Разработка библиотеки для КОМПАС График "Расчет и построение теплообменников"

Рисунок 7.6 - Подключенные библиотеки



Рисунок 7.7 - Окно параметров

Рисунок 7.8 - Окно с выбранными параметрами

Результаты расчета отображаются в нижней части окна библиотеки. Рисунок 7.9. В случае если возникли ошибки, которые помешали выполнить расчет теплообменника (указаны неверные параметры, либо незаполненные поля), выводится соответствующее предупреждение.

После указания параметров можно перейти к размещению изображения детали на чертеже рисунок 7.10.



Рисунок 7.9 - Окно с полученными расчетами теплообменника

Рисунок 7.10 - Размещение детали на чертеже

После завершения вычерчивания чертежа пользователь может проставить необходимые размеры, масштабировать чертеж или вывести его на печать, используя стандартные команды системы КОМПАС 3D LT V8.

После того как работа с библиотекой завершена ее можно отключить рисунок 7.11, чтобы освободить занятую библиотекой память.

Рисунок 7.11 - Отключение библиотеки

8. Прикладной экономический анализ

Теплообменные аппараты являются составной частью оборудования энергетических установок, имеющих широкое применение в промышленности, а также на судах гражданского и военного флотов.

Создание совершенного и надежного в эксплуатации оборудования, отвечающего современному уровню развития техники, требует всестороннего изучения происходящих в аппаратах процессов и технологии их производства на базе экспериментальных исследований и производственного опыта.

За прошедшие послевоенные годы проведен ряд научно-исследовательских и экспериментальных работ по теплотехнике, что способствовало накоплению значительного опыта по проектированию, изготовлению и испытанию теплообменных аппаратов.

Используя статистические данные, полученные при расчетах различных теплообменников, хотелось бы выяснить, есть ли связь между отношением предела прочности стали к коэффициенту теплопроводности теплообменного аппарата?

В качестве объекта в данном исследовании будет использоваться статистические данные, полученные при расчетах теплообменных аппаратов.

Используя полученные эмпирические данные, можно получить количественное выражение гипотетического линейного соотношения между двумя переменными.

(9.1)

где - значение успеваемости в i-м наблюдении;

- значение независимой переменной в i-м наблюдении;

- нестохастическая составляющая ;

- стохастическая составляющая .

Для решения данной проблемы необходимо использовать методику парного регрессионного анализа, задача которого заключается в оценке характера связи между независимой переменной X и зависимой переменной Y с помощью линейной модели:

,(9.2)

где - оценочное значение зависимой переменной по методу МНК;

- значение независимой переменной в i-м наблюдении;

- оцениваемые параметры регрессии.

На основе дифференциальных расчетов можно вывести следующие формулы расчета коэффициентов (параметров) регрессии:

,(9.3)

,(9.4)

где - выборочная ковариация между X и Y;

- выборочная дисперсия переменной X;

- выборочное среднее переменных Y и X;

- количество наблюдений в выборке.

После того как будут найдены параметры b₁ и b₂, как оценки истинных коэффициентов регрессии в₁ и в₂, можно определить прогнозные (оценочные) значения объясняемой переменной с помощью формулы 9.2. Значения коэффициентов полученной линии регрессии будут всегда зависеть от тех значений X_i и Y_i, которые случайным образом попали в исходную выборку. И то, насколько они близки или, наоборот, далеки от истинных коэффициентов в₁ и в₂, можно установить с помощью коэффициента детерминации R², который определяется по формуле:

(9.5)

Для установления закономерностей природы выборочной дисперсии рекомендуется также проверить расчетным способом баланс дисперсий:

(9.6)

Случайный характер значений переменных X и Y в выборке предопределяет значения полученных параметров регрессии b₁ и b₂. Эти коэффициенты, вычисленные с помощью метода наименьших квадратов, представляют собой особую форму случайной величины. Они описывают соответствующие истинные коэффициенты и лишь отчасти, имея в себе влияние случайного члена .

Введем формулы для оценки стандартного отклонения функции плотности вероятности только для коэффициента регрессии b₂:

(9.7)

(9.8)

где - несмещенная оценка теоретической дисперсии случайного члена .

Используя значения стандартных ошибок коэффициентов регрессии, можно судить о степени их точности лишь в общих чертах, так как невозможно знать, где именно находятся найденные коэффициенты b₁ и b₂ - в середине распределения или в «хвосте»?

На следующем этапе можно начать статистическое исследование с целью проверки гипотезы о значимости линейной зависимости между двумя переменными. Гипотеза, которую необходимо проверить, является нулевой гипотезой. Она состоит в том, что в₂ равняется нулю. Это означает, что угловой коэффициент, равный нулю, показывает отсутствие линейной связи между переменными. Естественно, нулевая гипотеза в данном случае выдвигается с осознанным намерением максимально строго проверить ее и конечно же опровергнуть, так как надежда всего исследования заключается в том, что исследуемая переменная Y все же зависит от переменной X. Поэтому также определяется альтернативная гипотеза, которая представляет заключение, делаемое в том случае, если экспериментальная проверка указала на ложность H₀. В данном случае эта гипотеза состоит в том, что в₂ не равна нулю. Таким образом, можно сформулировать две гипотезы с использованием следующих обозначений:

(9.9)

Далее нужно определить величину z на основе использования стандартной ошибки с.о.(b₂). Эта величина получила название «t-статистика».

(9.10)

Нужно установить критический уровень t-статистики для того, чтобы либо опровергнуть, либо принять нулевую гипотезу. Как видно из формулы 9.10, t-статистика показывает число стандартных ошибок между регрессионной оценкой и гипотетическим значением для в₂. Следовательно, условием того, что оценка регрессии не должна приводить к отказу от нулевой гипотезы , будет следующее:

(9.11)

Иными словами, правилом для принятия решения является: H₀ отвергается, если абсолютная величина z будет больше значения t_крит, и не отвергается в обратном случае. Критические значения t зависят от уровня значимости гипотезы и числа степеней свободы. Величины t_крит можно узнать в статистических справочниках.

Если результат оценивания регрессии подтвердит, что между переменными существует связь, то есть на исследуемую переменную Y определенно влияет независимая переменная X, то в дальнейшем можно провести исследование на оценку доверительного интервала, в котором с определенной вероятностью должен находиться гипотетический коэффициент в₂. В этом случае статистическая проверка гипотезы проводится уже после самого эконометрического вывода коэффициентов регрессии.

Для этого необходимо выявить такие совместимые с имеющейся оценкой b₂ значения в₂, которые будут удовлетворять следующему соотношению:

(9.12)

Множество всех этих значений, определенных как интервал между нижней и верхней границами неравенства, и называется доверительным интервалом для величины в₂.

Для проверки качества оценивания случайной величины Y можно применить F-статистику, основанную на анализе дисперсии. Она находится как отношение объясненной суммы квадратов в расчете на одну незвасимую переменную к остаточной сумме квадратов в расчете на одну степень свободы:

(9.13)

Далее нужно принять нулевую гипотезу о том, что связь между Y и X отсутствует, т.е. H₀: в₂ = 0. Затем на основе уже найденного значения R² рассчитывается F-критерий. После его нахождения нужно отыскать критическое значение F в соответствующей таблице F-распределения. Если найденное значение F больше критического, то нулевая гипотеза об отсутствии связи между Y и X отклоняется и делается вывод о том, что имеющееся в изучаемой регрессионной модели «объяснение» поведения величины Y лучше, чем можно было бы получить чисто случайно.[9]

В качестве объекта в данном исследовании будет использоваться статистические данные, полученные при расчетах теплообменных аппаратов таблица 9.1. Применяя теорию парного регрессионного анализа, построим практическую модель для исследуемой эмпирической выборки значений Х и Y.

Таблица 9.1 Данные предела прочности стали и коэффициента теплопроводности.

Марка стали	Максимальный предел прочности	Средне статистический предел прочности	Отношение максимального предела прочности к среднестатистическому	Коэффициент теплопрово дности
	Xmax	Xсред	Хi=Xmax/Xсред	Yi
15л	40	50,111	0,798	1,068
20л	42	50,111	0,838	1,055
25л	45	50,111	0,898	1,209
30л	48	50,111	0,957	1,071
35л	50	50,111	0,997	0,905
40л	53	50,111	1,057	0,928
45л	55	50,111	1,097	0,931
50л	58	50,111	1,157	1,049
55л	60	50,111	1,197	0,93

Прежде всего, необходимо найти коэффициенты регрессии. Необходимые для этого расчеты представлены в таблице 9.2.

Таблица 9.2 - Определение коэффициентов регрессии

Марка стали
15л	0,798	1,068	-0,202	0,052	-0,010	0,04062
20л	0,838	1,055	-0,162	0,039	-0,006	0,02610
25л	0,898	1,209	-0,102	0,193	-0,020	0,01031
30л	0,957	1,071	-0,043	0,055	-0,002	0,00181
35л	0,997	0,905	-0,003	-0,111	0,000	0,00001
40л	1,057	0,928	0,057	-0,088	-0,005	0,00330
45л	1,097	0,931	0,097	-0,085	-0,008	0,00950
50л	1,157	1,049	0,157	0,033	0,005	0,02479
55л	1,197	0,93	0,197	-0,086	-0,017	0,03898
Сумма	8,996	9,146	0	0	-0,064	0,15542
Среднее	1,000	1,0162			-0,00706	0,01727

Далее по формулам 9.3 и 9.4 найдем коэффициенты b₂ и b₁:

b₂ = -0,00706/0,01727= - 0,409

b₁ = 1,0162-1*(- 0,409) =1,4252.

На рисунке 9.1 представлено корреляционное поле, на котором изображены точки с координатами изучаемых случайных переменных, а также прямая линия регрессии Y^|_i=- 0,409х + 1,4252.

Рисунок 9.1 - Линия регрессии

Как видно из рисунка, качество регрессии достаточно высокое, так как мало значение дисперсии остатков, т.е. расхождений между и . Для установления значения уровня достоверности аппроксимации необходимо рассчитать коэффициент детерминации R². Все необходимые для этого расчеты представлены в таблице 9.3.

Таблица 9.3 - Расчет вариаций

Марка стали
15л	1,068	1,0988	0,0518	0,0826	-0,0308	0,0027	0,0068	0,0009
20л	1,055	1,0825	0,0388	0,0662	-0,0275	0,0015	0,0044	0,0008
25л	1,209	1,0580	0,1928	0,0417	0,1510	0,0372	0,0017	0,0228
30л	1,071	1,0335	0,0548	0,0172	0,0375	0,0030	0,0003	0,0014
35л	0,905	1,0171	-0,1112	0,0009	-0,1121	0,0124	0,0000	0,0126
40л	0,928	0,9926	-0,0882	-0,0236	-0,0646	0,0078	0,0006	0,0042
45л	0,931	0,9763	-0,0852	-0,0399	-0,0453	0,0073	0,0016	0,0021
50л	1,049	0,9518	0,0328	-0,0644	0,0972	0,0011	0,0042	0,0094
55л	0,93	0,9355	-0,0862	-0,0808	-0,0055	0,0074	0,0065	0,000030
Сумма	9,146	9,1460	0,0000	0,0000	0,0000	0,0803	0,0261	0,05428
Среднее	1,02	1,02				0,0089	0,0029	0,0060

R² = 0,0029/0,0089= 0,32381

Таким образом установлено, что аппроксимация достоверна практически на 32,5% (доля объясненной части дисперсии случайной величины Y).

Далее нужно статистически проверить гипотезу о значимости линейной зависимости между двумя переменными X и Y. Выдвигаем нулевую гипотезу, которая состоит в том, что в₂ равняется нулю. Это означает, что между отношением предела прочности стали и коэффициентом теплопроводности нет никакой связи. Естественно, нулевая гипотеза выдвигается с намерением проверить ее и конечно же опровергнуть, так как надежда всего исследования заключается в том, что связь все-таки есть. Кроме того, сформулируем альтернативную гипотезу о наличии такой связи.

Далее по формуле 9.7 рассчитывается стандартная ошибка углового коэффициента b₂. Для этого по формуле 9.8 находим - несмещенную оценку теоретической дисперсии случайного члена .

= 0,05428/(9-2) = 0,007754;

c.o(b₂)= =0,2233

На основе стандартной ошибки с.о.(b₂) по формуле 9.10 получим значение t-статистики углового коэффициента b₂:

z = (- 0,409- 0)/ 0,2233= -1,83

Для того чтобы принять или опровергнуть нулевую гипотезу об отсутствии связи нужно найти критическое значение t-распределения. Это можно сделать с помощью функции СТЬЮДРАСПОБР в программе MS Excel. В анализируемом примере число степеней свободы составляет 7 (9-2). Сначала проверим значимость коэффициента b₂ с 95-процентной вероятностью:

t_крит (чсс=7; б=0,05) =2,364624251

Так как имеющаяся t-статистика углового коэффициента b₂ (-1,83) не удовлетворяет условию 9.13, то есть она меньше по модулю чем критическое значение t-статистики, поэтому следует не отвергать нулевую гипотезу. Таким образом, с 95-процентной вероятностью можно констатировать факт того, что связь между пределом прочности и коэффициентом теплопроводности может быть подтверждена статистической проверкой.

В заключении следует проверить качество нашего оценивания случайной величины Y при помощи F-статистики, которая находится по данным таблицы 9.2 и по формуле 9.13:

F=3,352137111

Снова формулируется нулевая гипотеза о том, что связь между Y и X отсутствует, т.е. H₀: в₂ = 0. Затем находится критическое значение таблице F-распределения. Это можно сделать с помощью функции FРАСПОБР в программе MS Excel.

F_крит (чсс₁ = 1; чсс₂ =7; б=0,05) = 5,591447848

Как видно, имеющееся значение F (3,352137111) меньше критического, значит нулевая гипотеза об отсутствии связи между Y и X подтверждается.

9. Промышленная экология

9.1 Шум. Источники шума. Методы и средства защиты

В условиях производства стало повседневной практикой применение оборудования, машин и механизмов, являющимися источниками электромагнитных излучений высокочастотных и сверхвысокочастотных диапазонов, что оказывает неблагоприятное воздействие на человека.

Одной из таких машин является ПК с электронно-лучевыми, жидкокристаллическими и плазменными трубками, используемыми во всех типах электронно-вычислительных машин, персональных компьютеров.

Физическими факторами, связанными с неблагоприятными воздействиями на человека являются: шум, вибрация, электромагнитное излучение. [9]

Шум -- это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Звук -- это колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся волнообразно. Чем чаще колебания частиц воздуха, тем выше и тоньше звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением р, Па, колебательной скоростью v, м/с, интенсивностью i, Вт/м², и частотой -- числом колебаний в секунду f, Гц. Человеческое ухо воспринимает звук в интервале частот 16 - 20 000 Гц. До 16 Гц - инфразвуковые колебания; свыше 20 000 Гц - ультразвук.

Человеческий слух воспринимает звук и реагирует не на абсолютный прирост, а на относительный, то есть физиологические ощущения одинаковых приростов громкости возникают при изменении интенсивности звука не на одинаковое количество единиц, а в одинаковое число раз. То есть изменение звукового давления в 10 раз всегда воспринимается как одинаковый прирост громкости.

Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техническими установками и устройствами. На городских магистралях и в прилегающих к ним зонах уровни звука могут достигать 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше.

Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).

По физической природе шумы могут иметь следующее происхождение:

- механическое, связанное с работой машин и оборудования;

- аэродинамическое, вызванное колебаниями в газах;

- гидравлическое, связанное с колебаниями давления и гидроударами в жидкостях;

- электромагнитное, вызванное колебаниями элементов электромеханических устройств под действием переменного электромагнитного поля или электрических разрядов.

Основными источниками шума являются все виды транспорта, промышленные предприятия и бытовое оборудование. Подробно уровни шума от различных объектов указаны в таблице 10.1

Таблица 10.1 - Уровни шума от различных объектов

Наименование показателя	Уровень шума, дБ
Зимний лес в безветренную погоду	0
Шепот на расстоянии 1 м.	20
Сельская местность	30
Машинное бюро	60
Салон автомобиля	70
Отбойный молоток	90
Грузовик	100
Гром	130
Взлет реактивного самолета	140
Выстрел из орудия	170

Уровень шума в 80 дБ считается опасным, а 120 -130 дБ вызывают болевое ощущение и повреждения в слуховом аппарате человека (акустическая травма).

Шум порядка 90 .. 100 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс, язвенную болезнь, желудочно-кишечные, кожные заболевания, тугоухость, сердечно-сосудистые заболевания, заболевания щитовидной железы. Разрыв барабанных перепонок в органах слуха происходит под воздействием шума, уровень звукового давления которого составляет около 186 дБ. Воздействие на организм человека шума, уровень которого порядка 196 дБ, приводит к повреждению легочной ткани (порог легочного повреждения). Длительное воздействие очень сильного шума приводит к агрессивному состоянию, разрушению тканей тела, обострению хронических заболеваний и снижению продолжительности жизни.

Однако не только сильные шумы, приводящие к мгновенной глухоте или повреждению органов слуха человека, вредно отражаются на здоровье и работоспособности людей. 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 случайных ошибок и даже несчастных случаев.

Постоянное воздействии шума на организм человека может привести к патологическим изменениям, называемым шумовой болезнью (является профессиональным заболеванием). [10]

9.2 Измерение уровня шума

Для измерения уровня шума используется шумомер; в нем звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются, пропускаются через фильтры, выпрямляются и регистрируются стрелочным прибором. Современные приборы имеют три шкалы с частотными характеристиками А, В, С. Характеристика А имитирует кривую чувствительности уха человека, измеряемую в дБ (замер без фильтров); С - линейная во всем диапазоне частот; В большая чувствительность к низким частотам. Кроме того, имеется режим "медленно" и "быстро".

9.3 Нормирование шума

С целью нормирования диапазон разбивается на октавные полосы: f₁, f₂, f₃, f₄. В каждой полосе находятся f_ср.

Получены среднегеометрические частоты: 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Нормированной характеристикой шума является уровень звукового давления L, так как само звуковое давление и интенсивность изменяются в широких пределах и их нормировать невозможно. Также человеческое ухо подчиняется закону Вебера - Фехнера: принцип относительности восприятия шума человеком. Распространён частотный метод анализа шума. Измерение уровня звукового давления на среднегеометрических частотах с последующим сравнением по ГОСТ. [11]

9.4 Контроль шума

Для измерения уровня шума используют шумометры отечественного производства ИШВ-1, ВШВ-003, Роботрон, а также зарубежного - «Брюль и Кьер». Измерение шума на рабочих местах производится при включенной вентиляции и при 2/3 работающего оборудования. Осуществляется периодически службой Охраны Труда и сводится к измерению уровня звукового давления на любых частотах и сравнения.

9.5 Методы и средства защиты от шума

Защита от шума достигается разработкой шумобезопасной техникой, применением средств и методов индивидуальной и коллективной защиты, строительно-акустическими методами. Одним из методов создания благоприятной акустической обстановки является установление предельно допустимых уровней (ПДУ) шума на предприятиях, в жилых помещениях и т.д. ПДУ установлены исходя из того, что их действие в течение длительного времени не вызывает физиологических изменений в наиболее чувствительных к шуму системах организма, то есть эти уровни безвредны для организма человека и являются допустимыми. В производственных помещениях допустимый уровень шума 70 - 80 дБ.

Средства коллективной защиты делятся по отношению к источнику шума: снижающие шум в источнике возникновения (наиболее эффективно); снижающие шум на путях его распространения. По способу реализации:

- акустические - основываются на акустическом расчёте помещения и по принципу действия подбираются средства звукоизоляции, звукопоглощение, виброизоляция, демпфирование, применение глушителей шума.

- строительно-акустические методы применяют: экраны, звукоизоляцию, кабины наблюдения, дистанционное управление, кожухи, уплотнения и т.д. Наиболее эффективные звукоизолирующие материалы: трипласт (композиционный материал); пластобетоны с наполнителями из хлопка, опилок древесины, соломы и т. д. Звукопоглощающие материалы: мрамор, бетон, гранит, кирпич, ДВП, ДСП, войлок, минераловата, материалы со щелевой перпорацией.

- архитектурно-планировочные: рациональное размещение рабочих мест; рациональный режим труда и отдыха. Организационно-технические. Активная форма защиты - генерация шума в противофазе к источнику. Средства индивидуально защиты: наушники, ушные вкладыши, шлемофоны, каски.

9.5.1 Меры борьбы с шумом

Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.

Наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний, как всего механизма, так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума -- механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического и электрического происхождения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей.

Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на подшипники скольжения (шум снижается на 10... 15 дБ), зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными передачами, металлических деталей -- деталями из пластмасс.

Снижение аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей. Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.

Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др. Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов (металла, дерева, пластмасс, бетона и др.) и только незначительная часть проникает через ограждение. Уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую благодаря внутреннему трению в звукопоглощающих материалах. В качестве звукопоглощающего материала применяют ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральную вату, древесноволокнистые и минераловатные плиты, пористый поливинилхлорид и др. Толщина облицовок составляет 20-200 мм. В низких помещениях облицовывают только потолок, т.к.стены в них практически не влияют на отражение звука, а в высоких и вытянутых помещениях - облицовывают как стены, так и потолок.

9.5.2 Индивидуальные средства защиты от шума

Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами. В первую очередь, надо использовать коллективные средства, которые по отношению к источнику шума подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Haиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источнике его возникновения. Борьба с шумом после его возникновения обходится дороже и часто является малоэффективной.

Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы прижатия, правильности ношения. Ушные вкладыши вставляют в слуховой канал уха. Их изготовляют из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10... 15 дБ. В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспечивают надежную защиту органов слуха. Так, наушники ВЦНИОТ снижают уровень звукового давления на 7...38 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц. Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, которые герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30...40 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц.

9.6 Предельно допустимые уровни шума

В производственных помещениях, где работа на ВДТ и ПЭВМ является вспомогательной, уровни шума на рабочих местах не должны превышать допустимых для данного вида работ, регламентированных ГОСТ "Шум. Общие требования безопасности".

В производственных помещениях, где работа на ПК, ПЭВМ является основной, уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБ.

При выполнении инженерно-технических работ, при осуществлении лабораторного, аналитического и измерительного контроля уровень шума в помещений с ВДТ и ПЭВМ не должен превышать 60 дБА. В помещениях операторов ЭВМ (без дисплеев) уровень шума не должен превышать 65 дБА. На рабочих местах в помещениях, где размещены шумные агрегаты вычислительных машин (АЦПУ и т.п.), уровень шума не должен превышать 75 дБА.

В целях снижения уровня шума, для отделки помещений используются звукопоглощающие материалы, разрешенные к применению в РК, занавеси из плотной ткани, подвешенные складкой на расстоянии 15-20 см от ограждения. Ширина занавеси должна быть в 2 раза больше ширины окна. Оборудование, создающее шум выше допустимого уровня (шумовые агрегаты вычислительных машин, серверы с агрегатами обеспечения климатических параметров и другие), размещается вне помещений с ПК и ВТ. [15]

10. Охрана труда и техника безопасности

В республике Казахстан действует Трудовой кодекс [12], где в Статье 16 указано, что работодатель обязан обеспечить работникам условия труда в соответствии с законодательством о труде, индивидуальным трудовым, коллективным договорами. На каждом предприятии должен производиться анализ опасных и вредных факторов условий труда и разрабатываться мероприятия по их устранению.

Метеорологические условия для рабочей зоны производственных помещений регламентируются также санитарными правилами и нормами -«Гигиенические требования к организации и условиям работы с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами» [14].

Мероприятия по предотвращению вредных и опасных производственных факторов необходимо проводить на основании нормативных актов по безопасности труда Республики Казахстан (Трудовой кодекс [12] Статья 314).

Соблюдение техники безопасности и охрана труда регулируются Трудовым кодексом РК [12]. В статье 4 Трудового кодекса РК говориться о приоритете жизни и здоровья работника по отношению к результатам производственной деятельности, а также о недопущении необратимых последствий вредного воздействия производственных факторов на жизнь и здоровье работника.

Согласно закону республики Казахстан «О пожарной безопасности» [13] обеспечение пожарной безопасности является неотъемлемой частью государственной деятельности по охране жизни и здоровья людей, собственности, национального богатства и окружающей среды.

10.1 Анализ опасных и вредных факторов в помещении

Рассматриваемое помещение находится по адрессу г. Караганда ул. Алиханова 14 А, на четвертом этаже четырехэтажного здания. Предприятие имеет следующим режим работы: 8 часов с перерывом на обед - 1 час. Пятидневный режим работы, два выходных.

Рассматриваемое помещение имеет следующие характеристики:

Размеры помещения - 6 м *6 м * 3 м;

число окон - 2 (все окна выходят на запад);

количество рабочих мест - 6.

Интерьер:

- потолок покрашен водоэмульсионной краской;

- стены оклеены бежевыми флизелиновыми обоями Версаль под покраску;

- пол бетонный, покрыт линолеумом Graboplast Terrana Top Extra серого цвета толщина 2,4 мм.

План рабочего помещения представлен на рисунке 11.1.

Рисунок 10.1 - План помещения (1-огнетушитель;

2 - книжный шкаф; 3 - принтер; 4 - стул; 5 - розетки; 6- кондиционер; 7 - стол; 8 - радиаторы отопления; 9 - монитор; 10 - мышь; 11 - клавиатура)

На стенах имеется 12 розеток подсоединены к заземляющей жиле с общим сопротивлением 4 Ом. Что соответствует пункту 3.1 [14] по которому все помещения, предназначенные для эксплуатации ПК, обязательно должны оснащаться контуром заземления. Электрические шнуры протянуты вдоль плинтусов.Каждый компьютер подключен к системе безперебойного питания. Корпуса системных блоков не заземлены.

Помещение по опасности поражения электрическим током можно отнести к 1 классу, т.е. это помещение без повышенной опасности (сухое, с нормальной температурой воздуха, изолированными полами и малым числом заземленных приборов).

Площадь на одно рабочее место составлять 6 м²., это соответствует пункту 3.4 [14]. Расположение рабочих мест соответствует пункту 5.1.2 [14], расстояние между боковыми поверхностями мониторов составляет более 1,5 м, а расстояние между стеной с оконными проемами и столами составляет 0,25 м. Расположение также соответствует пункту 3.4 [14], где рекомендуется периметральная расстановка компьютеров.

Высота рабочего стола 77 см, что соответствует подпункту 5.2.4 [14] в котором для нерегулируемых рабочих поверхностей стола предусмотрена высота не менее 72,5. Однако у стола отсутствует специальная рабочая поверхность для клавиатуры, что не соответствует пункту 5.2.8 [14].

Конструкция рабочего стула не соответствует пункту 5.1.4 [14]. Стул не является подъемно-поворотным, отсутствует возможность регулировки высоты сиденья и угла наклона спинки, что отрицательно сказывается на мышцах шейно-плечевой области и спины.

По виду трудовой деятельности работа, выполняемая сотрудником в данном помещении, относится к группе Б (группа Б - работа по вводу информации)

Также устанавливаются категории тяжести и напряженности работы на компьютерах, которые определяются для группы Б - по суммарному числу считываемых или вводимых знаков за рабочую смену, но не более 40 тыс. знаков за смену.

При восьмичасовой рабочей смене и работе на компьютере регламентированные перерывы для группы Б - через 2 часа от начала рабочей смены и через 1,5 - 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью по 15 мин. или через каждый час работы продолжительностью по 10 мин.

Помещение, согласно требованиям санитарных норм, оснащено аптечкой первой медицинской помощи, которая пополняется по мере необходимости.

Техничкские характеристики персональных компьютеров.Мониторы жидкокристаллические, рабочая диагональ монитора 17 дюймов. Технические характеристики монитора приведены в таблице 11.1.

Таблица 10.1 - Технические характеристики мониторов

Модель	Acer AL1714sm
1	2
Время отклика	8 мс
Яркость	370 кд
Контрастность	350:1
Разрешение	1280х1024
Количество отображаемых цветов	16,7 млн
Размер пикселя	0,264х 0,264 мм
Частота обновления пикселя	135 МГц
Угол обзора по горизонтали	160°
Угол обзора по вертикали	120°
Лампы подсветки	4 шт.
Видео сигнал	Аналоговый D-SUB
Углы наклона	Вниз 5°, вверх 20°
Крепление для кронштейна	Поддерживается VESA
Блок питания	Внешний адаптер переменного тока 100-240 вольт
Габариты	378 x 396 x 159.5 мм
Вес	5.6 кг

В таблице 10.2 - указан комплекс технических средств, используемый в данном помещении.

Таблица 10.2 - Технические характеристики компьютера

Название устройства	Выбранная модель
Процессор	Intel Celeron D 336
Кулер	Intel S-775 PCCooler SPA-122CU 4pin
Материнская плата	Foxconn 945P7AA-8KS2
Модуль памяти	Samsung DDR2-533 PC-4200, 512 Мб
Видеокарта	NVIDIA GeForce 6600
Жесткий диск	Samsung SpinPoint P80 HD080HJ
Корпус	Microlab 4105 ATX 300W
Монитор	Acer AL1714sm
Привод DVD-RW	ASUS DRW-1814BLT
Клавиатура	Genius Comfy KB-21E PS/2
Принтер	Принтер HP LaserJet 2015
Мышь	Mouse Genius XScroll Eye - Black G5 optical, PS/2
Источники бесперебойного питания	UPS Mustek PowerMust 600 Plus

Микроклимат помещения. В летний период времени температура в помещении составляет 24⁰С, в зимнее 22 ⁰С, Относительная влажность воздуха в помещении 40%, скорость движения воздуха 0.1м/с. Что соответствует пункту 4.1[14].

В помещении используется естественное и искусственное освещение. Окна имеют следующие параметры: высота окна - 1,4 м, ширина окна - 2,1м. Под окнами установлены два радиатора отопления по семь секцый. На окнах имеются вертикальные жалюзи голубого цвета, что соответствует пункту 5.1.1 [14].

В данном помещении общее искусственное освещение состоит из 6 светильников, по 4 люминесцентные лампы типа ЛБ 40 в каждом.

На горизонтальной поверхности стола в зоне работы с документами комбинированная освещенность равна 600 лк. На экране освещенность равна 200 лк. Таким образом, объем освещения в помещении удовлетворяет нормам. Соответствует пункту 4.2.4 [14].

Для создания и автоматического поддержания в помещении независимо от наружных условий оптимальных значений температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, в холодное время года используется водяное отопление, в теплое время года применяется проветривание помещения через оконные проемы что допускается пунктом 3.8 [14]. Установлен кондиционер «зима-лето» (фирма LG), который позволяет контролировать температуру.

В помещении проводится ежедневная влажная уборка.

В данном помещении имеются следующие вредные производственные факторы:

электромагнитное излучение. Источниками электрических полей промышленной частоты являются токоведущие части действующих электроустановок (розетки, проводка, кабели и др.). Длительное воздействие электрического поля на организм человека вызывает нарушение функционального состояния нервной и сердечнососудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса;

повышенный уровень шума, превышает 50 дБА. Источником шума являются 6 компьютеров, принтер, кондиционер и посетители. Шум и вибрация ухудшает условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. Сильный продолжительный шум и вибрация может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем, что приводит к заболеваниям сердца и повышенной нервозности;

10.2 Мероприятия по снижению опасных и вредных факторов

Исходя из пункта 5.2.6 [14] рабочее место необходимо оборудовать подставкой для ног. Также согласно пункту 5.2.8 [14] рекомендуется устанавливать клавиатуру на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, которой не оборудован рабочий стол. Согласно пункту 5.1.4 [14], рабочий стул должен быть заменен подъёмно-поворотным, с регулируемыми высотой поверхности сиденья и углом наклона спинки.

В данном помещении вредных факторов является шум. Средства защиты от шума - это технические мероприятия, которые проводятся по трем главным направлениям:

устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;

ослабление шума на путях передачи;

непосредственная защита работников.

Фактическими источниками шума в помещении являются кондиционер, кулера находящиеся в системном блоке и принтер.

В помещении находятся следующие источники:

- 12 кулеров, шесть по 25 дБ каждый и шесть по 36 дБ;

- принтер, уровень шума которого в рабочем состоянии составляет 45 дБ; - кондиционер - 20 дБ.

Рассчитаем общий уровень шума, который воспринимает служащий в помещении, когда работают компьютеры, принтер и кондиционер.

Суммарный шум от нескольких источников с одинаковыми уровнями интенсивности определяется по формуле:

L_сум =L₁+Д L (11.1)

где L₁ - интенсивность одного источника, дБ;

Д L - добавочный шум.

При большем, чем два, числе источников шума уровни интенсивности суммируются последовательно - от наибольшего к наименьшему.

Произведем вычисление:

12 кулеров:

- 6 имеют уровень шума L₁=25 дБ;

- 6 кулеров - по L₁ = 36 дБ.

Принимаю во внимание и то, что скапливающаяся внутри кулеров пыль увеличивает уровень интенсивности шума на 25%. С учетом этого получим:

L¹₁ = L₁ + 0,25 · L₁

L¹₁ = 25 + 0,25·25=31,25 дБ

L¹₂ = L₂ + 0,25 · L₂

L¹₂ = 36 + 0,25·36= 45 дБ

Суммарный шум от нескольких источников с одинаковыми уровнями интенсивности определяется по формуле:

L_сум1 = L¹₁ +10 · lg n

L_сум1 = 31,25 + 10 · lg 6 = 31,25 + 10 · 0,8 = 39,25 дБ

L_сум2 = L¹₂ +10 · lg n

L_сум2 = 45 + 10 · lg 6 = 45 + 10 · 0,8 = 53 дБ

Найдем суммарный уровень шума всех источников.

Разность уровней шума первого и второго источника (кулеры) составляет:

Д_1-2 = L₁ - L₂

Д_1-2 = 53 - 39,25 = 13,75 дБ

Добавочный шум для этой разности определяется по шкале рисунок 11.2. Он будет равен ДL = 0,21 дБ.

Рисунок 10.2 - Шкала определения добавочного шума

Тогда по формуле (11.1) найдем общий шум:

L_сум12 = 53 + 0,21 = 53,21 дБ.

Разность уровней шума первого (кулеры) и третьего источника (принтера) составляет:

Д_1-2 = L _сум12 - L₃

Д_1-2 = 53,21 - 45 = 8,21 дБ.

Добавочный шум для этой разности определяется по шкале рисунок 11.2. Он будет равен ДL = 0,6 дБ.

Тогда:

L_сум12 = 53,21 + 0,6 = 53,81 дБ.

Разность уровней шума первого (кулеры) и четвертого источника (принтера) составляет:

Д_1-2 = 53,81 - 20 = 33,81 дБ.

Т.к. разность уровней >20, то уровни менее громкоко источника не учитываются. Таким образом суммарный уровень шума в помещении составит 53,81 дБ. Что на 3,81 дБ превышает нормы. Эквивалентный уровень шума в конструкторском отделе по требованиям СанПиНа не должен превышать 50дБ.

Наиболее эффективным средством снижения шума является снижение его в источнике. Снижение шума в источнике достигается путем замены шумных устройств (вентиляторы в системном блоке) на бесшумные; устанавливают наиболее усовершенствованный кондиционер воздуха. Также применяют звукопоглощающие облицовки для отделки потолка и стен шумных помещений, что приводит к изменению спектра шума в сторону более низких частот (65 Дб), что даже при относительно небольшом снижении уровня существенно улучшает условия труда.

Учитывая, что с помощью технических средств в настоящее время не всегда удается решить проблему снижения уровня шума, применяются средства индивидуальной защиты (заглушки, наушники). Эффективность средств индивидуальной защиты обеспечена их правильным подбором.

10.3 Пожарная безопасность

Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью. В соответствии с ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть». Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций. Здание магазина имеет степень огнестойкости I - здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона с применением листовых и плитных негорючих материалов.

Предел огнестойкости строительных конструкций:

1. Несущие элементы здания - R 120

2. Наружные ненесущие стены - E 30

3. Перекрытия междуэтажные - REI 60

4. Элементы бесчердачных покрытий:

a) Настилы (в том числе с утеплителем) - RE 30

b) Балки, прогоны - R 30

5. Лестничные клетки:

a) Внутренние стены - REI 120

b) Марши и площадки лестниц - R 60

6. Дверь - EI 30

7. Окно - E 30 [16]

Класс функциональной пожарной опасности здания и его частей определяется их назначением и особенностями размещаемых в них технологических процессов. Функциональная пожарная опасность рассматриваемого здания - Ф4.3. К данному классу относятся учреждения органов управления, проектно-конструкторские организации, информационные и редакционно-издательские организации, научно-исследовательские организации, банки, конторы, офисы.

Класс Ф4.3. предполагает, что автоматическая пожарная сигнализация должна быть в лабораторных помещениях основного научного и специального назначения. К помещениям научно-информационного назначения относятся: помещения хранения, комплектования и выдачи общей научно-технической информации и литературы, служебных материалов, описей и другой документации.[16]

Рассматриваемое помещение по пожарной опасности строительных конструкций согласно ГОСТ 12.1.004-85 относится к «пожароопасным» (категория «В»), поскольку имеются в наличии легковоспламеняющиеся вещества (бумага, мебель).

Горючий компонент в помещении: стройматериалы, оконные рамы, полы, мебель, изоляция силовых, сигнальных кабелей, а также радиотехнические детали и изоляция соединительных кабелей, ячеек, блоков, панелей, стоек, шкафов, конструктивные элементы из пластических материалов, жидкости для очистки элементов и узлов ПЭВМ от загрязнения. Пригорении выделяют самые разные токсичные вещества. Основным отравляющим веществом выделяемым при неполном сгорании органики является одноокись углерода (угарный газ).

Источниками зажигания в помещениях, оборудованных вычислительной техникой могут оказаться электрические искры, дуги и перегретые участки элементов и конструкций ПЭВМ. Источники зажигания возникают в электрических и электронных приборах, устройствах, применяемых для технического обслуживания элементов ПЭВМ, а также в системах кондиционирования воздуха и теплоснабжения.

Здание состоит из четырех этажей. На этаже при нормальном режиме работы находятся 45 человек. Согласно требований пожарной безопасности разработаны планы эвакуации людей в случае пожара. Они расположены на каждом этаже на видном месте. На плане указано расположение огнетушителей и пожарных кранов.

Эвакуация людей проводится в соответствие с приведенным планом на рисунке 11.3.

При обнаружении начальной стадии возгорания сотрудник обязан сообщить дежурному здания и эвакуироваться согласно разработанному плану. Предусмотрены два эвакуационных выхода из здания в дополнение к одному основному.

Двери эвакуационных выходов не загромождены посторонними предметами. Двери открываются в сторону выхода из помещения. Двери обозначены знаком «запасный выход». Ключи хранятся в дежурной части у дежурного, которые постоянно находиться на службе и в случае пожара незамедлительно должен открыть двери. В дежурную часть проведена отдельная телефонная линия. В случае возникновения пожара он незамедлительно должен сообщить в пожарную часть о происшествии.

Для ликвидации пожаров в начальной стадии применяются первичные средства пожаротушения: внутренние пожарные водопроводы, огнетушители ручные и передвижные, ящики с сухим песком, пожарные щиты с инструментами (лопаты, топоры, багры, ломы, пилы, ведра и др), покрывала (асбестовые, войлочные, брезентовые) огнетушители. Наибольшее распространение в качестве первичных средств тушения пожаров получили огнетушители.

В кабинетах установлены углекислотные (ОУ-2, ОУ-5) и порошковые (ОП-5-01) огнетушители. Предназначенные для тушения небольших очагов горения различных веществ и материалов, загараний в электроустройствах, находящихся под напряжением, ценных материалов и оборудования применяются

В здание пожарные краны устанавлены в коридорах, на площадках лестничных клеток, у входов, т.е. в доступных и заметных местах. Пожарные краны располагают в нишах на высоте 1,35 м, где также находятся пожарный ствол с напорным рукавом из тканевого материала длиной 10-20 м. Напор воды должен обеспечивать радиус действия компактной части струи воды, достаточный для достижения наиболее удаленной и возвышенной части здания, но не менее 6 м .

Системы автоматической пожарной сигнализации. Устройства пожарной автоматики предназначены для обнаружения, оповещения и ликвидации пожара, а также для защиты людей от воздействия опасных факторов. Они включают системы автоматической пожарной сигнализации (АПС) и охранно-пожарной сигнализации (ОПС) типа ФЭУП (фотоэлектрические устроцства для охраны помещений), автоматические установки пожаротушения (АУП) типа КИ-1, системы противодымной защиты зданий повышенной этажности и др.

Системы АПС предназначены для обнаружения пожаров в их начальной стадии и оповещения службы пожарной охраны о времени и месте возникновения пожара. Кроме того, они формируют сигналы на включение систем аварийной вентиляции, дымоудаления, других устройств. В данном помещении установлен пожарный извещатель, что соответствует СН РК 2.02-11-2002 [15].

Для обнаружения пожара на ранней стадии установлен ручный извещатель пожарной сигнализации, которые установлены у поэтажных входов в лестничных клетках и выходов наружу.

Рисунок 10.3 - План эвакуации

Список использованных источников

1. И.П. Норенков, В.Б. Маничев Основы теории и проектирования САПР.: Учеб. - М.: 1990. - 335 с.

2. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для втузов: В 9 кн./Под ред. И.П. Норенкова. Принципы построения и структура. - М.: Высш. шк., 1986. - 159 с.

3. Н.Б. Культин «Основы программирования в Delphi 7» - СПб.: БХВ - Петербург,2003. - 608 с.

4. С.В. Глушаков Программирование в среде Deiphi 7. - Харьков: Фолио, 2003, 528с.

5. Каталог решений PLM/CAD/CAM/CAE, АСКОН. Новосибирск - 2003. - 50 с.

6. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. ред. Лащинского. 1970

7. Цыганков А.С. - Расчеты теплообменных аппаратов. 1956.

8. Современная экономика. Общедоступный учебный курс. Ростов-на-Дону, изд. "Феникс",1995.

9. Баштанов А.В., Пожаров А.В., Ничуговский Г.Ф. "Экология" / СПбГУТ. СПб, 1998.

10. Куклев Ю.И. Физическая экология. М. «Высшая школа», 2001 г.

11. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающее среды. М. 2001 г.

12. Трудовой кодекс Республики Казахстан от 15.05.2007 года. № 251 - Алматы: Бико, 2007. - 141 с.

13. Закон Республики Казахстан «О пожарной безопасности» от 22.11.1996.

14. СанПиН № 1.01.004.01. Гигиенические требования к организации и условиям работы с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами. - Астана: Изд. офиц., 2001. - 40 с.

15. СН РК 2.02-11-2002. Нормы оборудования зданий, помещений и сооружений системами автоматической пожарной сигнализации, автоматическими установками пожаротушения и оповещения людей при пожаре. Астана: Изд. офиц., 2002. - 50 с.

16. СНиП РК 2.02-01-2001. Пожарная безопасность зданий и сооружений. Астана: Изд. офиц., 2002. - 31 с.

17. Охрана труда: Учебник для вузов/К.З. Ушаков, Б.Ф. Кирин, Н.В. Ножкин и др. Под ред. К.З. Ушакова. - М.: Недра, 1986.

18.

Приложение А

Перечень замечаний и предложений нормоконтролера

Наимено-вание документа	№ стр. (листа)	Услов-ные пометки	Содержание изменений и предложений	Приме-чание
Пояснитель-ная записка
Графиче-ская часть