close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Гранков Дмитрий Вячеславович. Прогностическое моделирование негативных воздействий на человека воздуха рабочей зоны участков окраски производства холодильного оборудования

код для вставки
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................ 8
1. Аналитическая часть .................................................................................... 10
1.1. Краткая характеристика объекта .............................................................. 10
1.1.1 Производственная структура предприятия ............................................ 12
1.2.Анализ техпроцесса на участке окраски ................................................... 17
1.2.1. Анализ оборудования участвующего в процессе сушки деталей ........ 22
1.2.2 Анализ вредностей на рабочем месте маляра на участке нанесения
порошковых покрытий .................................................................................... 24
1.2.3 Анализ методов оценки вредностей на рабочих местах ....................... 29
1.3. Постановка задач исследования ............................................................... 30
2. Моделирование полей концентрации загрязняющих веществ в воздухе
рабочей зоны .................................................................................................... 31
2.1. Анализ процессов распространения загрязняющих веществ в воздухе
рабочей зоны .................................................................................................... 31
2.2. Выбор и обоснование уравнений ............................................................. 32
2.3. Построение расчетной геометрии ............................................................ 36
2.4. Выбор программного обеспечения для выполнения поставленной
задачи по моделированию. .............................................................................. 37
2.4.1. Метод конечных элементов ................................................................... 40
2.4.2. Процесс постановки и решения задачи ................................................. 43
2.5. Построение численной модели камеры сушки по методу конечных
элеметов в программе моделирования Комсол .............................................. 43
2.6. Решение поставленной задаче в пакете программ Comsol Multiphysics 45
2.6.1. Задание размерности рабочей области.................................................. 45
2.6.2. Функции, константы и выражения ........................................................ 50
2.6.3.Задание теплофизических свойств материалов и начальных условий . 52
6
2.6.4. Задание граничных условий и изменение дифференциальных
уравнений ......................................................................................................... 56
2.6.5. Построение сетки ................................................................................... 62
2.6.6. Настройка линейного решателя ............................................................. 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.......................................... 75
7
ВВЕДЕНИЕ
Производство промышленного холодильного оборудования активно
развивается. Увеличиваются объемы производимой продукции, появляются
новые рабочие места, вместе с тем,
актуальны вопросы развития и
улучшения условия труда сотрудников этой сферы производства. Процесс
производства промышленного холодильного оборудования многоэтапный, и
включает в себя такие технологические процессы как штамповка, окраска и
сборка деталей будущей холодильной витрины. Некоторые производственные
процессы автоматизированы, однако полностью уйти от привлечения людей
не возможно. По этому необходимо проводить своевременную оценку
условий
труда
при
внедрении
новых
технологических
процессов
производства, так как новое оборудование и сырье может являться
источником травмоопасности и нарушений здоровья сотрудников.
Практически на любом предприятии эксплуатируются рабочие места с
вредными условиями труда, на наиболее опасные и вредные необходимо
обращать пристальное внимание. Так же необходимо учитывать
особые
режимы работы оборудования и используемого сырья. Инженерные методы
расчета не всегда позволяют адекватно оценить условия труда сотрудников и
вредное воздействие различных факторов рабочей среды на их здоровье и
безопасность. Поэтому задачи улучшения условий труда в наиболее
проблемных случаях, например вопрос распространения вредных веществ в
воздухе
рабочей
среды
могут
быть
решены
методом
численного
моделирования. Для этого необходимо вычислить распределение и динамику
физических полей , а по
их характеру сделать вывод об оптимизации
производственных режимов и эффективности средств защиты.
Исходя из этого, целью работы является: проведение прогностического
моделирования негативного воздействия на человека вредных веществ,
выделяющихся в воздух рабочей зоны.
Для ее достижения необходимо решить следующие задачи:
8
1.
Анализ
технического
процесса
производства
холодильного
оборудования, выявление участков с наиболее негативными условиями труда.
2.
Выявление технологических режимов на наиболее проблемном
участке производственной линии.
3. Составить качественное описание процессов распространения
загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны, разработать математическую
модель физико-химических процессов.
4. Разработать численную модель процессов
распространения
загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны.
5. Получить комплекс имитационных решений численной модели,
результаты которых характеризуют распределения поля концентрации
вредных веществ в воздухе рабочей зоны в зависимости от используемой
краски.
9
1. Аналитическая часть
1.1. Краткая характеристика объекта
Предприятие «Фригогласс Евразия» было основано в 1999 году,
является частью Греческого холдинга «Фригогласс». Полное наименование Общество
с
ограниченной
Компания
специализируется
ответственностью
на
выпуске
«Фригогласс
торгового
Евразия».
холодильного
оборудования, является одним из крупнейших производителей в Российской
Федерации. Политика предприятия основана на гибком подходе к запросам
потребителя, по этому спрос на оборудование, выпускаемое предприятием
постоянно растет.
Предприятие расположено на одной площадке в Железнодорожном
районе по адресу: г. Орел, ул. Новосильское шоссе, 20А. Территория
промплощадки граничит:
- с севера, с северо-востока и с северо-запада - с территорией ЖБИ
№3;
- с юга и юго-запада - с пустырем.
Размер площади землепользования составляет 4,71 Га, из них:
- асфальтированная площадь - 1,65 Га;
- площадь кровли - 1,58 га;
- площадь газонов -1,48 га;
- площадь складских помещений - 0,4852 га.
Теплоснабжением предприятия происходит от ТЭЦ, водоснабжение от
городских сетей МПП «Орелводоконал». Бытовые и производственные
сточные воды отводятся в городскую бытовую канализацию на основании
договора с МПП «Орелводоканал». На территории предприятия организован
сбор поверхностного ливневого стока, с дальнейшей очисткой в очистных
сооружениях. После очистки поверхностные сточные воды сбрасываются в
балку, через 3 км в ручей «Журавушка», впадающий через 7 км в реку
«Оптуха».
10
Схема места расположения предприятия представлена на рисунке
1.1.
Рисунок 1.1 - Схема места расположения предприятия
Теплоснабжением предприятия происходит от ТЭЦ, водоснабжение от
городских сетей МПП «Орелводоконал». Бытовые и производственные
сточные воды отводятся в городскую бытовую канализацию на основании
договора с МПП «Орелводоканал». На территории предприятия организован
сбор поверхностного ливневого стока, с дальнейшей очисткой в очистных
сооружениях. После очистки поверхностные сточные воды сбрасываются в
балку, через 3 км в ручей «Журавушка», впадающий через 7 км в реку
«Оптуха».
Численность рабочих и служащих предприятия составляет 1100
человек. Режим работы предприятия трехсменный. Количество рабочих дней
в году 230. В августе каждого года все сотрудники предприятия выходят на
запланированный отпуск.
1.2.1. Организационная структура предприятия
Организационная
структура
предприятия
-
это
совокупность
управленческих звеньев, рассположенных в строгой соподчиненности и
11
обеспечивающих
системой.
взаимосвязь
Организационная
между
структура
управляющим
ООО
и
управляющей
«Фригогласс
Евразия»
представленна на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Организационная структура предприятия
ООО «Фригогласс Евразия» возглавляет генеральный директор, в его
обязанности входит непрерывность осуществления трудовых процессов,
совершенствование техники и технологий, подготовка и переподготовка
кадров, повышение квалификаций, продвижения в должностях. Генеральный
директор
издает,
утверждает,
подписывает,
визирует документы.
1.1.1 Производственная структура предприятия
На
территории
предприятия
могут
быть
выделены
технологически обособленных помещения (рисунок 1.3):
12
несколько
Рисунок 1.3 - План расположения основных помещений
(1 - Производственный цех, 2 – АУП, 3 – Склад)
В их числе:
1. Административные помещения, в которых расположены кабинеты
сотрудников АУП. Бытовые помещения: сан.узлы, раздевалки рабочих,
комнаты для принятия пищи;
2. Склад готовой продукции.
Помещение используется как склад готовой продукции и, частично, в
качестве склада материалов и комплектующих.
Склад
готовой
продукции
предусматривается
для
хранения
холодильных витрин в упаковке из полиэтиленовой пленки с элементами
картона и пенопласта. Каждая холодильная витрина устанавливается на
деревянном транспортном поддоне.
Технологические подразделения состоят из следующих основных
участков (рисунок 1.4)
13
Рисунок 1.4 - План расположения основных участков
(1 - склад, 2 – обработка металлов давлением, 3 – финальная сборка, 4 –
трафаретная печать, 5 – окраски)
Участок обработки металлов давлением, который предназначен для
изготовления деталей из листового материала. На участок производятся
следующие
размер
на
виды
технологических операций: резка стального листа в
ножницах
COMACAEHN.
Далее
AmadaArkade,
прессы
гильотинных
заготовки
LYDHST
передаются
штамповочные
на
и
отрезном
пресс
CIZELIS,
прессе
пробивочный
гибочные
прессы
AMADAITS, вырубной станок COMACA, где производятся все необходимые
прессовые операции: вырубка, пробивка отверстий, гибка.
14
Участок сварки деталей. Соединение деталей в неразъемные узлы
происходит методами сварки. На участке выполняются следующие операции:
точечная сварка наружного корпуса холодильной витрины, точечная сварка
передней решетки холодильной витрины. Для проведения данного вида работ
на участке установлены машины точечной сварки (медные электроды) (2
шт.), предусмотрены посты полуавтоматической сварки в среде углекислого
газа (сварочная проволока СВ-081Г2С).
Участок окраски. Для окраски шкафов холодильников порошковыми
полимерными материалами предусмотрена конвейерная линия, в состав
которой входят:
- агрегат обезжиривания;
- камера сушки;
- камера окраски (малая);
- камера окраски (большая);
- камера оплавления.
- участка термоизоляции.
На
данном
участке
осуществляется термоизоляция стенок
холодильной витрины. Смесь полиола с циклопентаном заливается в полость
холодильного шкафа, где происходит реакция полимеризации. Заполнение
полости
между
наружной
и
внутренней
обшивками
производится
специальной механизированной дозировочной машиной высокого давления;
Участок ультрафиолетовой печати; Рисунок методом ультрафиолетовой
печати наносится на боковые стенки корпуса холодильной витрины. Процесс
печати заключается в последовательном нанесении слоев красок
на
окрашиваемую поверхность через трафаретный экран;
Для нанесения надписей на внешнюю поверхность холодильных
шкафов
предусмотрена
автоматизированная
конвейерная
линия
трафаретной печати. Изготовление трафаретных форм осуществляется на
специальном
участке,
оснащенном
15
соответствующим
оборудованием:
установкой экспонирования, установкой изготовления трафаретных форм и
устройством совмещения трафаретных форм.
Участок сборки хладомеханизмов. На участке производится сборка
частей
холодильного
агрегата
для
их
последующей
установки
на
холодильные витрины на участке окончательной сборки;
На
участке
по электросборке
хладомеханизмов изготавливают
медные трубопроводы из медной трубки.
Мерная резка и формовка концов проводов производится на
специальном автомате.
Участок предварительной сборки и участок окончательной сборки; На
участках происходит предварительная и окончательная сборка, испытание
холодильной
витрины
на
работоспособность
и
электробезопасность,
упаковка холодильной витрины. Операции комплектуются материалами и
полуфабрикатами, поступающими со склада материалов и предыдущих
участков. Упакованная холодильная витрина поступает на склад готовой
продукции;
Сборочные
операции
выполняются
с
помощью
ручного
пневматического инструмента (винтовёрты, гайковёрты, заклёпочники).
Технический
контроль
качества
продукции
предусматривается
выборочный от партии. Кроме того, продукция контролируется рабочими
непосредственно на рабочих местах.
В процессе производства холодильных витрин, на некоторых из
участков идентифицируются вредные условия труда. Оценка вредности
условий труда определена в процессе проведения специальной оценки
условий труда. По заключению экспертов наиболее опасные условия труда
находятся на участке нанесения порошкового покрытия. Далее для более
подробного
анализа
режимов
работы
данного
рассмотреть техпроцесс и режимы работы участка.
16
участка
необходимо
1.2.Анализ техпроцесса на участке окраски
Цикл нанесения полимерного покрытия включает в себя следующие
этапы: мойка (обезжиривание) деталей, промывка водой, сушка деталей после
мойки, нанесение порошкового покрытия в электростатическом поле в
специальных окрасочных камерах, полимеризация порошкового покрытия в
камере полимеризации.
На участке окраски находятся 10 рабочих мест. Профессия данных
сотрудников – маляры. Работы на участке, в которых принимают участие
маляры делятся на три этапа:
- навеска деталей(заготовок) на конвейер;
- контроль и частичное окрашивании деталей;
- контроль в зоне сушки деталей.
Схема участка окраски представлена на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 - Схема расположения рабочих мест на участке окраски
На рисунке представлена подробная схема участка, а так же указано
расположение рабочих постов маляров. Под номером 1 находится пост
контроля в зоне сушки деталей, под номером 2 пост навески деталей на
конвейер, 3 – контроль и частичное окрашивание деталей.
17
После
установки
деталей
на
конвейер,
происходит
подготовка
поверхности холодильных шкафов, перед окраской, предусмотрены операции
обезжиривания в щелочных растворах с последующей промывкой в
проточной воде, в результате образуются промышленные стоки, загрязненные
щелочью, которые сбрасываются на локальные очистные сооружения,
входящие в состав технологического оборудования для очистки.
Выпавший осадок поступает в фильтрационный пакет, включающий 3
мешочных фильтра. Влажность, образующихся после фильтрации осадков
составляет 60-70%. Ежесуточное количество полученного влажного осадка
зависит от объема очищаемых стоков.
Для окраски шкафов холодильников порошковыми полимерными
материалами предусмотрена автоматизированная конвейерная линия, в состав
которой входят:
ванна обезжиривания,
камера сушки,
камера окраски (малая),
камера окраски (большая),
камера оплавления.
Процесс по окрашиванию деталей и заготовок на участке реализуется в
несколько этапов. После составления задания на окраску, сотрудники участка
(маляры) навешивают и крепят на специальные подвесы детали к конвейеру
(рисунок 1.6):
18
Рисунок 1.6 – Конвейер с пустыми подвесами.
Далее детали поступают в «Танк №1»,
где происходит процесс
обезжиривания с помощью БондерайтM-NT 40044(рисунок 1.7). БондерайтMNT 40044 (Bonderite CC 44) используется для подготовки под окраску деталей
из стали, алюминия, оцинковки и сплавов, подверженных коррозионному
воздействию и внешним факторам (влажность, атмосферное воздействие и
т.д.).Продукт хранится в оригинальной упаковке при температурах 0÷40°C в
проветриваемом и защищенном от света помещении.
Обезжиривающая
преимущественно
из
жидкость
щелочи.
на
данном
Концентрация
процессе
щелочи
в
состоит
данных
производственных этапах варьируется от 9 – 15 pH, что соответствует
сильной щелочной среде. Давление жидкости на форсунках, которые
участвуют в процессах должно составлять 0.2 – 0.3 кг/см3, данное давление
обеспечивается путем использования насосного оборудования.
19
Рисунок 1.7 – БондерайтM-NT 40044
При выполнении данной операции, участке сотрудников (маляров)
отсутствует.
После этапа обезжиривания детали поступают в «Танк №2», где
происходит промывание холодной водой.
На
следующем
этапе
происходит
процесс
опрыскивания
инонизированной водой для снятия напряжение с металла 25-35 0С (рисунок
1.8), с использованием раствора анионовой и катионовой смолы (рисунок
1.9).
Рисунок 1.8 – Процесс опрыскивания инонизированной водой
20
Рисунок 1.9 – Раствор Анионовой и Катионовой смолы
Двигаясь по конвейеру детали поступают в камеру сушки. Сушилки
предназначены для сушки изделий после подготовки поверхности к окраске.
Сушильные печи имеют газовый нагрев. Температура 100 Со, время
нахождения 10 – 15 минут.
После того, как детали полностью просушатся, они охлаждаются при
температуре воздуха. После этого они помещаются в камеру автоматического
напыления порошковой краски, где на детали наносится порошковая краска
за счет электростатического напряжения. Основное назначения камеры
заключается в улавливании порошковых частиц, не осевших на изделии,
утилизации краски и предотвращении ее попадания в помещение. Она
оснащена системой фильтров и встроенными средствами очистки (бункерами,
виброситом), а также системой отсоса.
На последнем этапе конвейера детали поступают в печь(камеру сушки)
(рисунок 1.10) с температурой = 100 Со.
Рисунок 1.10 – Место расположения камеры сушки на схеме участка.
21
1.2.1. Анализ оборудования участвующего в процессе сушки деталей
Печь полимеризации состоит из основной камеры, на стенках которой
закреплены нагревательные элементы. Подача энергии осуществляется от
термоблока, который выведен за пределы камеры. Изоляционный материал
распространяется не только на стенки, но и на дверцы, отверстия, стыки и
проемы. Таким образом, излучение от панелей доводит температуру до
отметки 100 градусов и поддерживает ее на заданном уровне длительное
время, без потерь тепла и перегрева корпуса.
Воздуховод проектируется так, чтобы интенсивный воздушный поток
шёл сквозь защитные кожухи. Воздух должен идти снизу и проходить через
подвешенные детали. Температура будет равномерно распределена по всему
объёму устройства, что обеспечит качество работы. Управление печью будет
осуществляться с помощью блока управления. Он задаст параметры
нагревательных
элементов,
пустит
вентилятор.
контролировать температуру в камере (рисунок 1.11).
22
Им
легко
будет
Рисунок 1.11 – Камера полимиризаци: 1- корпус камеры; 2- теплоизоляция; 3 – несущая
рама; 4 – верхний воздухозаборник; 5 – котел; 6 – труба отвода дымовых газов; 7 – газовая горелка;
8 – блок управления.
Вытяжная секция имеет жесткую каркасную конструкцию. Стены
выполнены из стальных листов, обработанных антикоррозийным эпоксидным
грунтом, и утеплены минеральным фольгируемым негорючим материалом
для снижения теплопотерь. (рисунок 1.12)
Двигатели производства Siemens, Lafert, AEG (Германия) от 1-го до 4-х
мощностью 4,5КВт/5,5КВт/7,5КВт/9,5КВт/11КВт/15Квт (400V/50Hz/3Ph) во
взрывозащищенном
исполнении
с
прямым
приводом
к
вентилятору
турбинного типа.
Рисунок 1.12 – Вытяжная секция
Изделие, которое предварительно подвергли окраске с помощью
порошкового метода, помещается на ленту-транспортер и направляется в
печь полимеризации. После того, как изделие попадает вовнутрь, на изделие
сразу начинает воздействовать повышенная температура внутри камеры.
Далее изделие выводится из камеры в готовом виде.
Однако, в данном техпроцессе исключение присутствия оператора
(маляра) невозможно. Постоянное присутствие маляра возле камеры сушки
требуется для контроля качества окраски. Маляр участка нанесения
23
порошкового покрытия находится возле пульта управления камерой сушки
(рисунок 1.13).
Рисунок 1.13 – электромеханическая контрольная панель с микропроцессором
MPS,электронная контрольная панель с микропроцессором К2Е, электронная контрольная
панель с микропроцессором SBC
Каждая из контрольных панелейоснащена:
- основным выключателем;
- кнопкой аварийной остановки;
- автоматическим переключателем фаз сушки;
- выключателем горелки;
- выключателем света;
Данная печь предназначена для больших объемов работ. Однако из
недостатков камеры сушки можно выделить то, что маляру необходимо
постоянно находиться вблизи поверхности, с которой
выделяются
загрязняющие вещества, обусловленные сушкой деталей. Работа с опасными
химическими веществами составляет профессиональные риски маляра. Без
соблюдения правил техники безопасности такая работа может являться
причиной развитием множества патологий, среди которых: рак, бронхиальная
астма, бесплодие.
1.2.2 Анализ вредностей на рабочем месте маляра на участке окраски
24
Основной вредный производственный фактор в работе маляра — это
воздействие различных веществ, содержащихся в краске, лаке, растворителях,
эмали и др. Опасные соединения не только можно вдохнуть — они
проникают в организм через кожу и глаза.
Порошковая
краска,
многокомпонентная
используемая
композиция,
в
в
процессе
которой
роль
–
это
дисперсной
твердая
среды
выполняет не растворители и вода, а воздух. Несмотря на то, что, так
называемый, «сухой остаток» композиции по своему составу очень близок с
составом жидкой краски их свойства имеют существенные различия.
Пленкообразующие
свойства
порошковой
краски
достигаются
благодаря твёрдым частицам, входящим в её состав, а также специальным
пленкообразующим смолам, отвердителям и наполнителям, которые вместе с
целевыми добавками и образуют твердую дисперсную композицию.
В термопластичных красках отсутствуют химические превращения при
нанесении
–
частицы
материала,
взаимодействуя
между
собой,
сплавливаются, и расплав охлаждается. Пленкообразователи обладают
термопластичностью и растворимостью, причем состав остается подобным
исходному материалу.
Сушильная
камера,
в
которую
попадают
окрашенные,
детали
представляет из себя металлический каркас, в конструкции которого
предусмотрены проемы для входа и выхода продукции. Вне зависимости от
того, что процесс покраски автоматизирован, и в конструкцию оборудования
включена специальная аппаратура, осуществляющая покраску, маляру
приходится постоянно находиться вблизи камеры.
На участке используется порошковая краска - Interpon (SynthaPulvin),
Resicoat. Паспорт безопасности на данную порошковую краску находится в
приложении 1.
25
Физические и химические свойства краски представлены в таблице №1.
Таблица №1 - Физические и химические свойства краски.
Физическое состояние:
Запах:
Реальная плотность 23°C:
Насыпная плотность 23°C:
Нижний
взрывоопасный
предел
воздушнопорошковой смеси:
Растворимость в воде:
Мелкодисперсный порошок
Не неприятный
1.2-1.9 г/cm3
400-1000 kг/m3
20-70 г/m3
Метод тестирования:
ISO 8130-2/-3
ISO 8130/4
нерастворим
Порошковая краска - Interpon (SynthaPulvin), Resicoat соответствует
российскому аналогу «Пентапласт». Максимальное количество вредных
веществ в воздухе рабочей зоны при отверждении порошковых материалов
(краска Петапласт) взяты согласно приложения 10, ГОСТ 9.410-88 «Покрытия
порошковые полимерные». В соответствии с этой информацией, данная
краска содержит следующие компоненты:
- водород хлористый,
- окись углерода,
- фосген,
- формальдегид;
Возможные максимальные количества вредных веществ в воздухе
рабочей зоны при отверждении порошковых материалов, представлена в
таблице №2.
Таблица №2 - Количества вредных веществ в воздухе рабочей зоны
Наименование
Водород хлористый
Окись углерода
Фосген
Формальдегид
Предельно
допустимая
концентрация,
мг/м3
5,0
20,0
0,5
0,5
26
Кол-во вредного вещества,
выделяющегося из одного
килограмма
порошкового
материала, мг
1830
464
986
55,7
Основным компонентом выделяющимся в воздух рабочей зоны по
массовой доле является водород хлористый. Дальнейшие расчеты будут
произведены по нему.
Фактические значения концентрации вредных веществ в воздухе
рабочей зоны участка нанесения порошковых покрытий определены
инструментальным методом, в процессе специальной оценки рабочих мест
маляров.
Карта специальной оценки на участке нанесения порошковых покрытий
представлена в приложении 2.
Информация
о
количественном
составе
воздуха
рабочей
зоны
представлены в протоколе измерения (оценки) химического фактора
в
приложении 3.
Таблица №3 - Информация о количественном составе воздуха
Наименование
вещества
(рабочей зоны)
Производственный
участок
Формальдегид,
мг/м3
Бутанол
(смесь
изомеров) мг/м3
Метанол, мг/м3
Среднесменные
значения
концентрации:
Метанол, мг/м3
Бутанол
(смесь
изомеров), мг/м3
Комбинация
вещества
(Бутилацетат,
мг/м3 (Хлорметил)
оксират+;
Эпихлоргидрин; 1Хлор-2,3эпоксипропан,
мг/м3)
Фактическое Нормативное Класс
значение
значение
опасности
Класс
условий
труда
Время
воздействия,
%
0,1
0,5
2
2
80
2
30/10
3
2
80
2
15/5
3
2
80
100
1,6
1,6
5
10
2
2
1,2
1
3.1
27
Исходя из данных итогового протокола следует, что лимитирующим
показателем при оценке условий труда маляра является химический фактор,
следовательно, ссылаясь на общие положения Руководства P 2.2.2006 – 05,
следует, что условия труда маляра относится ко 1 степени 3 класса вредности
и опасности.
Следовательно,
есть
риск
приобретения
профессиональных
заболеваний и отравлений таких как:
- острые и хронические интоксикации при вдыхании паров красок,
растворителей и связанные с этим различные поражения внутренних органов;
- заболевания легких (пневмокониозы и пр.) при длительном в
дыхании минеральной и орг. пыли;
- заболевания кожи, вызванные длительным контактом с агрессивными
компонентами красок, растворов, шпаклевок;
Согласно
медицинских
противопоказаний
данная
работа
противопоказана людям с заболеваниями: органов дыхания (хронический
бронхит, хроническая пневмония и др.); сердечно-сосудистой системы
(гипертония, сердечная недостаточность и др.); органов пищеварения
(хронические заболевания печени и др.); опорно-двигательного аппарата
(ограничивающие подвижность рук, ног); нервной системы (навязчивые
состояния, обмороки и др.); кожи (экзема и др.).
Для
уменьшения
вредного
воздействия
на
организм,
маляры
используют средства индивидуальной защиты, которые используются
работником для предотвращения или уменьшения воздействия вредных и
опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнений.
При распылении краски маляры должны использовать средства
индивидуальной защиты:
- респиратор,
- комбинезоны с капюшоном,
- перчатки, устойчивые к воздействию химических веществ.
28
В процессе анализа рабочих позиций маляров на участке нанесения
порошковых покрытий сделан вывод о том, что позиция контроля в зоне
сушки деталей является наиболее опасной(вредной) для человека, потому что
на протяжении всей рабочей смены, маляр выполняющий контроль в зоне
сушки,
постоянно находится в близи сушильной камеры, а так же
систематически контролирует процесс сушки внутри камеры.
1.2.3 Анализ методов оценки вредностей на рабочих местах
Оценка химического фактора производственной среды проводится на
основе данных инструментальных измерений по соответствующим группам
показателей. Данный вид оценки используется во время проведения
специальной оценки рабочих мест.
Однако
для
решения
практических
задач
таких,
как
оценка
запыленности рабочей зоны, можно воспользоваться моделированием.
Обычно моделирование преследует следующие цели:
-
исследовательские,
для
углубленного
изучения
процессов
формирования или разработки новых технологий обеспечения допустимых
условий труда на рабочих местах ;
- расчетные, для определения установочных параметров
системы
обеспечения допустимых условий труда на рабочих местах в расчетных
условиях и режима функционирования системы в эксплуатационных
условиях. Для моделирования процессов формирования обычно применяют
три вида моделирования:
-
математическое
моделирование
на
основе
решения
системы
уравнений в ди-фференциальной или алгебраической форме, описывающих
тепловой, воздушный, влажностный и газовый режим помещения.
-
физическое
моделирование
в
натурных
условиях
геометрически подобных натурному объекту моделях, на
или
которые
физические процессы переносят с помощью масштабных соотношений;
29
на
1.3. Постановка задач исследования
Рассмотрен процесс производства холодильного оборудования.
Выявлен наиболее опасный процесс производства -
участок окраски. На
участке происходят процессы окрашивания деталей, с использованием краски
Interpon (SynthaPulvin), Resicoat соответствующей российскому аналогу
«Пентапласт». На участке нанесения порошкового покрытия работники –
маляры, класс условий труда которых относится к 3 классу вредности по
химическому фактору. При контроле окрашивания и сушки деталей маляры
используют следующие средства индивидуальной защиты: респиратор,
комбинезон, печатки.
В процессе анализа рабочих позиций маляров на участке нанесения
порошковых покрытий сделан вывод о том, что позиция контроля в зоне
сушки деталей является наиболее опасной(вредной) для человека, потому что
на протяжении всей рабочей смены, маляр выполняющий контроль в зоне
сушки,
постоянно находится в близи сушильной камеры, а так же
систематически
контролирует
процесс
сушки
внутри
камеры.
Для
обоснование режимов производственного процесса участка нанесения
порошкового покрытия, необходимо произвести моделирование полей
концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны.
30
2. Моделирование полей концентрации загрязняющих веществ в
воздухе рабочей зоны
2.1. Анализ процессов распространения загрязняющих веществ в воздухе
рабочей зоны
От установки камеры сушки деталей участка нанесения порошкового
покрытия загрязняющие вещества и тепло уходят в пограничный слой. В
процессе
теплообмена,
нагретый
газовый
поток,
отдавая
тепло
обрабатываемому материалу (детали, заготовке), вбирает в себя испаряемую
им жидкость, удаляя ее из общей массы вещества. В следствии того, что
процесс
сушки
принудительным
является
искусственным,
изменением
факторов,
сушка
влияющих
производится
на
с
интенсивность
процесса (температура, давление, влажность, геометрические размеры
объекта сушки и т.д.). Величину интенсивности испарения загрязняющих
веществ с поверхности окрашиваемых деталей можно изменить, при
внесении каких либо изменений в факторы среды, а так же добиться
снижения воздействия загрязняющих веществ в рабочей зоне. Процесс
диффузии, переноса исходящих от деталей (заготовок) загрязняющих веществ
является процессом взаимного проникновения молекул или атомов одного
вещества
между
молекулами
или
атомами
другого,
приводящий
к
самопроизвольному вы равнению их концентрации по всему занимаемому
объёму (рисунок 2.1) .
31
Рисунок 2.1– Процесс диффузии
Однако, исходное качественное представление процесса не позволяет
получить количественные характеристики полей загрязняющих веществ и
динамики их воздействий при различных режимах работы и эксплуатации
оборудования. Для численной оценки протекающих процессов необходимо
провести компьютерное моделирование процессов, протекающих внутри
сушильной камеры.
Для этого выделим уравнения, описывающие этот процесс в камере
сушки, а так же составим расчетную геометрию. Реализацию данной модели
произведем в Comsol Multiphysics.
2.2. Выбор и обоснование уравнений
Численное решение задач, связанных с теплообменом, диффузией и
другими сопутствующими процессами, можно начинать, когда законы,
управляющие этими процессами, выражены в математической формуле
обычно в виде дифференциальных уравнений. Каждое из рассматриваемых в
работе
дифференциальных
уравнений
выражает
определенный
закон
сохранения. В каждом уравнении в качестве зависимой переменной
используется некоторая физическая величина и отражен баланс между
различными
факторами,
влияющими
на
эту
переменную.
Обычно
зависимыми переменными в этих дифференциальных уравнениях являются
удельные свойства, то есть свойства, отнесенные к единице массы. [16]
Уравнением описывающим интенсивность переноса импульса (струй)
является уравнение Навье – Стокса . Данное уравнение представляет систему
дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая
движение вязкой ньютоновской жидкости. Уравнения Навье — Стокса
являются одними из важнейших в гидродинамике и применяются в
математическом моделировании многих технических задач.
Существуют
различные
математические
модели,
описывающие
движение жидкостей, и различные инженерные корреляции, которые можно
32
использовать для особых случаев. Однако наиболее полное и точное
описание исходит из дифференциальных уравнений в частных производных.
Математической моделью теплопередачи за счет теплопроводности
является уравнение теплопроводности вида:
(1)
где: Υ – плотность, кг/м3 ;
C – удельная массовая теплоёмкость, Дж/(кг·К) (Cp – удельная
теплоёмкость при постоянном давлении,
Cv – удельная теплоёмкость при постоянном объёме);
T – температура, К;
τ – время, с;
К – коэффициент теплопроводности, Вт/(м ·К);
Q – возникающее или поглощающее тепло, Вт/м3 .
Коэффициент теплопроводности характеризует соотношение между
вектором плотности теплового потока и температурным градиентом ˇ T в
законе Фурье:
(2)
Интенсивность переноса импульса (струй) описывается уравнением
Навье-Стокса, записанного для однофазного потока с учетом сжимаемости:
Υ
ω
ω
♣
♦Π
♥
Υ
2
Π
3
•
÷
≠
(3)
При уравнении неразрывности в следующем виде:
ω
ω
Υ
0
где: μ – динамическая вязкость, Н·с/м2;
u – скорость в потоке воздуха, , м/с;
ρ – плотность воздуха, кг/м3;
33
(4)
p – давление, Па;
F– сила вызывающая горизонтальное (вертикальное) движение
струй, Н/м3.
Граничные условия формируются исходя из принципа нормальности
вектора скорости относительно границе испарения:
(5)
0
Наилучшая математическая связь между выбранной формой уравнения
Навье-Стокса и граничными условиями обеспечивается в случае ламинарных
потоков. Учитывая режимы технологических процессов в камере сушки, а
также микроклиматические параметры, это предположение не скажется на
точности расчетов.
Интенсивность испарения с поверхности окрашиваемых деталей (k,
моль(м3·с)) зависит от скорости протекающей в них реакции при переходе
вещества из одного состояния (A) в финальное состояние (F).
(6)
Сама же скорость, в конечном счете зависит от температуры по
закону Аррениуса:
♣
exp ♦
♦
♥
•
÷
÷
≠
(7)
где: А – частотный фактор (1010 1/с),
Е – активационная энергия (72·103 Дж/моль),
Rg – универсальная газовая постоянная (8,14 Дж(моль·К));
Т - температура в объеме, К.
Превращение, описанные фактором А является функцией времени, то
есть зависит от подробного потока воздуха. Кроме того, на разложение влияет
распределение температуры.
Кроме того, скорость выхода энергии в рассматриваемой реакция а
составляет:
34
(8)
где H - теплота реакции (100 кДж / моль).
Кинетика реакции может воспроизводится с помощью интерфейса
«Химия» пакета ComsolMultiphysics. При этом отдельно рассматриваются
молярный (струи) и молекулярный (диффузия) перенос.
Интенсивность диффузионного переноса исходящих от окрашенных
деталей загрязняющих веществ описывается уравнением:
(9)
где: Di– коэффициент диффузии, м2/с;
Ri– объемная концентрация, моль/(м3·с).
Учитывая описанные выше особенности расчетной геометрии, условия
на открытых границахформулируются как (18), а на закрытых (19):
(10)
,0
0
35
(11)
2.3. Построение расчетной геометрии
Для того, чтобы адекватно отобразить условия протекания процессов
диффузии водорода хлористого в камере сушки деталей на участке нанесения
порошкового
покрытия,
необходимо
перенести
задачу
в
растровую
геометрию. В качестве объекта используем камеру сушки, представленную
на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 –Камера сушки
Наиболее удобно, использовать в процессе построения геометрии
двумерный разрез помещения камеры сушки. Для моделирования процесса
протекающего в камере сушки, нам необходимо знать размеры камеры сушки
– ширина равна 4 метрам. Так же в качестве окрашиваемой детали примем
стандартный борт холодильной камеры, шириной равной 50 см.Так же
необходимо нанести вытяжную секцию, высота которой составляет 50 см.
Представленные исходные данные можно свести к следующему
двумерному срезу (рисунок 2.3). Полученные области двумерной геометрии 1
и 2 отображают модель деталей (заготовок), которые находятся внутри
камеры сушки. Под номером 3 - область моделирующая пространство внутри
камеры. Границы области 3, являются граничным слоем модели. Под
номером 4 – вытяжная секция.
36
Рисунок 2.3 – Двумерный вид камера сушки
Для расчета динамики поля концентраций загрязняющих веществ
необходимо решать комплекс уравнений
для выбранной расчётной
геометрии. Подобные задачи проводятся в численном виде, с помощью
соответствующего программного обеспечения.
2.4. Выбор программного обеспечения для выполнения поставленной
задачи по моделированию.
Для решения задачи программной реализации проблем предложенных в
работе, необходимо выполнение следующих требований :
- простота и эффективность реализации;
-
объектно-ориентированная
структура
кода,
включающая
возможность использования существующих средств и наработок в этой
области.
37
Исходя из перечисленных требований для программной реализации,
выбрана платформа comsolmultiphysics . Это связано с тем, что в основе
платформы
лежит
объектно-ориентированная
концепция,
включающая
классификацию, инкапсуляцию, наследование и полиморфизм, что позволяет
осуществлять простую и достаточно эффективную разработку модели, а
именно программный комплекс для моделирования миграции загрязняющих
веществ в воздухе рабочей среды.
COMSOL Multiphysics® — это интегрированная платформа для
моделирования, включающая в себя все его этапы: от создания геометрии,
определения свойств материалов и описания физических явлений, до
настройки решения и процесса постобработки, что позволяет получать
точные и надежные результаты.
Для создания модели для решения поставленной задачи, мы можем
дополнять возможности программного пакета COMSOL Multiphysics ®
модулями расширения в любом их сочетании. Модули интеграции
позволяют
применять
при
моделировании
другие
инженерные
и
математические программные средства, используемые при построении
интересующих нас процессов. Разработав модель, мы превращаем ее в
приложение для моделирования со специализированным пользовательским
интерфейсом, которое можно будет использовать пользователями.
Модуль
излучением
предлагает
«поверхность
необходимые
–
инструменты
окружающая
среда»,
для
работы
с
«поверхность
-
поверхность», а также с внешними источниками излучения, например
Солнцем. Расчет излучения типа «поверхность-поверхность» осуществляется
с помощью метода излучательности. Для моделирования смешанных
диффузно-отражающих поверхностей также можно объединить возможности
модуля Теплопередача с инструментами модуля Трассировка частиц. Кроме
того, модуль Теплопередача обладает функциональностью, необходимой для
работы с излучение в активной среде. Данная модель излучения учитывает
поглощение, переизлучение и рассеяние излучения средой, расположенной
38
между излучающими поверхностями. В основе модуля Теплопередача лежит
анализ баланса энергии в системе. Энергетический баланс в системе
определяется
потоками
тепла,
обусловленными
теплопроводностью,
конвекций и излучений, а также скрытой теплотой фазового перехода,
Джоулевым нагревом, источниками и стоками тепла. В случае движущихся
твердых тел в модели теплопередачи, можно включить характеристики
поступательного движения, например для твердых тел во вращающемся
оборудовании.
В Сomsol Мultiphysics реализуется метод конечных элементов. Метод
конечных элементов аппроксимирует решение в каждом элементе, используя
некоторые элементарные функции: постоянную, линейную функцию или
функцию более высокого порядка. В зависимости от порядка элементов в
модели, требуется разбиение на более плотную или более грубую сетку,
чтобы исправить решение.
В общем, есть три фактора, зависящих от
задачи, которые определяют необходимое разрешение сетки:
- первый - это изменения в решении из-за геометрических факторов.
Генератор сетки автоматически формирует более мелкую сетку, где есть
множество мелких геометрических деталей. Можно удалить такие данные,
если они не влияют на решение, потому что они производят много ненужных
элементов сетки.
- второй - скин-эффект или изменение поля из-за потерь. Легко оценить
глубину скин-слоя по проводимости, проницаемости и частоте. По крайней
мере два линейных элемента в глубину скин-слоя обязаны отражать
колебания полей. Если глубина скин-слоя не учитывается и не требуется
очень точный показатель профиля рассеяния потерь, то можно заменить
области с небольшой глубиной скин-слоя граничным условием PEC. Если
необходимо получить поле на глубину скин-слоя, то удобным подходом
может быть создание густой сетки вблизи границы.
-третий фактор - это длина волны. Чтобы верно решить задачу
распространения электромагнитных волн, необходимо использовать около 10
39
(или пяти 2-го порядка) элементов на длину волны. Длина волны зависит от
свойств материала.
2.4.1. Метод конечных элементов
Основное положение метода конечных элементов – переход от решения
уравнения на непрерывной области, к требованию выполнения системы
уравнений на ограниченном числе точек.
В случае задачи двух переменных, в качестве конечных элементов
стоит выбрать шестигранные пирамиды, как показано на (рисунок 2.4, 2.5).
Линейная базисная функция будет иметь вид шестигранной пирамиды с
вершиной в центре элемента ( xi;yi). Вне элемента функция равна нулю. Далее
раскладываем искомую функцию по базису:
(12)
Метод конечных элементов можно распространить на систему
дифференциальных уравнений. В этом случае необходимо разложить каждую
искомую переменную. Представленные выше элементы являются элементами
40
первого
порядка
или
линейными
элементами.
Значения
функции
вычисляются только на узлах элемента.
Базисные функции имеют линейный вид. Помимо этих элементов
существуют элементы второго, третьего и более высокого порядков. Вместо
линейных функций на них
используются параболические, кубические
функции и функции более высоких порядков. Значения вычисляются не
только в узлах элемента, но и на его ребрах.
Рисунок 2.4– Прямоугольная область, разбитая на конечные элементы.
Рисунок 2.5– Шестиугольный конечный элемент.
Разложение искомой функции на элементах второго порядка имеет
гораздо более сложный вид, чем рисунок 2.5. Использование элементов
первого порядка возможно, только если оператор содержит производные
только первого порядка. При наличии производных третьего и более высоких
41
порядков в уравнении необходимо использовать элементы соответствующих
порядков.
В некоторых случаях влияние на решение задачи может оказывать
выбор базисных функций.
Лагранжевы элементы – Наиболее часто используемые базисные
функции в FEMLAB. Лагранжев элемент k-го порядка задаёт значение
функции на границах элемента, а также на k точках самого элемента.
Например, лагранжев элемент второго порядка задаёт значения функции на
всех узлах конечного элемента, а также на середине каждой стороны
элемента. Подобная постановка условия позволяет считать производные
величины u второго порядка по пространственным координатам.
Лагранжевы элементы второго порядка позволяют решать подавляющее
большинство дифференциальных уравнений. В случае, если уравнение
содержит производные более высоких порядков, следует выбирать порядок
элементов,
соответствующий
максимальной
степени
производной
в
уравнении.
При аппроксимации переменной лагранжевыми элементами возможны
ситуации, когда первые производные на границах между элементами будут
бесконечны. В некоторых уравнениях это может быть серьёзной проблемой
для решения. В этом случае можно использовать аргирисовы элементы,
которые задают конечные производные на границах и вторые производные в
углах элемента. На каждом элементе искомая функция u аппроксимируется
полиномом 5-й степени в локальных координатах ξ. Аргирисовы элементы
доступны только на треугольных или тетраэдных (3D-случай) сетках.
Эрмитовы
элементы
сходны
с
элементами
Лагранжа
за
тем
исключением, что в углах элемента определяются непосредственно не
значения функции, а определяются лишь значения первых производных. Во
внутренних точках ребра элемента, как и в случае лагранжева элемента,
определяются
значения
функции.
Минимальный
эрмитова элемента k=3.
42
возможный
порядок
Пузырьковые элементы (bubble elements) называются так благодаря
своей форме. На границе области, тестовая функция обращается в ноль, а в
центре элемента достигает максимума. Элементы доступны на любых сетках.
Помимо вышеперечисленных, в некоторых прикладных режимах в системе
FEMLAB
используются
следующие
элементы:
векторные,
роторные,
дивергентные, дискретные.
2.4.2. Процесс постановки и решения задачи
Весь процесс решения задачи в системе Сomsol Multiphysics можно
разделить на несколько отдельных этапов:
- выбор прикладного режима в навигаторе моделей,
- задание области решения,
- задание вида системы уравнений, граничных и начальных условий, разбиение области на конечные элементы (генерация сетки),
- решение задачи,
- визуализация результатов.
Для
решения
задачи
нет
необходимости
составлять
сложные
разностные схемы и проводить вручную сложные расчёты – система
выполнит их самостоятельно. Задача сводится к грамотному выполнению
вышеперечисленных пунктов.
Далее
каждый этап будет
рассмотрен
подробно.
2.5. Построение численной модели камеры сушки по методу конечных
элеметов в программе моделирования Комсол
Используемый в Сomsol Мultiphysics метод конечных элементов,
разбивает расчетную область на элементы, такие как треугольники (рисунок
2.6). Обычно дискретные аналоги.
43
Рисунок 2.6 – Пример дискретизации области треугольными элементами
Метод
конечных
элементов
(инженерный
анализ),
связан
с
использованием основных физических принципов для решения задач с целью
получения за приемлемое время приемлемых решений. Важным положением
здесь являются: основные принципы, приемлемое время решения и
приемлемое (имеющее смысл) решение. Выполняя инженерный анализ,
инженер должен знать об ограничениях, свойственных избранному способу
решения задачи. Например, ему необходимо знать, означают ли слова
“приемлемое решение”, что полученный результат должен со 100, 10 или 1%ной вероятностью соответствовать точному (т. е. идеальному) значению.
Инженер должен также представлять себе, означает ли “приемлемое время
решения” сутки, неделю или год. Кроме того, он должен знать о своих
недостатках и сильных сторонах и в возможностях находящихся в его
распоряжении
вычислительных
устройств
и
аппаратуры
для
экспериментальной работы.
Основное
положение,
развиваемое
в
этой
книге,
можно
сформулировать так: “правильное” решение задачи инженерного анализа
“правильным” методом возможно лишь при учете ограничений, с которыми
сталкивается инженер, решающий эту задачу. Квалифицированные инженеры
при решении задачи выбирают те методы, которые совместимы, с одной
44
стороны, с их целями, а с другой стороны, с ограничениями, свойственными
данному способу решения. Эта часть книги до гл. 10 включительно
посвящена разработке методики инженерного анализа, в которой главный
упор делается на применение основных законов природы (а не на
приобретение специальных знаний), на способы принятия допущений и на
необходимость понимания ограничений, свойственных тому или иному
способу решения задачи.
В случае треугольной сетки (рисунок 2.6), значения зависимых
переменных
определены
в
узловых
точках,
лежащих
в
вершинах
треугольников. Дискретные аналоги строятся с помощью дифференциальных
уравнений.
2.6. Решение поставленной задаче в пакете программ Comsol
Multiphysics
2.6.1. Задание размерности рабочей области
При запуске пакета ComsolMultiphysics3.5а появляется окно Model
Navigator (рисунок 2.7)
Рисунок 2.7. Окно Module Navigator
45
Для загрузки необходимого прикладного режима, а именно модуля
«Теплопередача», выбираем соответствующий пункт в меню: Chemical
Engineering Module (рисунок 2.7) → Transportand Reactions → thermal
decomposition.
Нужную размерность пространства — Axial symmetry (2D) — выбираем
в выпадающем списке Spaced imension. Подтверждаем выбор прикладного
режима кнопкой OK и выходим в рабочую область программы (рисунок 2.8).
Рисунок 2.8. Рабочая область программы Comsol Multiphysics
Выбрав в навигаторе моделей необходимый прикладной режим и нажав
ОК, мы попадаем непосредственно в рабочую область программы (рисунок
2.8). Поле справа – это область, где будет прорисовываться геометрия задачи.
Слева и снизу находятся координаты по осям X и Y. Область можно
прокручивать, влево и вправо, приближать и удалять кнопками
и
.
Помимо этих двух основных кнопок для масштабирования области
существуют следующие команды:
46
– приблизить по выделению. Масштабирует оси так, что
выделенный фрагмент занимает всю область;
– приблизить текущую фигуру. Если выбрана какая-либо
геометрическая фигура, команда масштабирует оси таким образом, чтобы
фигура занимала всю область и не выходила за её пределы;
– масштабировать по геометрии задачи. Масштабирует оси таким
образом, чтобы полученный вид охватывал все существующие в геометрии
фигуры.
Вверху окна находится текстовое меню, а также меню из кнопок с
основными необходимыми командами. Слева находится панель с деревом
Model tree. Она содержит прикладные режимы, использующиеся в модели, и
позволяет быстро переключаться между заполненными окнами. Эта панель
может быть отключена, если необходимо отвести больше места для рабочей
области.
Для
отключения
панели
следует
зайти
в
пункт
меню
Options>Preferences, в появившемся окне во вкладке General отключить
флажок Show model tree.
Для удобства процесса моделирования, в системе существует несколько
режимов, в которых программная среда может находиться. Режимы
переключаются кнопками из верхней панели:
1.
– режим рисования,
2.
– режим задания системы уравнений.
3.
– режим задания граничных условий.
4.
– режим задания точечных условий для 2D-геометрии и
рёберных условий для 3D-геометрии.
5.
– режим задания точечных условий для 3D-геометрии.
47
6.
– режим генерации сетки.
7.
– режим визуализации результатов.
Режим визуализации результатов работает только после того, как задача
решена. Режимы 2–7 работают только при наличии хотя бы одной фигуры на
области. Переключение между режимами также может происходить
автоматически, при вызове соответствующих окон (например, при вызове
окна Physics->Subdomain Settings среда автоматически переходит в режим
задания системы уравнений). Между панелью Model tree и рабочей областью
находятся ещё два вертикальных ряда кнопок. Эти кнопки соответствуют
режиму, в котором находится среда. Сразу после запуска новой модели здесь
находятся кнопки для рисования: эллипсы, прямоугольники, кривые Безье.
При переходе в другой режим, набор кнопок изменится. Под рабочей
областью находится поле, куда записывается информация обо всех
произведённых действиях. В самом низу расположена панель со статусами
(рисунок 2.9). На ней находится информация о координатах курсора,
несколько переключателей, а также сведения о статусе памяти (текущее и
пиковое значения).
Рисунок 2.9. Статусная панель
Для
начала
решения
поставленной
задачи
создаём
расчетную
геометрию.
Координаты начальной расчетной точки (рисунок 2.10) определяем
согласно поставленной задачи.
48
Рисунок 2.10. Координаты расчетной области
Левый
нижний
координатной
оси.
угол
Для
границы
рисования
грунта
располагаем
прямоугольника
в
(рисунок
начале
2.11)
воспользуемся соответствующими кнопками в левом боковом меню:
Rectangle/Square.
Далее для нанесения рисования дополнительных двух прямоугольник,
представляющих окрашенные детали в виде прямоугольника (рисунок 2.11)
повторим уже проделанную операцию соответствующими кнопками в левом
боковом меню: Rectangle/Square. Полученные результаты представлены на
рисунке 2.11.
Рисунок 2.11. Нанесение окрашенных деталей в Comsol
В рамках поставленной задачи рассматривается процесс диффузии
загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны, следовательно в качестве
математической
модели
нас
интересует
прямоугольника за вычетом двух прямоугольников.
49
область
построенного
Для вычитания одной фигуры из другой используем кнопку Difference,
предварительно выделив обе фигуры, удерживая клавишу Shift (рисунок
2.12). При этом сначала необходимо выделить основной прямоугольник, а
затем только два малых.(рисунок 2.13).
Рисунок 2.12. Построение рабочей области
Рисунок 2.13. Результат применения кнопки «Difference»
2.6.2. Функции, константы и выражения
Теплофизические параметры могут зависеть от температуры и
координат, внешние воздействия могут описываться различными функциями,
50
зависящими от времени и множества других параметров. В расчетных
уравнениях могут присутствовать различные константы, при чем значения
этих констант могут различаться для разных частей системы (например:
коэффициент теплоотдачи или коэффициент черноты поверхности).
В пакете Comsol (Femlab) существует мощный инструментарий для
работы с константами и функциями. Большинство этих команд находится в
меню Options. Рассмотрим некоторые из них.
Constants [Константы] рекомендуется все применяемые в системе
константы вынести в эту таблицу, а во всех формулах задавать только
буквенное
обозначение.
Например,
задать
температуру окружающего
воздухаТ_air=30, а во всех граничных условиях вместо цифры задавать Т_air.
Тогда в случае необходимости можно будет поменять одну цифру, а не
менять по всем граничным условиям температуру окружающего воздуха. Так
же список всех часто употребляемых констант можно сохранить в отдельный
файл и переносить из модели в модель. В последних версиях программы
появилась возможность – к каждой константе написать Description
[Примечание], при работе нескольких человек с одной моделью не стоит
игнорировать эту графу.
Expression
[Выражения]
содержит
Scalarexpression
[Скалярные
выражения], Subdomain, Boundary, Edge(только в трехмерномрежиме) и
Pointexpression. Можно задать зависимость теплофизического параметра от
времени t; координат x, y, z; от безразмерной координаты s (изменяется от 0
до 1 по длине каждой границы) или от любых других вычисляемых
параметров. НапримерQ_ist=100*exp(t). У различных элементов системы
очень часто одни и те же параметры определяются по разным законам. Есть
возможность задать одно имя у переменной, например alfa. И открыв
Boundaryexpression [Граничные выражения] задать для разных границ,
различные формулы вычисления alfa. Тогда для всех границ можно будет
задать коэффициент теплообмена alfa, а программа сама подставит для
каждой границы соответствующую формулу.
51
CouplingVariables [Переменные связи] с помощью этих пунктов меню
можно задавать очень сложные зависимости между частями системы.
Например связать граничные условия с интегралом по объему.
Functions [Функция] можно задать свою функцию, причем не только
используя математические выражения. Если выбрать Interpolationfunction, то
можно задать массив параметров и массив значений функций, и по ним
построить интерполяционную функцию. Можно задать метод интерполяции,
есть возможность импортировать данные из внешнего файла.
Coordinatesystems [Системы координат] можно создать произвольную
систему координат, с любым расположением осей относительно друг друга.
Material/CoefficientsLibrary
[Библиотека
материалов]
в
ней
есть
возможность задать любые физические свойства веществ, и даже их
зависимость от параметров (температуры и давления).
Visualization/Selectionsettings
[Установки
визуализации]
позволяют
управлять отображением объектов, освещением и выделением.
Suppress [Скрытие] В сложных объектах для наглядности иногда нужно
сделать
невидимым
какой
либо
элемент
системы.
Например,
если
рассматривается процесс конвективного охлаждения, нагляднее, если воздух
будет не виден, а будет видна только охлаждаемая поверхность с
распределением температуры.
2.6.3.Задание теплофизических свойств материалов и начальных
условий
Когда геометрия задана, необходимо приступить к заданию физических
свойств.
Для каждого из физических режимов это окно имеет свой вид, и все
поля будут рассмотрены в соответствующих разделах меню «Multiphysics». С
начала необходимо задать условия уравнения Навье-Стокса. (рисунок 2.14)
52
Рисунок 2.14. Окно Multiphysics.
Для
задания
начальных
условий
открываем
меню
Physics
→
SubdomainSettings (рисунок 2.15): откроется окно ввода коэффициентов
соответствующих дифференциальных уравнений.
Рисунок 2.15. Окно Subdomain Settings
Во вкладке Physics надо задать свойства материала, в данном случае
динамические потоки (несжимаемый поток Навье-Стокса) в воздухе рабочей
зоны.
53
В поле Subdomain selection выбираем область расчетной геометрии, для
которой необходимо определить физические свойства. В поле Subdomain
selection,
необходимо
выбрать
область,
для
которой
определяются
физические свойства. Если областей много, то нужно выделить все созданные
из одного материала. Чтобы выделить все области надо нажать Ctrl+A. В
нашем случае необходимо выбрать заранее подготовленную область 1.
Далее для выбора следующего физического режима снова переходим во
вкладку меню
«Multiphysics», где выбираем «convectionandconduction»,
которая отвечает за физический режим конвекции и теплопередачи (рисунок
2.16).
Рисунок 2.16. Окно Multiphysics.
Во вкладке Physics надо задать свойства конвекции и теплопередачи в
заданном поле. В поле Subdomainselection выбираем область расчетной
геометрии. Далее устанавливаем все необходимые коэффициенты. Здесь
можно задать в прямом виде значение любого коэффициента или же изменить
формулу вычисления коэффициентов (рисунок 2.17).
54
Рисунок 2.17. Окно Subdomain Settings.
Далее для выбора следующего физического режима снова переходим во
вкладку меню
«Multiphysics», где выбираем «convectionan ddiffusion»,
которая отвечает за физический режим конвекции и диффузии (рисунок 2.18).
Рисунок 2.18. Окно Multiphysics.
Во вкладке Physics необходимо задать свойства конвекции и диффузии
в заданном поле. В поле Subdomain selection выбираем область расчетной
геометрии. Далее устанавливаем все необходимые коэффициенты.(рисунок
2.19)
55
Рисунок 2.19. Окно Subdomain Settings.
2.6.4. Задание граничных условий и изменение дифференциальных
уравнений
Задание физических свойств в областях, граничных условий и условий
на ребрах или точках происходит в соответствующих режимах, которые
автоматически включаются при открытии окон ввода свойств этих элементов.
Вручную режимы включаются кнопками Point Mode, Edge Mode, Boundary
Mode и Subdomain Mode или командами из раздела меню Physics>Selection
Mode.
Граничные условия задаются через Physics> Boundary Settings. (рисунок
2.20) В этом окне необходимо выбрать границы в поле Boundary selection.
Рисунок 2.20.Окно SubdomainSettings.
56
В поле Boundary selection выбираем необходимые границы и назначаем
им условия из выпадающего списка Boundary condition, а именно: - для
границ 4- 6и 9-10 – Inlet/Velocity (рисунки 2.21,2.22)
Рисунок 2.21.Редактирование области 4.
Рисунок 2.22.Редактирование области 5.
57
Далее в поле Boundary selection выбираем границы камеры 13,7,11,12,14 и назначаем им условия из выпадающего списка Boundary
condition, а именно: - Wall/No slip (рисунок 2.23)
Рисунок 2.23.Редактирование области 1-3,7,11,12,14.
В поле Boundary selection выбираем границу 13 моделирующую
вытяжную секцию и назначаем им условия из выпадающего списка Boundary
condition, а именно: - Outlet/Pressure (рисунок 2.24)
Рисунок 2.24. Редактирование области 13.
58
На данном этапе заданы все условия по процессу теплообмена заданы,
переходим к к описанию процесса интенсивность испарения. (рисунок 2.25)
Рисунок 2.25. Окно Multiphysics.
В поле Boundary selection выбираем необходимые границы деталей и
назначаем им условия температуры внутри камеры в выпадающем списке
Boundary condition, а именно: 4-6, 8-10, (рисунок 2.26,2.27).
Рисунок 2.26. Редактирование областей границ деталей.
59
Далее необходимо задать те же условия температуры в поле Boundary
selection для вытяжной секции внутри камеры (рисунок 2.26,2.27).
Рисунок 2.27. Редактирование области вытяжной секции.
На конечном этапе необходимо задать условия по процессу диффуззи в
окне Multiphysics, переходим к к описанию процесса диффузии. (рисунок
2.28)
Рисунок 2.28. Окно Multiphysics
60
Условия для процесса диффуззии задаем через Physics > Boundary
Settings. В этом окне нужно выбрать границы 4-6, 8-10 и задать величину
интенсивности испарения кг/( м2·с).
Для того, чтобы узнать величину интенсивности испарения необходимо
ее расчитать [15].
(13)
где:
– коэффициент, принимаемый по таблице 52 в зависимости от
скорости и температуры воздушного потока над поверхностью
испарения;
М– молекулярная масса;
- давление насыщенных паров при заданной температуре,
определяемое по справочным данным.
Полученные результаты внесем в окно Physics> Boundary Settings для
границ имитирующих детали (рисунок 2.29).
Рисунок 2.29. Окно Multiphysics
61
2.6.5. Построение сетки
После задания всех свойств и граничных условий наступает очередь
построения сетки. Для простейших моделей, на первом этапе оценочного
расчета можно задать сетку по умолчанию Mesh>Initialize Mesh (или кнопка с
изображением треугольника) и несколько раз нажать Mesh>Refine mesh и
получив достаточно мелкую сетку приступить к решению. При нажатии этих
кнопок рабочая область переходит в режим Mesh Mode, и в рабочей области
отображается разбиение фигуры. В ручную этот режим можно вызвать
соответствующей кнопкой
или командой меню Mesh>Mesh Mode. Для
моделей чистой кондукции, не связанных с потоком массы ,можно этим и
ограничиться: для более мелких элементов сетки система автоматически
произведет сгущение, а если необходимо в какой-либо части системы еще
более сгустить сетку, то можно нажать кнопку Refine selection и указать
нужную область. В одномерном и двумерном стационарном режиме можно
посоветовать просто делать наиболее мелкую сетку – скорость вычисления на
современных компьютерах все равно будет приемлемой. В моделях
учитывающих конвекцию надо всегда помнить, что размер конечного
элемента должен быть в несколько раз меньше толщины пограничного слоя
иначе решение может не сойтись и будет в любом случае нестабильно.
Поэтому рекомендуется строить сетку такой густоты, чтобы между любыми
двумя границами было не меньше десяти конечных элементов.
По умолчанию, COMSOL строит в двумерном режиме треугольную, а в
трехмерном тетраэдрическую сетку. Для задания параметров сетки надо
выбрать Mesh>Mesh parameters или нажать F9. Откроется окно настроек, на
вкладке Global (рисунок 2.30) можно выбрать один из предустановленных
режимов. В списке Predefined mash sizes девять режимов от Extremely fine
[Чрезвычайно точный] до Extremely coarse [Чрезвычайно грубый], остальные
расположены между этими крайними режимами. В полях можно задать
собственные значения параметров сетки.
62
Рисунок 2.30. Окно Mesh parameters
Maximum element size задает максимальный размер элемента. По
умолчанию равен 1/15 максимальной стороны, задавать его необязательно.
Maximum element size scaling factor если ничего не задавать в предыдущее
поле, то значение этого поля будет определять размер элемента (если задать
0.5, то размер элемента будет равнятся 1/30 максимальной стороны, если 0.1
то 1/150). Element growth rate [Темп роста элемента] отвечает за степень
сгущения, принимает значения от единицы до бесконечности, чем ближе
значение к единице тем более равномерная сетка. Mesh curvature factor и Mesh
curvature cut off чем меньше эти значения, тем более точно задана
криволинейность границы: при больших значениях этих параметров вместо
кривой будет считаться ломанная линия. Resolution of narrow regions задает
минимальное количество элементов по самой короткой границе, для точных
вычислений рекомендуется устанавливать значения этого параметра не
меньше десяти.
Для построения сетки воспользуемся меню Mesh → Free Mesh
Parameters. (рисунок 2.31)
63
Рисунок 2.31.Окно Free Mesh.
Для задания максимального размера элемента во вкладке Subdomain
открывшегося окна задаем максимальный размер элемента 2*10 -2 м. (рисунок
2.32)
Рисунок 2.32.Окно Subdomain mesh parameters.
В полях можно задать собственные значения параметров сетки.
Maximum elementsize задает максимальный размер элемента. По умолчанию
равен 1/15 максимальной стороны, задавать его необязательно.
64
Для генерации сетки нажимаем кнопку Remesh. Нарисованная сетка
представлена на рисунке 2.33.
Рисунок 2.33. Результат построения сетки
Параметры решателя задают по форме, вызываемой пунктом меню
Solve → Solve Parameters. (рисунок 2.34) Во вкладке General выбираем
линейный решатель Direct (PARDISO) (рисунок 2.35).
Рисунок 2.34.Окно Solver Parameters
65
Рисунок 2.35. Окно Solver Parameters, General
2.6.6. Настройка линейного решателя
Выбор решающего устройства и его параметров очень важен, так как в
основном от него зависит достоверность вычислений. Неправильная
настройка может привести к грубым ошибкам решения, которые очень
трудно выявить. Также очень важно правильно оптимизировать решение, так
как, к примеру, даже не очень сложная трехмерная модель элемента
кассетной конструкции рассчитывается десятки минут на компьютере с
процессором Athlon64 3000+ и 1Gb оперативной памяти, а некоторые
нелинейные нестационарные модели могут рассчитываться многие часы даже
на очень мощном компьютере.
Кнопка Solve или пункт меню Solve>Solve problem запускает решающее
устройство с текущими настройками (рисунок 2.36). Кнопка Restart или пункт
меню Solve>Restart перезапускает решающее устройство используя текущие
значения (поле температур или скоростей) как начальные. Если мы
рассматриваем стационарную задачу, то нажатие этой кнопки не должно
менять решение. Колебания значений в этом случае говорят о нестабильности
решения. Эту команду целесообразно применять для сложных расчетов, когда
66
можно получить приближенный вариант решения на грубой сетке и для
линейного или стационарного решателя, а потом сделав более мелкую сетку и
при необходимости изменив решатель на нелинейный или переходный
пересчитать задачу. Зачастую это позволяет получить решение быстрее, чем
сразу запустив сложный расчет. Решение запускается пунктом меню Solve →
Solve Problem.
Решение модели представлено на рисунке 2.37.
Рисунок 2.36. Решающее устройство с текущими настройками.
Рисунок 2.37. Решение модели.
67
На полученной модели полей концентрации водорода хлористого
(рисунок 2.37) видно, что концентрация вредного вещества в воздухе рабочей
зоны находится выше уровня предельно допустимой концентрации и равна
5,4 мг/м3(таблица 2). Можно сделать вывод о том, что используя данный вид
краски, условия труда для маляра на участке нанесения порошкового
покрытия
останутся
вредными.
По
этому
необходимо
произвести
дополнительное моделирование для другой порошковой краски согласно
приложения 10, ГОСТ 9.410-88 «Покрытия порошковые полимерные».
В качестве альтернативы используемой порошковой краски используем
российский аналог «П-ЭП-219». Данная краска содержит следующие
компоненты:
- бутанол
- толуол
- фенол
- эпихлоргидрин
Возможные максимальные количества вредных веществ в воздухе
рабочей зоны при отверждении порошковых материалов, представлена в
таблице №4.
Таблица №4 - Количества вредных веществ в воздухе рабочей зоны
Наименование
Бутанол
Толуол
Фенол
Эпихлоргидрин
Предельно
допустимая
концентрация,
мг/м3
10,0
50,0
0,3
1,0
Кол-во вредного вещества,
выделяющегося из одного
килограмма порошкового
материала, мг
13,6
5,1
2,7
31,7
Основным компонентом выделяющимся в воздух рабочей зоны по
массовой
доле
является
эпихлоргидрин.
произведены по нему.
68
Дальнейшие
расчеты
будут
Условия для процесса диффуззии задаем через Physics> Boundary
Settings. В этом окне нужно выбрать границы 4-6, 8-10 и задать величину
интенсивности испарения кг/( м2с).
Интенсивность испарения краски с деталей в сушильной камере равна:
Полученные результаты внесем в окно Physics> Boundary Settings для
границ имитирующих детали (рисунок 2.38).
Рисунок 2.38. Окно Multiphysics
Для построения сетки воспользуемся меню Mesh → Free Mesh
Parameters. Для задания максимального размера элемента во вкладке
Subdomain открывшегося окна задаем максимальный размер элемента 2*10 -2
м. Для генерации сетки нажимаем кнопку Remesh. (рисунок 2.39)
69
Рисунок 2.39. Результат построения сетки
Решение запускается пунктом меню Solve → Solve Problem. Результа
решения представлен на рисунке 2.40.
Рисунок 2.40. Решение модели для эпихлоргидрина.
70
На модели полей концентрации для эпихлоргидрина (рисунок 2.40) мы
видим, что концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны
находится ниже уровня предельно допустимой концентрации и равна 0,56
мг/м3 (таблица 3). Можно сделать вывод о том, что используя данный вид
краски, а именно «П-ЭП-219» можно улучшить условия труда для маляра на
участке нанесения порошкового покрытия.
Как видно, в процессе построения моделей полей концентрации для
эпихлоргидрина и водорода хлористого мы получили сравнительный анализ
использования двух различных видов марок порошковых красок в процессе
сушки деталей в камере сушки. Отсюда можно сделать вывод о том, что
маляру на данном участке будет менее опасно находиться в зоне сушки
деталей
при
использовании
краски
с
главным
компонентом
–
эпихлоргидридом. Продолжая использовать краску Interpon (SynthaPulvin),
Resicoat соответствующую российскому аналогу «Пентапласт» сотрудник
будет находиться во вредных условиях труда.
Проведем анализ двух основных компонентов краски, путем сравнения
их предельно допустимой концентрации и фактической максимальной
концентрации. Данные сведены в таблицу №5.
Таблица №5. Сравнение фактических значений показателей разных красок.
Наименование
Водород хлористый
Эпихлоргидрин
Предельно
допустимая Фактическая
концентрация, мг/м3
максимальная
концентрация, мг/м3
5,0
5,4
1,0
0,56
В случае использования краски «П-ЭП-219» условия труда маляра на
участке окраски будут сравнительно лучше, чем при использовании краски
«Пентапласт».
Используя данную модель можно продолжить изменять ключевые
показатели воздуха рабочей зоны, и продолжить подбор более безопасной
71
порошковой краски. Изменяя параметры среды, можно направить усилия в
сторону усиления мощности вытяжной системы. Тем самым можно сделать
вывод о том, что построенная модель может использоваться в дальнейшем
для построения полей концентрации вредных веществ при разных условиях.
72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рассмотрены вопросы защиты человека от воздействия вредных и
опасных производственных факторов, возникающих в процессе эксплуатации
технологической линии по производству холодильного оборудования.
В
процессе
анализа
комплекса
технологических
процессов
на
предприятии выявлена проблема обеспечения требуемых условий труда
маляра на участке окрашивания деталей. При более подробном рассмотрении
процессов осуществляемых на участке, определено рабочее место с наиболее
негативным сочетанием условий труда. Им является маляр, выполняющий
работы по контролю в зоне сушки деталей.
Учитывая особенности режимов работы маляра, инженерные методы
расчета не всегда позволяют адекватно оценить сами условия их воздействия
на
организм
работающего.
квалификационной
работы
В
процессе
удалось
выполнения
сформировать
выпускной
рекомендации
по
улучшению условий без внесения изменений в технологический процесс. Это
позволило, с одной стороны достичь цели, поставленные в работе, с другой
минимизировать дополнительные затраты работодателя на охрану труда.
Подобные результаты были достигнуты за счет использования методов
численного
моделирования
камеры
сушки.
При
этом
составлена
математическая и численная модели, позволившие оценивать распределение
и динамику физических полей концентрации эпихлоргидрина и водорода
хлористого в камере сушки. По характеру процессов протекающих внутри
камеры, сделали выводы об оптимизации производственных режимов и
эффективности используемого сырья и оборудования.
В работе проведен анализ технологического процесса производства
холодильного оборудования, в процессе которого выявлен участок окраски
деталей на котором сотрудники имеют наиболее негативные условия труда.
73
Выявлен наиболее опасных технологический режим среди процессов
осуществляемых на участке окрашивания деталей, в котором сотрудники
подвергались наиболее вредным условиям труда.
Составлено
качественное
описание
процессов
распространения
загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны.
Разработана математическая модель, отражающая физико-химические
процессы
протекающие
внутри
камеры
сушки
деталей
на
участке
окрашивания деталей.
Разработана
численная
модель
процессов
распространения
загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны маляров.
Получен комплекс имитационных решений численных моделей,
результаты которых характеризуют распределения полей концентрации
вредных веществ в воздухе рабочей зоны в зависимости от выбора
используемой краски.
74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алифанов, О.М. Обратные задачи в исследовании сложного теплообмена /
О.М. Алифанов, Е.А. Артюхин, А.В. Ненарокомов. - М.: Янус-К, 2009. - 300
c.
2. Апенько, С Н Методология, Теория И Практика Оценки В Современных
Условиях: Монография / Апенько С Н. - Москва: СПб. [и др.] : Питер, 2017. 285 c.
3. Араманович И.Г. Уравнения математической физики/ Араманович И.Г.,
Левин В.И.// Наука, 1969 - 162 с.
4. Д. К. Белащенко, "Механизмы диффузии в неупорядоченных системах
(компьютерное моделирование)", УФН, 1999. - С. 361-384.
5. Броуновское движение [Электронный ресурс] // Энциклопедия физики и
техники. Режим доступа: http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0380.html. Загл. с экрана.
6. Выявление и оценка резервов роста производительности труда на
промышленных
предприятиях
(в
объединениях).
Методические
рекомендации. - М.: Экономика, 2014. - 123 c.
7. Гост 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху
рабочей зоны»;
8. Комментарий к Трудовому кодексу Российской Федерации / Под ред.
К.Н.Гусова. - М., ООО «ТК Велби», ООО «Издательство Проспект», 2003.
9. Кудинов,
И.В.
Математическое
моделирование
гидродинамики
и
теплообмена в движущихся жидкостях: Монография / И.В. Кудинов. - СПб.:
Лань, 2015. - 208 c.
10. Методика проведения специальной оценки условий труда №33н. М.:
Министерство труда и социальной защиты РФ, 2014. 94 с.
11. Охрана труда. Справочник. /Под редакцией Э.А. Арустамова. - М., Дашков
и К, 2008.
75
12. Руководство P 2.2.2006 – 05 «Руководство по гигиенической оценке
факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация
условий труда»;
13. СанПиН
2.2.4.548-96
«Гигиенические
требования
к
микроклимату
производственных помещений»;
14. СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату рабочих
помещений»;
15. Щербакова, Е.В. Безопасность жизнедеятельности. Примеры и задачи:
учебное пособие / Е.В. Щербакова. – Орел: ОрелГТУ, 2006. – 206 с., 160 стр.
16. Патанкар,
С.В.
Численное
решение
задач
теплопроводности
и
конвективного теплообмена при течении в каналах / С.В. Патанкар. - М.: ИД
МЭИ, 2003. - 312 c.
17. Рудской,
А.И.
Математическое
моделирование
гидродинамики
и
теплообмена в движущихся жидкостях: Монография / А.И. Рудской, В.А.
Лунев. - СПб.: Лань, 2015. - 208 c.
18. Смирнов, Б. А. Анализ и проектирование условий труда. Эргономические
аспекты / Б.А. Смирнов, Ю.И. Гулый. - М.: Гуманитарный центр, 2013. - 292
c.
19. Трудовой кодекс РФ ст. 97, 17, 147 от 30.12.2001 № 197-ФЗ (ред. от
30.12.2015).
20. Федеральный закон : О специальной оценке условий труда [принят Гос.
Думой 23.12.2013] // Собрание законодательств РФ. 2010. № 426. 24 с.
21. Шейпак, А.А. Гидромеханика и теплообмен на эсперанто / А.А. Шейпак. М.: МГИУ, 2011. - 95 c.
22. Kozyrev O.R. Diffusion in Random Porous Media / Logvinova K.V., Kozyrev
O.R., Stepanyants Y.A., Morozov V.P. // Intern. Conference Topical Problems of
Nonlinear Physics. - 2003.
76
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
Приложение 1.
Паспорт безопасности на порошковую краску.
ПАСПОРТ БЕЗОПАСНОСТИ
PC 010
В соответствии с директивой 91/155/EEC и ее исправлениями (директива 93/112/ЕС и директива 2001/58/ЕС).
1.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОДУКТА / КОМПАНИЯ ИЗГОТОВИТЕЛЬ.
Название по артикулу:
Код по артикулу:
Порошковая краска серии Interpon (SynthaPulvin), Resicoat
Продукт группы PC010
Описание продукта: термореактивная порошковая краска.
Химические характеристики: смесь твердых синтетических смол с,если требуется,отвердителями,добавками,наполнителями ипигментами.
Не содержит органических растворителей.
Назначение: краска предназначена для промышленного использования.
Адрес: ООО«Акзо Нобель Лакокраска»
142603, Россия, г. Орехово-Зуево
Ул. Совхозная 38,
Тел.: (+7 495) 4117350, Telefax: (+7 495) 4118421
ТЕЛЕФОН ДЛЯ ЭКСТРЕННЫХ СЛУЧАЕВ: (+7 495) 4117350
2.
3.
СОСТАВЛЯЮЩИЕ / ИНФОРМАЦИЯ О КОМПОНЕНТАХ.
Вредные для здоровья компоненты в соответствии с EС директивой опасных веществ 67/548/EEC
Компонент(ы)
% w/w
EEC-число
CAS-число
Символы
R(риск)-фаза(s)
TLV-объем mg/m3
Мелкодисперсная пыль
Пыль
5
10
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВА.
Продукт не классифицируется как опасный в соответствии с директивой опасных веществ 1999/45/ЕС. По составу и проведенным
токсикологическим исследованиям, продукт может быть охарактеризован, как инертная пыль. Должны быть предприняты меры для
предотвращения образования пыли в концентрациях выше предела воспламенения, взрыва или предельно допустимых концентраций.
4.
МЕРЫ ПО ОКАЗАНИЮ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ.
Основная:
В случае подозрений, или когда симптомы устойчивы, обратиться за медицинской помощью. Никогда не давать человеку без сознания, чтолибо для приема внутрь.
Вдыхание:
Потерпевшего вывести на свежий воздух, обеспечить тепло и неподвижное состояние. Если дыхание непостоянное или останавливаетс я,
делать искусственное дыхание. Ничего не давать для принятия через рот. Если человек без сознания, то привести его в сознание и
немедленно обратиться за медицинской помощью.
Контакт с глазами:
Контактные линзы должны быть сняты. Обильно промывать чистой и свежей водой, по крайней мере 10 минут, веки держать приподнятыми
над поверхностью глаз. Обратиться за медицинской помощью.
Контакт с кожей:
Удалить загрязненную одежду. Тщательно с мылом и водой промыть кожу или использовать общепринятые методы для очистки кожи. Не
использовать растворители.
Попадание в желудок:
При случайном проглатывании, немедленно обратиться за медицинской помощью. Держать пострадавшего в неподвижном состоянии. НЕ
вызывать рвоту.
5.
МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С ОГНЕМ.
Указания по пожаротушению:
Рекомендовано: распыленная вода, огнетушащие порошки, CO 2-покров, пена, устойчивая к спиртам.
Нельзя использовать: инертный газ под высоким давлением, водяную струю; не пытаться сдирать порошковое покрытие.
Рекомендации:
Огонь выделяет густой черный дым. Продукты горения могут причинить вред здоровью. Может потребоваться соответствующий
дыхательный аппарат. Охлаждать холодной водой закрытые контейнеры, подверженные огню. Не допускать попадания потоков от
пожаротушения в стоки и в источники воды.
7.
ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ.
Люди, страдающие от респираторных заболеваний, или с аллергической реакцией не должны контактировать с порошковыми
красками.
Обращение с продуктом
Принимать меры, для предотвращения образования пыли в огнеопасной, взрывоопасной или предельно допустимой концентрации.
Электрическое оборудование и освещение должны быть в защищенном исполнении и должны соответствовать установленным стандартам
для предотвращения попадания пыли на горячие поверхности, на источники искрения и источники возгорания.
Продукт может электростатически заряжаться: всегда заземлять корпуса контейнеров при пересыпании продукта из одного контейнера в
другой. Операторы, работающие с продуктом, должны носить антистатическую обувь, одежда и полы должны быть токопроводящими.
Держать контейнеры в хорошо закрытом состоянии. Изолировать от источников тепла, от источников искрения и от открытого огня.
Курение, еда и питье должны быть запрещены в зоне использования продукта.
Такие операции, как шлифовка, сварка, сжигание и т.п. окрашенных изделий может приводить к образованию опасной пыли и/или пар ов.
Работать в хорошо проветриваемых помещениях. Использовать подходящую индивидуальную (респираторную) защиту, как положено. Для
индивидуальной защиты - использовать средства, указанные в п. 8.
Хранение
Выполнять требования, указанные на этикетке. Хранить в сухом, хорошо вентилируемом месте вдали от источников возгорания,
повышенной температуры и прямого солнечного света. Не курить. Запретить доступ посторонним. Контейнеры, которые были распечатаны,
должны быть аккуратно закрыты и храниться в вертикальном положении для предотвращения рассыпания.
8.
ОХРАНА ТРУДА/ ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ЗАЩИТА.
Инженерные мероприятия
Избегать вдыхания пыли. Это достигается с помощью локальной вытяжки и хорошей общей вентиляции. Если этого недостаточно для
поддержания запыленности ниже предельно допустимых концентраций, то следует носить подходящую респираторную защиту.
Индивидуальная защита
Респираторная защита:
При контакте с облаками пыли в концентрации, превышающей допустимую, рабочие должны использовать сертифицированные
респираторы (P1 тип), которые эффективны для данного продукта.
Защита рук:
При продолжительном или частом контакте использовать подходящие перчатки. Подходящий материал перчаток - облегченные виниловые
или из нитрильного каучука. Следует соблюдать инструкции по использованию, хранению и замене, указанные производителем перчат ок.
Время до разрыва перчаток не применимо для порошковых красок. Если еще не было контакта с продуктом, то для защиты о ткрытых
участков кожи можно использовать защитный крем.
Защита глаз:
Должны использоваться защитные очки, когда есть опасность контакта.
Защита кожи:
Персонал должен носить защитную одежду. После контакта с продуктом все части тела должны быть вымыты. Защитная одежда должна
тщательно подбираться для исключения воспаления или раздражения кожи возле воротника и запястий от контакта с продуктом.
9.
ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
Физическое состояние:
Запах:
Реальная плотность 23°C:
Насыпная плотность 23°C:
Нижний взрывоопасный предел
воздушно-порошковой смеси:
Мелкодисперсный порошок
Не неприятный
3
1.2-1.9 г/cm
3
400-1000 kг/m
Метод тестирования
ISO 8130-2/-3
-
3*
ISO 8130/4
20-70 г/m
(Рекомендованная концентрация краски в воздухе производственного помещения: не должна превышать 10 г/м 3)
Растворимость в воде:
нерастворим
Точка размягчения:
>50°C
Горячая пластина
Температура возгорания воздушно- 450-600 °C
VDE 0165
порошковой смеси:
Минимальная энергия возгорания:
5 - 20 мДж
Пылевое облако порошковой краски, являющейся мелкодисперсным органическим материалом, может взрываться, обычно класс St1
Давление паров:
Нет
pH-величина в воде:
pH-величина в воде не изменяется
Температура вспышки:
Нет
* Нижний взрывоопасный предел воздушно-порошковой смеси для обычных порошковых красок находится внутри указанного диапазона и
зависит от специфических физических и химических характеристик конкретного продукта.
Термическое разложение; опасные продукты разложения; опасные реакции: отсутствуют при нормальном использовании продукта. В случае
сомнений следует обратиться к поставщику порошковых красок.
10.
СТАБИЛЬНОСТЬ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ.
Стабилен в рекомендованных условиях обращения и хранения (см. п. 7). При высоких температурах могут выделятся вредные для здоровья
продукты распада, такие как угарный и углекислый газ, оксиды азота и дым.
PC 010
Mod. AN1003
2 из 3
11.
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ.
Информации по самому продукту не имеется.
Тесты на животных и долгосрочное использование порошковых покрытий показали, что они не содержат вредных веществ и не
представляют опасности.
Порошковые краски могут вызывать локализованное раздражение кожи на складках кожи или при контакте с тесной одеждой.
12.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ.
Информации по самому продукту не имеется. Тесты и долговременное использование порошковых покрытий показали в общем,
отсутствие особого риска. Продукт не должен попадать в канализацию и в стоки. Продукт, в соответствии с директивой по опасным
материалам 1999/45/ЕС, не классифицируется как опасный для окружающей среды.
Если порошковые краски наносятся и полимеризуются в соответствии с рекомендациями, выделения не будут превышать допустимые
пределы. Экстракт стандартного порошкового покрытия с дождевой водой показывает, что отложение не принесет существенного
вреда земле или поверхностным водам.
13.
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ.
Не позволять попадать в реки и в канализацию. Ненужные и пустые контейнеры должны быть утилизированы без образования пыли, в
соответствии с местным законодательством. Европейский номер отходов, распространяемый на порошковые краски: 080112. Если
продукт смешивается с другими отходами, этот код может стать недействительным и продукту должен будет быть присвоен
соответствующий другой номер. За дальнейшей информацией обращаться в местные компетентные органы.
14.
ТРАНСПОРТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.
Транспортировка внутри помещений потребителя:транспортировать всегда в закрытых,неповрежденных,вертикально
расположенныхустойчивых контейнерах. Перевозящий продукт персонал обязательно должен пройти инструктаж об их действиях при
несчастном случае или рассыпании.
Порошковые краски не классифицируются как опасные при транспортировке, следовательно они не транспортируются в соответствии
с требованиями ADR/RID, IMDG и ICAO/IATA. Данные порошковые краски представляют из себя смесь смол, отвердителей,
пигментов и наполнителей, которая не классифицируется как взрывчатая, окисляющая, токсичная, инфекционная, радиоактивная, едкая
или магнитная, еѐ температура воспламенения (в закрытой чашке) выше 60,5°С (141°F), поэтому , в соответствии с IATA и ICAO
приложение 18, показано, что продукт не опасен при транспортировке воздушным транспортом.
15.
РЕГУЛИРУЮЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ.
Данный продукт классифицируется как не опасный в соответствии с требованиями директивы по опасным веществам 1999/45 и имеет
следующую маркировку:
Классификация опасности: нет
R-фазы риска:
нет
S-фразы безопасности:
S20/21:
S22:
При использовании не пить и не курить
Не вдыхать пыль
S38:
В случае недостаточной вентиляции, использовать подходящее респираторное приспособление
Содержащаяся в данном паспорте безопасности информация не предназначена для собственной оценки потребителем рисков на
рабочих местах, в соответствии с требованиями некоторых законодательств по обеспечению на производстве здоровья и безопасности.
При использовании данного продукта вступают в действие национальные меры предосторожности по обеспечению здоровья и
безопасности на производстве.
Приложение 2.
Приложение 3.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа