MIKROKLIMAT

1.      Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z czynnikami kształtującymi mikroklimat, zwłaszcza w wyrobiskach górniczych, ze sposobem oddziaływania i wpływem warunków na organizm ludzki, z obowiązującymi normami w tym zakresie oraz ze sposobem pomiaru niektórych czynników kształtujących termiczny komfort pracy i jego ocenę.

Wykonujemy pomiary następujących czynników:

·         Prędkości przepływu powietrza (anemometr skrzydełkowy)

·         Wilgotności względnej powietrza ( psychrometr Assmana)

·         Temperatury powietrza (psychrometr Assmana)

·         Intensywności chłodzenia (katatermometry Hilla)

·         Ciśnienia powietrza(manometr pochyły)

2.      Wstęp teoretyczny:

Mikroklimat konkretnego pomieszczenia lub danej niewielkiej terytorialnie miejscowości  kształtowany jest współoddziaływaniem naturalnych czynników klimatycznych, między innymi takich jak: temperatura, wilgotność, ciśnienie i prędkość przepływu powietrza. W praktycznych warunkach możemy spotkać mikroklimat naturalny i sztuczny . Ponadto odróżniamy mikroklimat sztuczny powstały w wyniku zamierzonych przedsięwzięć człowieka oraz mikroklimat sztuczny powstały jako niepożądany efekt w konkretnym procesie pracy człowieka. Stąd też zachodzi potrzeba ciągłego pomiaru jego parametrów oraz stosowanie określonej profilaktyki. Mikroklimat w wyrobiskach górniczych kopalń podziemnych jest zdeterminowany , między innymi, temperaturą złoża i temperaturą skał otaczających złoże, zawodnieniem złoża, głębokością  zalegania złoża, promieniowaniem cieplnym wydatkiem powietrza przepływającego wyrobiskami górniczymi oraz techniką i technologią urabiania, odstaw i transportu kopaliny. W przypadku kopalń odkrywkowych kształtuje się, w przeważającej mierze, pod wpływem naturalnych czynników klimatycznych charakterystycznych dla tego obszaru geograficznego na którym znajduje się kopalnia.

Komfortem cieplnym określa się stan zadowolenia z warunków mikroklimatu, w którym nie odczuwa się ciepła ani chłodu.

Na komfort pracy mają wpływ następujące czynniki:

·         temperatura powietrza,

·         wilgotność powietrza,

·         prędkość przepływu powietrza,

·         promieniowanie cieplne,

·         ciśnienie powietrza,

·         skład chemiczny  powietrza,

·         zanieczyszczenia mechaniczne powietrza.

Przy kształtowaniu i ocenie mikroklimatu w wyrobiskach górniczych kopalń prowadzących eksploatację złoża systemem podziemnym  bierze się pod uwagę współdziałanie i współoddziaływanie na organizm ludzki takich czynników, jak:

a)      Temperatura powietrza – do jej pomiarów w wyrobiskach górniczych używa się termometrów które można podzielić na 2 grupy. Pierwszą stanowią te które funkcjonują na zasadzie wykorzystania odmiennych własności termicznych różnych ciał( wszystkie termometry cieczowe, zarówno rtęciowe jak i alkoholowe, termometry ciśnieniowe, mechaniczne i bimetaliczne), Drugą grupę stanowią termometry wykorzystujące temperaturowe zmiany parametrów elektrycznych niektórych materiałów ( termometry oporowe, oporowe, półprzewodnikowe i termoelektryczne).

b)     Wilgotność powietrza – czyli zawartość pary wodnej w jednostce powietrza. W powietrzu  kopalnianym na te wielkość ma wpływ szereg czynników m.in. wilgotność i temperatura powietrza atmosferycznego, wilgotność oraz zdolności filtracyjne górotworu, system odwadniania w kopalni, wydatek powietrza, temperatura skał, ciśnienie barometryczne i inne.

c)      Prędkość przepływu powietrza – wartości prędkości przepływu powietrza dla wyrobisk górniczych są szczegółowo określone w normach. Do pomiaru w wyrobiskach górniczych używamy się różnych przyrządów, w tym anemometrów: różnicowych, skrzydełkowych i czaszowych, których stosowanie jest uzależnione od prędkości powietrza.

d)     Ciśnienie atmosferyczne powietrza – czyli ciśnienie wywierane przez atmosferę na powierzchnię ziemi. Mierzymy je za pomocą barometrów rtęciowych. Zmiany ciśnienia wywierają istotny wpływ na stan bezpieczeństwa zwłaszcza w kopalniach w których wydzielają się gazy (np. Metan) ze starych zrobów i otamowanych pól pożarowych.

e)      Promieniowanie cieplne – ma postać fal elektromagnetycznych, działanie promieniowania cieplnego na ciało ludzkie na polega na absorpcji tego promieniowania przez organizm ludzki. Pomiar opiera się na zasadzie absorpcji padających promieni ciepła. W technice pomiaru stosuje się różne przyrządy w tym termometr kulisty Vernona.

Pomiary katatermometryczne- Katatermometr jest to przyrząd służący do pomiaru intensywności chłodzenia ciała ludzkiego wywołanego wspólnym działaniem temperatury, wilgotności i prędkości przepływu powietrza oraz promieniowania cieplnego. Katatermometr jest to termometr alkoholowy, którego skala  obejmuje zakres od 35 do 38 o C. Pomiar wykonuje się w ten sposób, że mierzy się w sekundach czas opadania słupka alkoholu pomiędzy temperaturą 38 a 35o C , a następnie dzieląc stałej katatermometru przez czas pomiaru otrzymujemy wielkość chłodzącego działania atmosfery .

              Temperatura efektywna (ET) jest to temperatura nieruchomego i nasyconego parą   wodną powietrza, przy której możliwości odprowadzania z organizmu ciepła metabolicznego są takie same, jak przy konkretnych liczbowych wartościach temperatury, wilgotności i prędkości przepływu. Temperatura efektywna jest to wskaźnik odczucia cech fizycznych powietrza.

3.      Obliczenia:

a)     Pomiary w komorze suchej zimnej:

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

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

              – temperatura zmierzona na termometrze suchym

– temperatura zmierzona na termometrze mokrym

Wilgotność względna: ø = 44 %

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

4.    Intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem Hilla

– stała katatermometru,

– czas spadku temperatury z 38 do 35 °C

o       Katastopnie suche

o       Katastopnie mokre

5.    Pomiar ciśnienia dynamicznego za pomocą manometru z rurką pochyłą

- gęstość cieczy manometrycznej

- przyspieszenie ziemskie

= wartość pomiaru w metrach

= przełożenie geometryczne manometru

6. Pomiar prędkości przepływu powietrza  na wylocie w przewodach z pomocą rurki spiętrzającej Pitot – Prandtla.

v=2∙Pdγ

v=0,55 m/s

b)     Pomiary w komorze suchej ciepłej.

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

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

              – temperatura zmierzona na termometrze suchym

– temperatura zmierzona na termometrze mokrym

Wilgotność względna: ø = 43 %

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

4.    Intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem Hilla

– stała katatermometru,

– czas spadku temperatury z 38 do 35 °C

o       Katastopnie suche

o       Katastopnie mokre

5.    Pomiar ciśnienia dynamicznego za pomocą manometru z rurką pochyłą

- gęstość cieczy manometrycznej

- przyspieszenie ziemskie

= wartość pomiaru w metrach

= przełożenie geometryczne manometru

6. Pomiar prędkości przepływu powietrza  na wylocie w przewodach z pomocą rurki spiętrzającej Pitot – Prandtla.

v=2∙Pdγ

v=0,58 m/s

c)      Pomiary w komorze wilgotnej zimnej:

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

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

              – temperatura zmierzona na termometrze suchym

– temperatura zmierzona na termometrze mokrym

Wilgotność względna: ø = 51 %

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

4.    Intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem Hilla

– stała katatermometru,

– czas spadku temperatury z 38 do 35 °C

o       Katastopnie suche

o       Katastopnie mokre

                   5.    Pomiar ciśnienia dynamicznego za pomocą manometru z rurką pochyłą

...