающие устройства, серверы и т.п.), уровни шума которого превышают нормативные, должно размещаться вне помещений с ПЭВМ.

Помещения, где размещаются рабочие места с ЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации.

2. Вентиляция

Вентиляция - это комплекс устройств для обеспечения нормальных метеорологических условий и удаления вредных веществ из производственных помещений.

В производственных помещениях система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха обеспечивает определенные условия:

· температура воздуха: 17220С;

· относительная влажность: 6040%;

· скорость движения воздуха 0,2 м/с.

Вентиляция может быть естественной (аэрация) и механической в зависимости от способа перемещения воздуха. В зависимости от объема вентилируемого помещения различают обще обменную и местную вентиляцию. Общеобменная вентиляция обеспечивает удаление воздуха из всего объема помещения. Местная вентиляция используется для удаления выделяющихся вредных веществ от источников. Она может быть вытяжной и приточной. Разновидностями вытяжной вентиляции являются: защитные кожухи, вытяжные шкафы, кабины, аспирационные устройства. К приточной местной вентиляции относятся воздушные души, воздушные оазисы, завесы.

По способу действия различают вентиляцию приточную, вытяжную и приточно-вытяжную, а также аварийную. Аварийная предназначена для устранения загазованности помещения в аварийных ситуациях.

Независимо от типа вентиляции к ней предъявляются следующие общие требования: объем приточного воздуха должен быть равен объему вытяжного воздуха; элементы системы вентиляции должны быть правильно размещены в помещении; потоки воздуха не должны поднимать пыль и не должны вызывать переохлаждения работающих; шум от системы вентиляции не должен превышать допустимого уровня.

В основе устройства вентиляции лежит воздухообмен, то есть объем воздуха помещения, заменяемый в единицу времени L (м/ч). Потребный воздухообмен определяется в соответствии со СНиП 2.04.05-86 расчетным путем из условий удаления из воздуха помещения избыточных вредных веществ, теплоты и влаги.

Оценка влияния производственных факторов в окружающей среде и на рабочих местах.

Опыт проводится в калориметре ТА-5 «Тантал». После окончания опыта вскрывается калориметрическая бомба и осуществляется выброс из нее вредных веществ, образовавшихся во время опыта, и тепла, выделившегося в процессе эксперимента.

В процессе эксперимента образуются вредные вещества:

§ Монооксид углерода

§ Диоксид азота

2. Тепло, выделившееся в процессе эксперимента

Q=8.1кДж

Пдк вредных веществ

§ Монооксид углерода - 20 мг/м3

§ Оксид азота NO2 - 2 мг/м3

Расчет вентиляции.

Для защиты атмосферы рабочего места от выделяемых вредных веществ при механической обработке деталей, над рабочим местом устанавливается один из видов местных отсосов, а именно вытяжной зонт (рис.1).

Рис.1. Схема вытяжного зонта: 1 - вытяжная панель; 2 - калориметр.

Исходные данные:

G = 1.91 мг/c - производительность по газовым выбросам;

h = 1.5м - высота расположения отсоса;

2aЧ2b - размер источника, где a=0.13м, b=0.13м;

Q=0.54кВт - производительность источника по теплоте;

Wв=0.2 м/c - скорость движения воздуха в помещении;

A= a + 0.24h = 0.49 м

B= 1.2b=0.26 м

Определим осевую скорость и расход воздуха в струе на уровне всасывания.

Находим эквивалентный по площади радиус.

Определяем поправочный коэффициент, учитывающий подвижность воздуха в помещении.

где - площадь всасывающего отверстия; - площадь сечения затопления струи; - на разгонном участке конвективной струи.

Находим относительный предельный расход отсоса:

где R = 1.2

Находим предельный расход отсоса, обеспечивающий полное улавливание струи, при минимальной производительности отсоса.

Определим предельную и относительную предельную избыточную концентрацию вредных веществ в удаляемом отсосом воздухе, соответствующего режиму предельного улавливания.

где - концентрация вредных примесей в приточном воздухе общеобменной вентиляции; ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Определяем оптимальное значение эффективности улавливания вредных веществ

и соответствующее значение

.

Определяем требуемую производительность отсоса, обеспечивающего оптимальную эффективность улавливания вредных веществ.

Определяем количество уловленных и концентрацию выделения вредных веществ в воздухе, отсасываемых местным отсосом

Расчет вентилятора.

Схема вентилятора представлена на рис. 2.

Исходные данные:

L= - производительность вентилятора;

P=2000Па - напор вентилятора;

N=2900 об/мин - частота вращения вентилятора.

Находим критерий быстроходности:

где .

Определяем диаметр входа в вентилятор:

Где k=1.65.

Рис. 2. Схема вентилятора

Диаметр входа в колесо (на лопатки колеса) D0 принимаем, по конструктивным соображением, равным D1=

Определяем диаметр колеса.

Определяем ширину корпуса.

В=0,885= 0,03 м

Определяем ширину колеса.

Определяем величину раскрытия корпуса.

Определяем число лопаток.

Определяем мощность вентилятора.

где - КПД вентилятора.

Определяем мощность электродвигателя.

где - коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках; - коэффициент, учитывающий потери в передаче от двигателя к вентилятору; =1.14 - коэффициент запаса мощности.

По расчетной мощности электродвигателя и частоте вращения выбираем электродвигатель:

· Асинхронный электродвигатель Ao2-11-2;

· Мощность 0.8 кВт;

· Частота вращения 3000 об/мин;

· КПД=77.5%.

Выводы по главе: В данном разделе произведен расчет вентиляции для калориметрического опыта, а также приведены инструкции для обеспечения безопасной работы на ЭВМ.

Заключение

Результатом данной работы является разработанная методика исследования ВЭМ на базе нанодисперсных компонентов.

Методика обеспечивает экспериментальное определение дисперсности, формы и оценку состава наночастиц.

Разработана расчетная методика определения калорийности высокоэнергетических материалов. Показана возможность существенного увеличения калорийности при использовании малоразмерных наночастиц.

Предложена методика экспериментального определения калорийности ВЭМ на базе нанодисперсных компонентов. Выбрано оборудование, определена технология проведения экспериментальных работ, проведена оценка точности получения искомых величин.

Разработанная методика призвана обеспечить создание нового поколения ВЭМ - энергетических материалов на базе нанокомпонентов.

Список литературы

1. Русанов А.И. Удивительный мир наноструктур// Журнал общей химии. - Санкт-Петербург: Наука, 2002.т.72. Вып.4. - 532-533с

2. http://www.nanorf.ru/

3. council.gov.ru/files/journalsf/item/20070420103719.pdf.

4. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы.Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Химия, 1989.- 464с

5. Захарченко В.Н. Коллоидная химия. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Высшая школа., 1989. - 238с

6. Рыбалкина М., Нанотехнологии для всех - М.: Nanotechnology News Network, 2005. - 444 с

7. Бабук В.А., Салимуллин Р.М. Наночастицы как компонент высокоэнергетических конденсированных систем. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции "Внутрикамерные процессы и горение в установках на твёрдом топливе и в ствольных системах" (ICOC-2008). Россия, С.-Петербург, 8-10 сент. 2008 г. - Ижевск: ИПМ УрО РАН, 2008, с. 292-301.

8. Valery A. Babuk, Runar M. Salimullin. Thermodynamic Method of Determination of Nanocomponent's Characteristics of High Energy Material. Proceedings of the Fourth International Symposium on Non-equilibrium Processes, Plasma, Combustion, and Atmospheric Phenomena (held in Sochi, Russia, October 5 - 9, 2009).

9. Родионов Г.В. Твердые ракетные топлива. Учебное пособие. - Ленинград: ЛМИ, 1976 - 206с.

10. Де Лука Л.Т., Галфетти Л., Северини Ф., Меда Л., Марра Ж., Ворожцов А.Б., Седой В.С., Бабук В.А.. Физика горения и взрыва. - 2005г, т.41, №6

11. www.eunnet.net/metod_materials/borisov/chapter6/6_2.pdf

12. www.eunnet.net/metod_materials/borisov/chapter6/6_2.pdf

13.www.element.ur.ru

14. www.tokyo-boeki.com

15. Целинский И.В. Применение высокоэнергетических материалов в технике и народном хозяйстве//Соросовский образовательный журнал.- Москва: Международная Соросовская Программа Образования в Области Точных Наук, 2001. Вып.11. - 46-47с

16. Бабук В.А. Параметры продуктов сгорания в камере и на срезе сопла ракетного двигателя. Методические указания к лабораторной работе. - Санкт-Петербург: БГТУ, 2001. - 13с

17. Родионов Г.В. Твердые ракетные топлива. - Санкт-Петербург: ЛМИ, 1976. - 206 с.

18.http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/tehnologiya_i_promyshlennost/KALORIMETRIYA.html#lit

19. Кирьянов К.В. Калориметрические методы исследования. Учебно методический материал по программе повышения квалификации «Современные методы исследования новых материалов электроники и оптоэлектроники для информационно-телекоммуникационных систем». - Нижний Новгород, 2007 - 76 с.

20.Походун А.И., Шарков А.В. Измерение теплофизических величин. Учебное пособие// Экспериментальные методы исследований. - Санкт-Петербург: ИТМО, 2006. - 69-84с/

Размещено на Allbest.ru

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены