Akademia Górniczo - Hutnicza

im St. Staszica

w Krakowie

Temat: Mikroklimat i pomiary jego parametrów.

Byś Grzegorz

Kowalczyk Andrzej

Wstęp. innymi: temperatury, wilgotności, ciśnienia, prędkości przepływu powietrza. Mikroklimat hut i kopalń , zwłaszcza kopalń podziemnych powstaje w wyniku planowej działalności produkcyjnej człowieka. Jest produktem ubocznym, często uciążliwym dla człowieka i dlatego zachodzi potrzeba ciągłego pomiaru jego parametrów i regulacji ich wielkości w celu stworzenia optymalnych dla pracownika warunków pracy .Czynnikami mającymi zasadniczy wpływ na tworzenie komfortu pracy są:

a) komfort cieplny - stan zadowolenia z warunków mikroklimatu , w którym nie odczuwa się ciepła ani chłodu.

b) temperatura - przy projektowaniu struktury kopalni należy

Mikroklimat pomieszczenia lub miejscowości kształtowany jest współdziałaniem naturalnych czynników klimatycznych, między uwzględnić istnienie tzw. Geotermicznego, który określa liczbę metrów głębokości odpowiadającą wzrostowi temperatury o 1^o C. W warunkach kopalnianych do pomiarów temperatury używa się termometrów:

-cieczowe, rtęciowe, alkoholowe, ciśnieniowe, mechaniczne, bimetaliczne

-oporowe, półprzewodnikowe, termoelektryczne

c) wilgotność powietrza - zawartość pary wodnej w jednostce objętości powietrza. Stopień wilgotności powietrza określa się za pomocą przyrządów, stosując metodę :

-wagową

-higrometryczną

-psychrometryczną(psychrometry: Augusta, Assmana)

d) prędkość przepływu powietrza - ruch powietrza opisuje się określając jego kierunek i prędkość przemieszczania cząstek powietrza. Prędkość przepływu powietrza w wyrobiskach górniczych określa się między innymi za pomocą anemometrów:

-różnicowych

-skrzydełkowych

-czaszowych

e) ciśnienie powietrza - ciśnienie wywierane przez atmosferę na powierzchnię Ziemi nazywamy ciśnieniem atmosferycznym lub barometrycznym.

f) promieniowanie cieplne - ma postać fal elektromagnetycznych o długości w zakresie od 0,8-400[nm]. Do pomiaru promieniowania służy m.in. termometr kulisty Vernona.

Pomiary katatermometryczne służą do pomiaru intensywności chłodzenia ciała ludzkiego, wywołanego wspólnym działaniem temperatury, wilgotności i prędkości przepływu powietrza oraz promieniowaniem cieplnym. Pośrednio służą także do wyznaczenia prędkości przepływu powietrza.

Mikroklimat i pomiary jego parametrów.

Pomiary dla powietrza o temperaturze pokojowej i nawiewie x1.

1. Komora sucha.

1.Prędkość przepływu powietrza zmierzona na wlocie metodą bezpośrednią za pomocą anemometru skrzydełkowego.

V_p = 53 [m/min] = 0,883 [m/s]

2.Wilgotność względna powietrza określona metodą psychrometryczną (odczytana z tabel).

Δt = t_s - t_w

t_s - temperatura zmierzona na termometrze suchym t_s = 22,4 °C

t_w - temperatura zmierzona na termometrze mokrym t_w = 15,6°C

Δt = 6,8C

W_w = 49 %

3.Rzeczywista temperatura powietrza wyznaczona z nomogramu na podstawie pomiaru na termometrze suchym i wilgotnym oraz wyników z pomiaru prędkości przepływu powietrza.

T_rz = 18 °C

4.Intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem cylindrycznym zwykłym i katatermometrem cylindrycznym posrebrzanym.

[mcal/cm²·s]

F - stała katatermometru, F = 402 [mcal/cm²]

t - czas spadku temperatury z 38 do 35 °C

Katastopnie suche (t = 64 s)

K₁ = 6,28 [mcal/cm²·s] = 263,8 [W/m²]

Katastopnie mokre (t = 33 s)

K₂ = 12,18 [mcal/cm²·s] = 511,6 [W/m²]

5.Pomiar prędkości przepływu powietrza na wylocie w przewodach z pomocą rurki spiętrzającej Pitot - Prandtla.

[m/s]

g -przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 [m/s²]

P_d - ciśnienie dynamiczne zmierzone rurką Prandtla , P_d = 0,0089 [kg/m²]

γ - ciężar właściwy powietrza, γ = 1,2 [kg/m³]

V = 0,381 [m/s]

1. Komora mokra.

1.Prędkość przepływu powietrza zmierzona na wlocie metodą bezpośrednią za pomocą anemometru skrzydełkowego.

V_p = 53[m/min] = 0,883 [m/s]

2.Wilgotność względna powietrza określona metodą psychrometryczną (odczytana z tabel).

Δt = t_s - t_w

t_s - temperatura zmierzona na termometrze suchym t_s = 22,8°C

t_w - temperatura zmierzona na termometrze mokrym t_w = 16,8 °C

Δt = 6 ^oC

W_w = 55 %

3.Rzeczywista temperatura powietrza wyznaczona z nomogramu na podstawie pomiaru na termometrze suchym i wilgotnym oraz wyników z pomiaru prędkości przepływu powietrza.

T_rz = 18,5 °C

4.Intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem cylindrycznym zwykłym i katatermometrem cylindrycznym posrebrzanym.

[mcal/cm²·s]

F - stała katatermometru, F = 402 [mcal/cm²]

t - czas spadku temperatury z 38 do 35 °C

Katastopnie suche (t = 73 s)

K₁ = 5,5 [mcal/cm²·s] = 231,28[W/m²]

Katastopnie mokre (t = 40 s)

K₂ = 10,5[mcal/cm²·s] = 422,1 [W/m²]

5.Pomiar prędkości przepływu powietrza na wylocie w przewodach z pomocą rurki spiętrzającej Pitot - Prandtla.

[m/s]

g -przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 [m/s²]

P_d - ciśnienie dynamiczne zmierzone rurką Prandtla , P_d = 0,0082[kg/m²]

γ - ciężar właściwy powietrza, γ = 1,2 [kg/m³]

V = 0,366[m/s]

Pomiary dla powietrza o podwyższonej temperaturze i nawiewie x3.

1. Komora sucha.

1.Prędkość przepływu powietrza zmierzona na wlocie metodą bezpośrednią za pomocą anemometru skrzydełkowego.

V_p = 59 [m/min] = 0,983 [m/s]

2.Wilgotność względna powietrza określona metodą psychrometryczną (odczytana z tabel).

Δt = t_s - t_w

t_s - temperatura zmierzona na termometrze suchym t_s = 25,6 °C

t_w - temperatura zmierzona na termometrze mokrym t_w = 17,2 °C

Δt = 8,4 ⁰C

W_w = 43 %

3.Rzeczywista temperatura powietrza wyznaczona z nomogramu na podstawie pomiaru na termometrze suchym i wilgotnym oraz wyników z pomiaru prędkości przepływu powietrza.

T_rz = 19,5 °C

4.Intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem cylindrycznym zwykłym i katatermometrem cylindrycznym posrebrzanym.

[mcal/cm²·s]

F - stała katatermometru, F = 402 [mcal/cm²]

t - czas spadku temperatury z 38 do 35 °C

Katastopnie suche (t = 75 s)

K ₁= 5,36 [mcal/cm²·s] = 225,12 [W/m²]

Katastopnie mokre (t = 34 s)

K₂ = 11,82 [mcal/cm²·s] = 496,58 [W/m²]

5.Pomiar prędkości przepływu powietrza na wylocie w przewodach z pomocą rurki spiętrzającej Pitot - Prandtla.

[m/s]

g -przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 [m/s²]

P_d - ciśnienie dynamiczne zmierzone rurką Prandtla , P_d = 0,011[kg/m²]

γ - ciężar właściwy powietrza, γ = 1,2 [kg/m³]

V = 0,424 [m/s]

1. Komora wilgotna

1.Prędkość przepływu powietrza zmierzona na wlocie metodą bezpośrednią za pomocą anemometru skrzydełkowego.

V_p = 63 [m/min] = 1,05 [m/s]

2.Wilgotność względna powietrza określona metodą psychrometryczną (odczytana z tabel).

Δt = t_s - t_w

t_s - temperatura zmierzona na termometrze suchym t_s = 26,2°C

t_w - temperatura zmierzona na termometrze mokrym t_w = 18°C

Δt = 8,2 ⁰C

W_w = 45 %

3.Rzeczywista temperatura powietrza wyznaczona z nomogramu na podstawie pomiaru na termometrze suchym i wilgotnym oraz wyników z pomiaru prędkości przepływu powietrza.

T_rz = 20,5 °C

4.Intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem cylindrycznym zwykłym i katatermometrem cylindrycznym posrebrzanym.

[mcal/cm²·s]

F - stała katatermometru, F = 402 [mcal/cm²]

t - czas spadku temperatury z 38 do 35 °C

Katastopnie suche (t = 83 s)

K₁ = 4,84 [mcal/cm²·s] = 203,42 [W/m²]

Katastopnie mokre (t = 42s)

K ₂= 9,57 [mcal/cm²·s] = 402 [W/m²]

5.Pomiar prędkości przepływu powietrza na wylocie w przewodach z pomocą rurki spiętrzającej Pitot - Prandtla.

[m/s]

g -przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 [m/s²]

P_d - ciśnienie dynamiczne zmierzone rurką Prandtla , P_d = 0,0091 [kg/m²]

γ - ciężar właściwy powietrza, γ = 1,2 [kg/m³]

V = 0,385 [m/s]

Warunki pomiaru	L.p.	Vo [m/s.]	K1 [W/m^2]	K2 [W/m^2]	V1 [m/s.]	Ts [^oC]	Tw [^oC]	f [%]	ET [^oC]		ts [s.]		tw [s.]
sucha	1	0,883	263,8	511,6	0,381	22,4	15,6	49	18,0	64		33
nawilżona	2	1,05	203,4	402,0	0,385	26,2	18,0	45	20,5	83		42
nawilżona	1	0,883	231,3	422,1	0,366	22,8	16,8	55	18.5	73		40
sucha	2	0,983	225,1	496,6	0,424	25,6	17,2	43	19,5	75		34

Wnioski

1.Po wykonaniu pomiarów i obliczeń możemy stwierdzić że, większe wartość intensywności chłodzenia uzyskano w komorze suchej.

2.Porównując wartości prędkości przepływu powietrza uzyskane metodą bezpośrednią (za pomocą anemometru) i metodą pośrednią (za pomocą katatermometru) wnioskujemy że, wartości te różnią się. Tłumaczyć to można wpływem promieniowania cieplnego . Jeżeli w miejscu pomiaru występuję promieniowanie cieplne to należy w pomiarach katatermometrycznych używać katatermometrów posrebrzanych.

3.Zgodnie z naszymi przypuszczeniami wyznaczona wilgotność powietrza jest większa dla - komory z powietrzem wilgotnym

4.Po odczytaniu z nomogramu wartości temperatury efektywnej można zauważyć że, temperatura ta jest większa w komorze z powietrzem wilgotnym, przy czym dla większej prędkości przepływu i większego nagrzewania powietrza jest większa.

POLSKA NORMA

PN-87/N-08009

Przedmiotem normy jest metoda oceny i interpretacji ujemnego obciążenia termicznego spowodowanego oddziaływaniem środowiska.

Normę należy stosować do szybkiej oceny przeciętnego oddziaływania środowiska zimnego(tzn. Środowiska z temperaturą powietrza niższą od 10 stopni C) na człowieka w okresie reprezentatywnym dla jego pracy.

PN-87/N-08016

W niniejszej normie międzynarodowej ustala się podstawowe właściwości przyrządów do mierzenia wielkości fizycznych charakteryzujących środowisko, jak również metody pomiaru wielkości fizycznych tego środowiska.

Celem normy nie jest określenie ogólnego wskaźnika komfortu lub obciążenia termicznego, ale znormalizowanie procesu zapisu informacji prowadzącego do określenia tego wskaźnika.

PN-85/N-08013

Niniejsza norma międzynarodowa stanowi jedną z serii norm określających metody pomiaru i oceny środowisk termicznych umiarkowanych i skrajnych, które oddziałują na człowieka. Obejmuje ona ocenę środowisk termicznych umiarkowanych.

Przedmiotem niniejszej normy międzynarodowej jest:

1. przedstawienie metody przewidywania wrażeń cieplnych i stopnia niezaspokojenia warunków komfortu termicznego ludzi, przebywających w umiarkowanych środowiskach termicznych.

2. określenie warunków środowiska termicznego przyjmowanych jako komfortowe.

PN-81/N-08010

Norma ustala zasady ergonomiczne jako podstawowe wytyczne dotyczące projektowania systemów pracy.

PN-85/N-08011

Niniejsza Norma Międzynarodowa określa metodę obliczania obciążenia termicznego działającego na człowieka znajdującego się w środowisku gorącym, która umożliwia szybką ocenę tego obciążenia i jest łatwa do zastosowania w środowisku przemysłowym.

---