"Микроволновые устройства термообработки стержневых материалов с низкой теплопроводностью (стр. 4 )

- изо-МТГФА ТУ1 или ТУ…43%

- УП-606/2 или Агидол -53 ТУ 38.10.3356-96 ……….…..1%

- наполни%:

- ровинг из стеклянных (алюмоборосиликатных) нитей ГОСТ , марка РБН 13-2520 “7в” или РБТ 13-1680

Полимеризация стеклопластиковой арматуры проводится в стационарном режиме.

- начальная температура стержня в электродинамической системе (камера) составляет (25…30) градусов Цельсия;

- температура стержня в процессе полимеризации в СВЧ – устройстве должна лежать в пределах от 170 ºС до 190 ºС (это интервал температур, при которой происходит полимеризация материала стержня);

- оптимальное значение температуры в стержне составляет 180ºС;

- максимальная температура стержня из стеклопластика в микроволновом устройстве не должна превышать 190ºС.

Предварительные экспериментальные исследования материала стержня были проведены в бытовой микроволновой печи и дали положительные результаты, как с точки зрения производительности (время обработки в СВЧ печи составляла не более 20 секунд) и равномерности распределения температуры.

В связи с тем, что необходимо было провести процесс полимеризации только одного стержня, то было принято решение о создании в камере лучевого типа такой плотности микроволнового излучения, как и в бытовой печи.

Стержень из стеклопластика, расположенный во фторопластовой трубе помещался, на высоту 300 мм с использованием специальной подставки и располагался под четырьмя источниками СВЧ – энергии. Для создания требуемой концентрации электромагнитного поля под эти источники помещался короб, выполненный из металла, размера 1200 мм 300 мм 300 мм. Объем этого короба соответствовал объемам четырех традиционных микроволновых печей.

На рис. 3.2.4 показана конструкция микроволнового устройства лучевого типа, подставка из древесины. Над подставкой расположены четыре источника СВЧ энергии. Частота колебаний электромагнитного поля составляла 2450 МГц.

Рисунок 3.2.4. Микроволновое устройство лучевого типа и подставка для проведения процесса полимеризации стержня из арматуры.

На рис. 3.4.5 представлен металлический короб, который поставлен на подставку и в этот короб был помещен стержень из стеклопластиковой арматуры в трубе из фторопласта.

Рисунок 3.4.5. Экспериментальная установка лучевого типа для полимеризации арматуры из стеклопластика.

Результаты экспериментальный исследований подтвердили высокий коэффициент полезного действия микроволновых установок и их производительность. Время микроволнового излучения 20 секунд, температура стержня 180 градусов Цельсия. Мощность СВЧ установки составляла 2,4 кВт.

Таким образом, настоящая дипломная работа посвящена созданию энергосберегающих и экологически чистых технологических процессов термообработки современных композиционных материалов и разработке микроволнового оборудования для их реализации.

В дипломной работе условия технологического процесса и технического задания выполнены.

Время нагрева стержня до заданного значения температуры материала на порядок меньше времени нагрева до заданной температуры стержня в газовой среде. Затраты электроэнергии при использовании микроволнового нагрева на (65-70)% меньше затрат электроэнергии при традиционной технологии полимеризации композиционного материала.

Измерения температуры проводились с использованием лазерного датчика и с помощью термопары. На рис. 3.4.6 представлен лазерный датчик для измерения температуры в материале.

Рисунок 3.4.6. Датчик измерения температуры

Измерение уровня побочных излучений от СВЧ установки проводились с использованием датчика измерения мощности до уровня 10 мкВт на квадратный сантиметр, фотография которого представлена на рис. 3.4.7

Рисунок 3.4.7. Датчик измерения уровня излучений от работающей микроволновой установки

Выводы к главе 3

1. Представлены результаты экспериментальных исследований термообработки стержней малой теплопроводности в СВЧ устройствах с продольным взаимодействием и в периодическом режиме в СВЧ устройствах лучевого типа. Показано, что максимальное отклонение температуры от номинального значения температуры по поперечному сечению стержня не превышало 9%, а расхождение теоретических и экспериментальных характеристик не превышало 5%. Распределение температуры по длине материала в СВЧ устройствах лучевого типа практически равномерное (отклонение температуры от номинального значения меньше трех градусов Цельсия);

2. Время нагрева материала до заданного значения температуры материала на порядок меньше времени нагрева до заданной температуры материала в газовой среде. Затраты электроэнергии при использовании СВЧ нагрева на (65-70)% меньше затрат электроэнергии при традиционной технологии полимеризации композиционного материала.

Глава 4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

4.1. Оценка возможности опасных и вредных производственных факторов

В процессе трудовой деятельности при нарушении безопасных условий труда на человека могут воздействовать, как известно, опасные и вредные производственные факторы.

В соответствии со ст.209 ТК РФ

Охрана труда – система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, которые обеспечивают безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Опасный производственный фактор - производственный фактор, воздействие которого на работающего приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья. К резкому ухудшению здоровья можно отнести отравление, облучение, тепловой удар и др.

Вредный производственный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего приводит к заболеванию или снижению работоспособности. В зависимости от уровня и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным.

При проектировании и организации работы в вычислительных центрах (ВЦ) необходимо учитывать опасные и вредные факторы. Из опасных факторов внимание следует обращать на электроопасность и пожароопасность. Также надо обращать внимание на такие вредные факторы, как повышенный уровень шума и вибрация, повышенная или пониженная температура внешней среды, отсутствие или недостаток естественного света, недостаточная освещенность рабочей зоны, статическое электричество, ионизирующее излучение, ионизация воздуха, электромагнитные, электростатические и переменные магнитные поля, микроклиматические параметры и чистота воздуха.

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

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие, вызывая термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие. Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве тканей и биологических сред, что вызывает в них биологические расстройства. Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, крови и проявляется в изменении их физико-химического состава. Механическое действие тока приводит к разрыву мышечных тканей. Биологическое действие тока выражается в способности раздражать и возбуждать живые ткани организма.

Любое из перечисленных воздействий тока может привести к электрической травме, вызванной воздействием электрического тока или электрической дуги ГОСТ 12.1.009

Опасность поражения электрическим током зависит от ряда факторов: величина и частота тока, время воздействия, пути прохождения тока через организм, индивидуальных особенностей человека (физическое развитие, масса тела, возраст и пр.). В результате воздействия электрического тока возможны ожоги, нарушения дыхания и кровообращения, механические повреждения (ушибы, переломы) и др. Нарушение сердечной деятельности может привести к смерти.

Защита от поражения электрическим током осуществляется техническим средством, - занулением.

Принципиальная электрическая схема представлена на рис. 4.1.

Область применения: трехфазные четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью.

Заземление – преднамеренное соединение нетоковедущих частей с ненулевым рабочим проводником.

Принцип защиты основан на отключении электрических устройств от сети в случае короткого замыкания с использованием нулевого защитного проводника.

По заданным параметрам определим возможный ток короткого замыкания .

По величине определим с каким , необходимо в цепь питания ЭЛЦ включать автомат.

В соответствии с законом. N 13 от 01.01.2001 г "О пожарной безопасности в городе Москве" в цепь питания необходимо установить автомат на 10А.

Пожароопасность. В современных ЭВМ высокая плотность размещения элементов электронных схем, близость друг к другу соединительных проводов, коммутационных кабелей представляют серьезную пожароопасность. Источником пожара может быть короткое замыкание, искрение или например чрезмерный нагрев.

Опасность при пожаре представляют: токсичные продукты горения, выделяемые горящими материалами и предметами (теплоизоляционные, акустические, декоративные и другие синтетические отделочные материалы), воздействие огня и высокие температуры.

Воздействие этих факторов на человека может привести к отравлению, тепловым ударам, ожогам различной степени и смерти.

Шум и вибрация. Для рабочих мест ВЦ характерно наличие всех видов шумов: механического, аэродинамического, электрического. Технические средства создают механический шум, установки кондиционирования, компрессоры – аэродинамический, преобразователи напряжения - электромагнитный.

Проявление вредного воздействия шума на организм человека разнообразно: затруднение разборчивости речи, снижение работоспособности, обратимые и необратимые потери слуха, механическое повреждение органов слуха, воздействие на центральную и вегетососудистую нервную систему (через них на внутренние органы). Может вызвать головную боль, бессонницу, ослабление внимания, ухудшение памяти.

Вибрации также могут неблагоприятно действовать на организм человека. Они могут быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечно-сосудистой систем (спазмы сосудов), а также опорно-двигательного аппарата. Они также могут быть причиной головных болей, головокружении, повышенной утомляемости. Возможно также ухудшение состояния желудочно-кишечного тракта, головного и спинного мозга.

Вибрации способны оказывать действие на все органы. Особо вредными считаются колебания с частотой 6…9 Гц, близкой к частоте колебания тела человека. При вибрациях таких частот возникает вредный резонанс, который увеличивает колебания внутренних органов, расширяя их или сужая.

Ионизированное излучение. Экран монитора представляет собой источник бета-и гамма – рентгеновского излучений. Эти излучения являются ионизирующими. При воздействии на человека они могут вызвать образование в организме чужеродных молекул белка с токсическими свойствами. При длительном воздействии ионизирующее излучение может привести к малокровию, образованию злокачественных опухолей. Возможно снижение сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям и другие неблагоприятные эффекты.

При работе за дисплеем особенно подвергаются облучению кожа лица, глаза, головной мозг и кровь. Чрезмерная ионизация воздуха также может негативно влиять на человека.

Электромагнитные, электростатические и переменные магнитные поля.

Низкочастотные электромагнитные поля возбуждает отклоняющая система электронно-лучевой трубки монитора. Источник электростатического поля – прежде всего экран монитора и система формирования электронного луча ЭЛТ.

Переменные магнитные поля образует трансформатор развертки монитора, трансформаторы блоков питания и другие вспомогательные устройства. Поглощаемая тканями энергия электромагнитного поля превращается в теплоту. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять избыточное тепло, происходит повышение температуры тела. Перегревание органов и тканей ведет к их заболеваниям. Электромагнитные поля могут влиять и непосредственно на клетки, приводя к изменению происходящих в них процессов. Особенно болезненно могут реагировать на электромагнитное поле клетки глаз, мозга, почек, желудка.

Отрицательное воздействие электромагнитных полей вызывает обратимые и необратимые изменения в организме: торможение рефлексов, понижение кровяного давления, выпадения волос, ломкость ногтей.

Электростатические поля могут вызвать вторичную электризацию человеческого организма. Это вредное явление способствует развитию дерматита, появлению угрей. Низковольтный разряд способен прекратить клеточное развитие, вызвать помутнение кристаллика. Воздействие магнитных полей на человека может приводить к нарушениям в нервной системе, пищевом тракте, сердечно-сосудистой системе, изменениям в составе крови.

Отсутствие или недостаток естественного света и недостаточная или неправильная освещенность рабочей зоны.

Освещенность помещения ВЦ создается естественным и/или искусственными источниками света. Недостаток освещенности или неправильная освещенность рабочей зоны, как отсутствие или недостаток естественного света приводят к вредным воздействиям на органы зрения и психику человека.

В результате снижается работоспособность, происходит отрицательное психологическое воздействие, длительная адаптация зрения, что приводит к снижению производительности труда.

4.2. Охрана труда при проведении исследований

Нормализация микроклимата.

Оптимальными параметрами температуры при почти неподвижном воздухе являются 19ºС…21ºС, допустимыми 18 ºС или 22ºС. Комфортное состояние при данных температурах воздуха определяется влагосодержанием. Оптимальное влагосодержание составляет , допустимое – не ниже (табл. 4.1.).

Таблица 4.1.

Содержание абсолютной и относительной влажности воздуха

в зависимости от температуры

Темп-ра	Влажность
В Сº	Абсолютная г/м3	Относительная г/м3
	Оптимальная	Оптимальная	допустимая	допустимая
18	10	6	65	39
19	10	6	62	37
20	10	6	58	35
21	10	6	55	33
22	10	6	52	31

Для обеспечения надлежащего микроклимата и качественного состава воздуха, включая аэронный режим в котором исследованиями не предусматривались компьютеры, а их оборудование осуществлялось в других помещениях, необходимо систематически перед началом работы и с периодичностью 45 минут осуществлять проветривание не менее 10 минут.

Наилучший обмен воздуха осуществляется при сквозном проветривании, если позволяют погодные условия, то работа за компьютером должна производиться при открытых окнах.

Другой путь обеспечения воздухообмена, может быть достигнут установлением в оконных рамах автономных кондиционеров.

Режим работы кондиционера должен обеспечить максимально возможное поступление наружного воздуха, но не менее 50% от производительности кондиционера.

В каждом конкретном случае необходим расчет воздухообмена по количеству избытков тепла от машин, людей и солнечной радиации.

Для повышения влажности воздуха можно использовать увлажнители или устанавливать емкости с водой типа аквариумов вблизи отопительных приборов.

В целях исключения влияния на микроклимат солнечной радиации и создания равномерного естественного освещения необходимо предусмотреть для окон солнцезащитные регулируемые устройства типа жалюзи, расположенные снаружи или в межстекольном пространстве.

Освещение

На уровень освещенности помещения оказывает влияние цветовая отделка интерьера и оборудования, их ограждающая способность.

Для уменьшения поглощения света потолок и стены свыше 1,5…1,7 м, если они не облицованы звукопоглощающим материалом, окрашиваются белой водоэмульсионной краской ( должен быть не менее 0,7). Допускается окраска стен до потолка цветом панелей. Для окраски стен и панелей рекомендуется применять светлые тона красок (=0,5…0,6). Предпочтение следует отдавать холодным тонам: светло-голубому, светло-зеленому, светло-серому. Допускается окраска стен светло-желтым, светло - бежевым цветом или цветом слоновой кости.

Нельзя окрашивать стены, расположенные напротив экрана монитора, более темными тонами красок (=0,3…0,4).

На окнах монтируются занавеси, по цвету гармонирующие с краской стен. Занавеси не должны пропускать естественный свет и не полностью закрывать оконные проемы. Запрещается применять для окон черные занавеси.

В осветительных установках помещения следует использовать систему общего освещения, выполненную потолочными или подвесными люминесцентными светильниками, равномерно размещенными по потолку рядами, параллельно проемам света, так, чтобы экран монитора находился в зоне защитного угла светильника, и его проекция не приходилась на экран монитора.

Оператор не должен видеть отражение светильников на экране ЭВМ.

Применять местное освещение при работе на ЭВМ не рекомендуется.

Минимальная освещенность рабочей поверхности стола должна быть 100…500 лк. (табл. 4.2.).

Таблица 4.2

Нормы освещенности поверхностей в производственных помещениях

			4
1	2	3	5	6
			7	8	9	10
Высокая точность		А	2000	500	1500	300
От 0,3	Б	1000	300	750	200
До 0,5	В	750	300	600	200
	Г	400	200	400	150
Средняя Точность		А	750	300	600	200
От 0,5	Б	500	200	500	150
До 1,0	В	400	150	400	100
	Г	300	150	300	100
Малая точность		А	300	200	300	150
От 1,0	Б	200	150	300	100
До 5,0	В	200	100	300	50
	Г	200	100	300	50

1-  Характеристика зрительной работы по степени точности.

2-  Наименьший размер объекта различения, мм.

3-  Подразряд зрительной работы.

4-  Освещенность, лк.

5-  Освещенность при газоразрядных лампах.

6-  Освещенность при лампах накаливания.

7, 9 - комбинированное освещение.

8, 10 – одно общее освещение.

Яркость экрана должна быть равной ½ или более яркости рабочей поверхности стола при освещенности 400…700 лк.

При проектировании осветительных установок с люминесцентными светильниками в помещении целесообразно выбирать коэффициент запаса, равный 1,4.

Допустимая величина дискомфорта, одного из основных качественных параметров осветительных установок, регламентируемого для ограничения прямой блескости, не должны превышать 15. При проектировании осветительных установок следует пользоваться инженерным методом оценки слепящего действия осветительных установок по дискомфорту.

Величина коэффициента пульсации не должна превышать 10%, для чего следует применять многоламповые светильники с компенсирующими ПРА, осуществлять расфазировку светильников при электромонтаже осветительных установок.

Для освещения помещения рекомендуется применять светильники с металлической экранирующей решеткой и непрозрачными боковинами.