Тепловое воздействие. Тепловые воздействия: источники, действие и защита

Термическое воздействие на человека связано с перегревом и последующими биохимическими изменениями верхних слоев кожи. Человек ощущает сильную (едва переносимую) боль, когда тем­пература верхнего слоя кожного покрова (-0,1 мм) повышается до 45 °С. Время достижения «порога боли» т, с, связано с плотно­стью теплового потока q, кВт/м 2 , соотношением

т = (35/q) 1 , 33 .

При плотности теплового потока менее 1,7 кВт/м 2 боль не ощу­щается даже при длительном тепловом воздействии. Степень тер­мического воздействия зависит от величины теплового потока и длительности теплового излучения. При относительно слабом тер­мическом воздействии будет повреждаться только верхний слой кожи (эпидермис) на глубину около 1 мм (ожог I степени - по­краснение кожи). Увеличение плотности теплового потока или дли­тельности излучения приводит к воздействию на нижний слой кожи - дерму (ожог II степени - появление волдырей) и под­кожный слой (ожог III степени).

Здоровые взрослые люди и подростки выживают, если ожоги II и III степени охватывают менее 20 % поверхности тела. Выжи­ваемость пострадавших даже при интенсивной медицинской по­мощи резко снижается, если ожоги II и III степени составляют 50 % и более от поверхности тела.

Вероятность поражения той или иной степени при термиче­ском воздействии определяется по формуле (2.2) с использова­нием пробит-функций, соответствующие формулы которых пред­ставлены в табл. 2.1.

Термическое воздействие на легковоспламеняющиеся материалы (например, вследствие пожара, ядерного взрыва и т.п.) может вызвать дальнейшее распространение аварии и переход ее в ста­дию каскадного развития. Согласно имеющейся статистике, рас­пространение и развитие пожаров в производственных помеще­ниях происходят в основном по материалам, сырью и технологи­ческому оборудованию (42 %), а также по сгораемым строитель­ным конструкциям (36 %). Среди последних наибольшее распрос­транение имеют древесина и пластические материалы.

Для каждого материала существует критическое значение плот­ности теплового потока д кр, при котором воспламенение не про­исходит даже при длительным тепловом воздействии. При увели­чении плотности теплового потока время до начала воспламене­ния материала уменьшается (см. прил. II). В общем случае зависи-

Таблица 2.1 Формулы пробит-функций Рг в зависимости от степени термического поражения

Примечание. q, Вт/м 2 ; τ, с.

мость времени воспламенения от величины плотности теплового потока имеет вид

т - А/(q - q кр) n , (2.6)

где А и п - константы для конкретного вещества (например, для древесины А = 4360, п = 1,61).

При длительности теплового воздействия 30 с и плотности теплового потока 12 кВт/м 2 воспламеняются деревянные конст­рукции; при 10,5 кВт/м 2 - обгорает краска на окрашенных метал­лических конструкциях, обугливаются деревянные конструкции; при 8,4 кВт/м 2 - вспучивается краска на металлических конст­рукциях, разлагаются деревянные конструкции. Плотность теп­лового потока 4,0 кВт/м 2 безопасна для объектов.

Особенно опасен нагрев резервуаров (емкостей) с нефтепро­дуктами, который может привести к взрыву сосуда. В зависимости от длительности облучения критическая плотность теплового по­тока для емкостей с нефтепродуктами температурой воспламене­ния < 235 °С значительно меняется:

Длительность

воздействия, мин.............5 10 15 20 29 > 30

Критическое значение

плотности теплового

потока q Kp , кВт/м 2 .........34,9 27,6 24,8 21,4 19,9 19,5

Опасность термического воздействия на строительные конст­рукции связана со значительным снижением их строительной проч­ности при превышении определенной температуры.

Степень устойчивости сооружения к тепловому воздействию зависит от предела огнестойкости конструкции, характеризуемо­го временем, по истечении которого происходит потеря несущей способности. Прочность материалов может быть охарактеризована так называемой критической температурой прогрева, которая для стальных балок, ферм и перегонов составляет 470...500°С, для металлических сварных и жестко защемленных конструкций - 300... 350 °С.

При проектировании зданий и сооружений используют желе­зобетонные конструкции, предел огнестойкости которых значи­тельно выше, чем у металлических. Так, предел огнестойкости железобетонных колонн сечением 20x20 см соответствует 2 ч, се­чением 30x50 см - 3,5 ч.

Потеря несущей способности изгибаемых, свободно опираю­щихся элементов плит, балок и т.п. наступает вследствие прогре­ва растянутой арматуры до критической температуры 470... 500 °С. Предел огнестойкости предварительно напряженного железобе­тона такой же, как у конструкций с ненапряженной арматурой. Особенность напряженных конструкций - образование необратимых деформаций при их прогреве уже до 250 "С, после чего их нормальная эксплуатация невозможна.

Ниже приведены значения критической температуры прогрева некоторых строительных материалов, °С:

Полимерные материалы.................................150

Стекло............................,.................................200

Алюминий........................................................250

Сталь.................................................................500

Барическое воздействие на человека, здания и сооружения

При взрыве атомной бомбы, технологической установки, ре­зервуара, парогазовоздушного облака, взрывчатого вещества об­разуется ударная волна, характеризуемая избыточным давлением ЛР ф, кПа, и импульсом фазы сжатия / + , кПа с, негативно воз­действующая на человека, здания, сооружения и т.п.

Приведем общую характеристику барического воздействия взрыва на человека, кПа:

Для человека безопасно.........................................................<10

Легкое поражение (ушибы, вывихи, временная

потеря слуха, общая контузия)........................................... 20...40

Среднее поражение (контузия головного мозга, повреждение органов слуха, разрыв барабанных

перепонок, кровотечение из носа и ушей).......................40...60

Сильное поражение (сильная контузия всего организма, потеря сознания, переломы

конечностей, повреждения внутренних органов)............60... 100

Порог смертельного поражения 100

Летальный исход в 50% случаев........................................250...300

Безусловное смертельное поражение...................................> 300

Вероятность поражения той или иной степени при барическом воздействии на человека можно определить по формуле (2.2) с использованием соответствующих формул, при­веденных ниже:

Степень поражения Пробит-функция

Разрыв барабанных перепонок.......Рг = -7,6 + 1,524ln∆Р ф

Контузия............................................р г = -5,74ln{4,2/(1 +∆Р ф /Р 0) + 1,3/},

где т - масса тела, кг

Летальный исход..............................Рг = -2,44ln

Примечание. ∆Р ф, Па; I + , Па с.

При оценке барического воздействия на здания и сооружения принимают четыре степени разрушений:

слабые разрушения - повреждение пли разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб - 10... 15 % от стоимости здания;

средние разрушения - разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб - 30...40 %;

сильные разрушения - разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб - 50 %. Ремонт нецелесообразен;

полное разрушение - обрушение зданий, сооружений.

Зависимость степени разрушений от величины избыточного давления на фронте ударной волны представлена в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Избыточное давление (∆Р ф , кПа), соответствующее степени разрушения

Объект		Разрушение
	полное	сильное	среднее	слабое
Здания жилые:
кирпичные многоэтажные	30...40	20...30	10...20	8...10
кирпичные малоэтажные	35...45	25...35	15...25	8...15
деревянные	20...30	12...20	8...12	6...8
Здания промышленные:
с тяжелым металлическим	60... 100	50...60	40...50	20...40
или железобетонным
каркасом
с легким металлическим	60...80	40...50	30...40	20...30
каркасом или бескаркасные
Промышленные объекты:
ТЭС	25...40	20...25	15...20	10...15
котельные	35...45	25...35	15...25	10...15
трубопроводы наземные				-
трубопроводы на эстакаде	40-50	30...40	20-30	-
трансформаторные подстанции		40...60	20...40	10...20
ЛЭП	120...200	80... 120	50...70	20...40
водонапорные башни		40...60	20...40	10...20
Резервуары:
стальные наземные
газгольдеры и емкости ГСМ
и химических веществ
частично заглубленные для
нефтепродуктов
подземные
Металлические и железобе-	250...300	200... 250	150...200	100...150
тонные мосты
Железнодорожные пути
Тепловозы массой до 50 т
Цистерны
Вагоны цельнометаллические
Вагоны товарные деревянные
Автомашины грузовые

Вероятность разрушения зданий и сооружений той или иной степени можно определить по формуле (2.2) с использованием формул пробит-функции, представленных ниже:

Разрушение Пробит-фунщия

Слабое.......................................Рг = -0,26ln[(4,6/∆Р ф ) 3 " 9 + (0,11/Г) 5,0 ]

Среднее.....................................Рг = -0,26ln

Сильное....................................Рг = -0,22ln[(40/Р ф) 7 - 4 + (0,46/ I +) 11,3 ]

Примечание. ДР Ф, кПа; / + , кПа-с.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

Заключение

Введение

Актуальность. В связи с серьезным обострением ситуации в энергетической отрасли необходимость в изучении экономико-технических показателей основных производителей электроэнергии в регионе является одной из важнейших экологических проблем в наши дни.

Тепловые электростанции вырабатывают электрическую и тепловую энергию для нужд народного хозяйства страны и коммунально-бытового обслуживания. В зависимости от источника энергии различают тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектрические станции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС) и др. К ТЭС относятся конденсационные электростанции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). В состав государственных районных электростанций (ГРЭС), обслуживающих крупные промышленные и жилые районы, как правило, входят конденсационные электростанции, использующие органическое топливо и не вырабатывающие тепловой энергии наряду с электрической. ТЭЦ работают также на органическом топливе, но в отличие от КЭС наряду с электроэнергией производят горячую воду и пар для нужд теплофикации.

Одной из основных характеристик электростанций является установленная мощность, равная сумме номинальных мощностей электрогенераторов и теплофикационного оборудования. Номинальная мощность - это наибольшая мощность, при которой оборудование может работать длительное время в соответствии с техническими условиями.

Энергетические объекты входят в состав сложной многокомпонентной топливно-энергетической системы, состоящей из предприятий топливодобывающей, топливоперерабатывающей промышленности, транспортных средств доставки топлива от места добычи потребителям, предприятий переработки топлива в удобный для использования вид и систем распределения энергии между потребителями. Развитие топливно-энергетической системы оказывает решающее влияние на уровень энерговооруженности всех отраслей промышленности и сельского хозяйства, рост производительности труда.

Особенностью энергетических объектов, с точки зрения их взаимодействия с окружающей средой, в частности с атмосферой и гидросферой, является наличие тепловых выбросов. Выделение теплоты происходит на всех стадиях преобразования химической энергии органического топлива для выработки электроэнергии, а также при непосредственном использовании тепловой энергии.

Цель данной работы - рассмотреть тепловое воздействие энергетических объектов на окружающую среду.

1. Выделение теплоты энергетическими объектами в окружающую среду

Тепловое загрязнение - тип физического (чаще антропогенного) загрязнения окружающей среды, характеризующийся увеличением температуры выше естественного уровня. Основные источники теплового загрязнения - выбросы в атмосферу нагретых отработанных газов и воздуха, сброс в водоемы нагретых сточных вод.

Энергетические объекты эксплуатируются при повышенных температурах. Интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградационных процессов в материалах, из которых изготовлена конструкция и, как следствие, к их термическому повреждению. Влияние температурного фактора определяется не только значением рабочей температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пуско-наладочных и ремонтных работ, а так же вследствие неоднородного распределения температур по поверхности конструкции. При сжигании любого органического топлива образуется диоксид углерода -- СО2, являющийся конечным продуктом реакции горения. Хотя диоксид углерода не токсичен в обычном понимании этого слова, однако его массивный выброс в атмосферу (только за сутки работы в номинальном режиме ТЭС на угле мощностью 2400 МВт выбрасывает в атмосферу около 22 тыс. тонн СО2) приводит к изменению ее состава. При этом снижается количество кислорода и изменяются условия теплового баланса Земли за счет изменения спектральных характеристик радиационного теплопереноса в приземном слое. Это способствует проявлению парникового эффекта.

Кроме того, горение -- процесс экзотермический, при котором связанная химическая энергия переходит в тепловую. Таким образом, основанная на этом процессе энергетика неизбежно приводит к «тепловому» загрязнению атмосферы, также изменяя тепловой баланс планеты.

Представляет опасность и так называемое тепловое загрязнение водоёмов, вызывающее многообразные нарушения их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром, а отработанный пар охлаждается водой. Поэтому от электростанций в водоёмы непрерывно поступает поток воды с температурой на 8-120C превышающей температуру воды в водоёме. Крупные ТЭС сбрасывают до 90 мі/с нагретой воды. По подсчётам немецких и швейцарских учёных, возможности многих крупных рек в Европе по нагреву сбросной теплотой электростанций уже исчерпаны. Нагрев воды в любом месте реки не должен превышать больше чем на 30C максимальную температуру воды реки, которая принята равной 280C. Из этих условий мощность электростанций сооружаемых на крупных реках ограничивается значением 35000 МВт. О количестве тепла, отводимого с охлаждающей водой отдельных электростанций можно судить по установленным энергетическим мощностям. Средний расход охлаждающейся воды и количество отводимого тепла, приходящегося на 1000 МВт мощности, составляют для ТЭС соответственно 30 м3/с и 4500 ГДж/ч, а для АЭС с турбинами насыщенного пара среднего давления - 50 м3/с и 7300 ГДж/ч.

В последние годы стали применять систему воздушного охлаждения водяного пара. В этом случае нет потерь воды, и она наиболее безвредна для окружающей среды. Однако такая система не работает при высокой средней температуре окружающего воздуха. Кроме того, себестоимость электроэнергии существенно возрастает. Прямоточная система водоснабжения с использованием воды рек уже не может обеспечить необходимого для ТЭС и АЭС количества охлаждающей воды. Кроме того при прямоточном водоснабжении создается опасность неблагоприятного теплового воздействия «тепловое загрязнение» и нарушения экологического равновесия естественных водоемов. Для предотвращения этого в большинстве промышленно развитых странах применяются меры для использования замкнутых систем охлаждения. При прямоточном водоснабжении градирни применяются частично, для охлаждения циркуляционной воды в жаркое время.

2. Современные представления о тепловых режимах компонент окружающей среды

В последние годы все больше говорят и пишут о климате. Из-за высокой плотности населения, создавшейся в некоторых районах Земли, и особенно из- за тесных экономических взаимосвязей между районами и странами, необычные погодные явления, не выходящие, впрочем, за рамки нормального диапазона колебаний погоды, показали, насколько чувствительно человечество ко всяким отклонениям тепловых режимов от средних значений.

Климатические тенденции, наблюдавшиеся в первой половине ХХ века, приобрели новое направление, особенно в районах Атлантики, граничащих с Арктикой. Здесь стало увеличиваться количество льда. В последние годы наблюдались и катастрофические засухи.

Неясно, в какой мере связаны между собой эти явления. Во всяком случае, они говорят о том, как сильно могут изменяться температурные режимы, погода и климат на протяжении месяцев, лет и десятилетий. По сравнению с прежними веками уязвимость человечества к таким колебаниям возросла, так как ресурсы пищи и воды ограниченны, а население мира все растет, развивается также индустриализация и энергетика.

Изменяя свойства земной поверхности и состав атмосферы, выделяя в атмосферу и гидросферу тепло в результате роста промышленности и хозяйственной деятельности, человек все больше влияет на тепловой режим окружающей среды, что, в свою очередь способствует изменению климата.

Вмешательство человека в природные процессы достигло такого размаха, что, результат человеческой деятельности оказывается чрезвычайно опасным не только для тех районов, где она проводится, но и для климата Земли.

Промышленные предприятия, сбрасывающие тепловые отходы в воздух или водоемы, выбрасывающие в атмосферу жидкие, газообразные или твердые (пылевые) загрязнения, могут изменять местный климат. Если загрязнения воздуха будут продолжать расти, они начнут сказываться и на глобальном климате.

Наземный, водный и воздушный транспорт, выбрасывая выхлопные газы, пыль и тепловые отходы, также может влиять на местный климат. Сказывается на климате и сплошная застройка, ослабляющая или прекращающая циркуляцию воздуха, и отток местных скоплений холодного воздуха. Загрязнение моря, например, нефтью влияет на климат обширных пространств Принимаемые человеком меры по изменению облика земной поверхности в зависимости от их масштабов и от того, в какой климатической зоне они проводятся, не только приводят к местным или региональным изменениям, но и затрагивают тепловые режимы целых материков. К таким изменениям относятся, например, изменения погодных условий, землепользования, уничтожение или, наоборот, насаждение лесов, обводнение или осушение, распашка целины, создание новых водоемов - все то, что изменяет тепловой баланс, водное хозяйство и распределение ветров на обширных пространствах.

Интенсивное изменение температурного режима окружающей среды привело к обеднению их флоры и фауны, заметному сокращению численности многих популяций. Жизнь животных тесно связана с климатическими условиями в зоне их обитания, следовательно, изменение температурного режима неизбежно ведет к изменению растительного и животного мира.

Изменение теплового режима в результате деятельности человека особенно сильно сказывается на животных, вызывая увеличение численности одних, сокращение - других, вымирание - третьих. Изменение климатических условий относиться к косвенным видам воздействия - изменениям условий жизни. Таким образом, можно отметить, что тепловое загрязнение окружающей среды со временем может привести к необратимым последствиям в вопросах температурных изменений и составе флоры и фауны.

3. Распространение тепловых выбросов в окружающей среде

За счет большого количества сжигаемого органического топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное количество углекислого газа. Если бы он весь оставался там, то количество его нарастало бы достаточно быстро. Однако, существует мнение, что в действительности углекислый газ растворяется в воде Мирового океана и тем самым выводится из атмосферы. В океане содержится громадное количество этого газа, но 90 процентов его находится в глубинных слоях, которые практически не взаимодействуют с атмосферой, и только 10 процентов в близких к поверхности слоях активно участвуют в газовом обмене. Интенсивность этого обмена, от которого в конечном итоге зависит содержание углекислого газа в атмосфере, сегодня до конца не выяснена, что не позволяет делать надежных прогнозов. По поводу допустимого увеличения газа в атмосфере у ученых сегодня тоже нет единого мнения. Во всяком случае, следует учитывать и факторы, влияющие на климат в противоположном направлении. Как, например, растущую запыленность атмосферы, которая как раз понижает температуру Земли.

Кроме тепловых и газовых выбросов в атмосферу Земли, тепловое воздействие энергетические предприятия оказывают в большей степени на водные ресурсы.

Особую группу вод, используемых ТЭС, составляют охлаждающие воды, забираемые из водоемов на охлаждение поверхностных теплообменных аппаратов - конденсаторов паровых турбин, водо-, масло-, газо- и воздухоохладителей. Эти воды вносят в водоем большое количество тепла. Из конденсаторов турбин отводится приблизительно до двух третей всего количества тепла, получаемого при сгорании топлива, что намного превосходит сумму тепла, отводимого от других охлаждаемых теплообменников. Поэтому «тепловые загрязнения» водоемов сбросными водами ТЭС и АЭС связывают обычно с охлаждением конденсаторов. Горячая вода охлаждается в градирнях. Затем подогретая вода возвращается в водную среду. В результате сброса подогретых вод в водные объекты происходят неблагоприятные процессы, приводящие эвтрофикации водоема, снижению концентрации растворенного кислорода, бурное развитие водорослей, сокращения видового разнообразия водной фауны. В качестве примера подобного воздействия ТЭС на водную среду можно привести такое: Допустимые по нормативным документам пределы подогрева воды природных водоемов составляет: на 30 С летом а на 50 С зимой.

Необходимо также сказать о том, что тепловое загрязнение приводит также к изменению микроклимата. Так, вода, испаряющаяся из градирен, резко повышает влажность окружающего воздуха, что в свою очередь приводит к образованию туманов, облаков и др.

Основные потребители технической воды потребляют около 75 общего расхода воды. В то же время именно эти потребители воды являются основными источниками примесного загрязнения. При промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощностью 300 МВт образуется до 1000 м3 разбавленных растворов соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ.

В последние годы новые технологи, применяемые при оборотном водоснабжении, позволяют в 40 раз снизить потребность станции в пресной воде. Что, в свою очередь, ведет к сокращению сброса технической воды в водоемы. Но при этом тоже существуют определенные минусы: в результате упаривания поступающих на подпитку вод их солесодержание увеличивается. По соображениям предупреждения коррозии, накипеобразования и биологической защиты в эти воды вводятся не свойственные природе вещества. В процессе сброса воды и атмосферных выбросов происходит поступление солей в атмосферу и в поверхостные воды. В атмосферу соли попадают в составе гидроаэрозолей капельного уноса, создавая специфический вид загрязнения. увлажнении окружающей территории и сооружений, вызывающем обледенение дорог, коррозию металлоконструкций, образование на элементах ОРУ токопроводящих увлажненных пленок пыли. Кроме того в результате капельного уноса увеличивается подпитка циркуляционной воды, что влечет за собой увеличение затрат на собственные нужды станции.

Форма загрязнения окружающей среды, связанная с изменением ее температуры, происходящая в результате промышленных выбросов нагретого воздуха, отходящих газов и вод в последнее время привлекает все больше внимания со стороны экологов. Хорошо известно образование, так называемого "острова" тепла, возникающего над крупными промышленными районами. В больших городах среднегодовая температура на 1-2 0С выше, чем в окрестностях. В образовании острова тепла играют роль не только выбросы антропогенного тепла, но и изменение длинноволновой составляющей радиационного баланса атмосферы. В целом над этими территориями возрастает нестационарность атмосферных процессов. В случае чрезмерного развития этого явления возможно существенное воздействие на глобальный климат.

Изменение теплового режима водных объектов при сбросе тёплых промышленных стоков может повлиять на жизнь гидробионтов (живые существа, обитающие в воде). Известны случаи, когда сброс теплых вод создавал тепловой барьер для рыб на их пути к нерестилищам.

Заключение

Таким образом, отрицательное влияние теплового воздействия энергетических предприятий на окружающую среду выражается в, первую очередь, в гидросфере - во время сброса отработанной воды и в атмосфере - путем выбросов углекислого газа, который способствует проявлению парникового эффекта. При этом не остается в стороне и литосфера - соли и металлы, содержащиеся в отработанной воде, попадают в почву, растворяются в ней, чем вызывают изменение ее химического состава. Кроме того, тепловое воздействие на окружающую среду приводит к изменению температурного режима в районе энергетических предприятий, что, в свою очередь, может привести к оледенению дорог и почвы в зимний период.

Последствия негативного влияния выбросов энергетических объектов на окружающую среду уже сегодня ощущаются во многих регионах планеты, в том числе и в Казахстане, а в будущем грозят глобальной экологической катастрофой. В связи с этим, разработка мер по снижению тепловых загрязняющих выбросов и их практическая реализация весьма актуальны, хотя зачастую требует значительных капитальных вложений. Последнее и является основным тормозом широкого внедрения в практику. Хотя принципиально многие вопросы решены, но это не исключает возможности дальнейшего их усовершенствования. При этом следует учитывать, что снижение тепловых выбросов, как правило, влечет за собой повышение коэффициента полезного действия энергетической установки.

Тепловое загрязнение может привести к печальным последствиям. По прогнозам Н.М. Сваткова изменение характеристик окружающей среды (повышение температуры воздуха и изменение уровня мирового океана) в ближайшие 100-200 лет может вызвать качественную перестройку окружающей среды (стаивание ледников, подъём уровня мирового океана на 65 метров и затопление обширных участков суши).

Список используемых источников

1. Скалкин Ф.В. и др. Энергетика и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 1981

2. Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. - М.: Высш. шк., 1987

3. Стадницкий Г.В. Экология: учебник для ВУЗов. - СПб: Химиздат, 2001

4. С.И.Розанов. Общая экология. СПб.: Издательство «Лань», 2003

5. Алисов Н.В., Хорев Б.С. Экономическая и социальная география мира. М.:

6. Гардарики, 2001

7. Чернова Н.М., Былова А.М., Экология. Учебное пособие для педагогических институтов, М., Просвещение, 1988

8. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом "Дрофа", 1995

9. Общая биология. Справочные материалы, Составитель В.В.Захаров, М., Издательский дом «Дрофа», 1995

Подобные документы

Вещества, загрязняющие атмосферу, их состав. Платежи за загрязнение окружающей среды. Методы расчетов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Характеристика предприятия как источника загрязнения атмосферы, расчет выбросов на примере ЛОК "Радуга".

курсовая работа , добавлен 19.10.2009


Общая характеристика теплоэнергетики и её выбросов. Воздействие предприятий на атмосферу при использовании твердого, жидкого топлива. Экологические технологии сжигания топлива. Влияние на атмосферу использования природного газа. Охрана окружающей среды.

контрольная работа , добавлен 06.11.2008


Характеристика экологической обстановки, складывающейся в результате хозяйственной деятельности в г. Абакане. Оценка степени загрязнения окружающей среды в результате выбросов токсичных продуктов горения, Расчет эколого-экономического ущерба от пожаров.

контрольная работа , добавлен 25.06.2011


Факторы, влияющие на загрязнение окружающей среды автотранспортом. Влияние режимов движения на объемы выбросов автотранспортных средств. Воздействие климатических условий на объемы выбросов. Закономерность изменения концентрации свинца в течение года.

контрольная работа , добавлен 05.08.2013


Характеристика отраслей промышленности Волгограда и их вклад в ухудшение состояния окружающей среды. Характер вредного воздействия выбросов на человека. Канцерогенный риск для здоровья населения от выбросов в атмосферу ОАО "Волгоградский алюминий".

курсовая работа , добавлен 27.08.2009


Оценка влияния индустриальных объектов на экологические условия Казахстана. Специфика загрязнений, возникающих в результате работы теплоэлектростанций. Анализ изменения геоэкологических условий окружающей среды под воздействием теплоэлектростанции.

дипломная работа , добавлен 07.07.2015


Актуальность очистки выбросов тепловых электростанций в атмосферу. Токсичные вещества в топливе и дымовых газах. Преобразование вредных выбросов ТЭС в атмосферном воздухе. Типы и характеристики золоуловителей. Переработка сернистых топлив перед сжиганием.

курсовая работа , добавлен 05.01.2014


Нарушение окружающей природной среды в результате деятельности человека. Изменение климата, загрязнение атмосферы и гидросферы, деградация земельных ресурсов, парниковый эффект. Пути предотвращения глобальной климатической и экологической катастрофы.

реферат , добавлен 08.12.2009


Факторы, влияющие на эффективность функционирования и развития железнодорожного транспорта. Воздействие объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду, интегральные характеристики для оценки его уровня и определения экологической безопасности.

презентация , добавлен 15.01.2012


Социально-политический и эколого-экономический аспекты проблемы охраны окружающей среды. Глобальные проблемы экологии, признаки нарастающего кризиса. Загрязнение земель и почв в результате антропогенного воздействия. Нарушение и рекультивация земель.

пожар вред окружающий среда человек

Любой пожар представляет собой опасное социальное явление, причиняющий материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей.

В условиях развития пожара человек может подвергнуться смертельной опасности по причинам:

• 1) теплового воздействия на организм;
• 2) образования монооксида углерода и других токсичных газов;
• 3) недостатка кислорода.

Задание 1. Теоретический вопрос

Текст должен быть написан лаконичным, технически грамотным языком, на весь использованный материал должны быть даны ссылки по тексту. В конце задания должен быть приведен список использованной литературы. Общий объем ответа на теоретическое задание должен составлять не менее 5 печатных страниц.

Таблица 1.

Тепловое воздействие на организм человека

Важно учитывать, что непосредственное термическое воздействие на живой организм при пожаре возможно только в том случае, когда человек, будучи в полном сознании, не имеет возможности защитить себя или не в состоянии принять какие-либо контрмеры, поскольку находится без сознания. Восприятие боли как предупредительного импульса термического поражения поверхности тела (например, образование пузырей) зависит от интенсивности теплового потока и времени его воздействия. Быстро горящие материалы с высокой теплотой сгорания (например, хлопок, ацетаты целлюлозы, полиакрилнитриловое волокно и т. п.) оставляют мало времени между ощущением боли (предупредительный сигнал) и повреждением поверхности тела.

Повреждения, причиняемые тепловым излучением, характеризуются следующими данными:

Нагрев до 60 °С. Эритема (покраснение кожи).

Нагрев до 70 °С. Везикация (образование пузырей).

Нагрев до 100 °С. Деструкция кожи с частичным сохранением капилляров.

Нагрев свыше 100 °С. Ожог мышц.

Обнаружение таких косвенных термических воздействий означает, что организм находился на определенном расстоянии от места активного горения и подвергался воздействию вторичных его проявлений - нагреву от поглощения лучистой энергии и передачи теплоты нагретым воздухом.

Для большинства людей смерть от СО достигается при 60% концентрации карбоксигемоглобина в крови. При 0,2% СО в воздухе требуется 12-35 минут в обстановке пожара для образования 50% карбоксигемоглобина. В этих условиях человек начинает задыхаться и не в состоянии координировать свои движения и теряет сознание. При 1% СО требуется всего 2,5-7 минут, чтобы достигнуть той же концентрации карбоксигемоглобина, а при экспозиции в 5% концентрации СО требуется всего 0,5-1,5 мин. На детей монооксид углерода воздействует сильнее, нежели на взрослых. Двойной глубокий вдох 2% СО в газообразной смеси приводит к потере сознания и смерти в течение двух минут.

Количество абсорбированного в крови монооксида углерода обусловливается помимо концентрации СО следующими факторами:

• 1) скоростью вдыхания газа (с ростом скорости увеличивается количество поглощаемого СО);
• 2) характером деятельности или ее недостатком, что обусловливает потребность в кислороде и тем самым поглощение монооксида углерода;
• 3) индивидуальной чувствительностью к действию газа.

Если анализ крови жертвы показывает минимальное содержание СО, приведшее к смерти, то это может свидетельствовать о длительным воздействии относительно низких концентраций газа в условиях небольшого тлеющего процесса горения. С другой стороны, если в крови обнаруживается очень высокая концентрация СО, то это указывает на более короткую экспозицию при значительно более высокой концентрации газа, выделяемого в условиях сильного пожара.

Неполное горение способствует образованию, наряду с монооксидом углерода, различных токсических и раздражающих газов. Доминирующим по опасности токсическим газом являются пары синильной кислоты, образующейся при разложении многих полимеров. Примером их являются полиуретаны, присутствующие во многих покрытиях, красках, лаках; полужесткий пенополиуретан, применимый во всяких драпировках мебели; жесткий пенополиуретан, употребляемый в качестве изоляции потолков и стен. Другие материалы, содержащие азот в их молекулярной структуре, также образуют при разложении и горении цианистый водород и диоксид азота. Эти продукты образуются из волос, шерсти, нейлона, шелка, мочевины, акрилнитрильных полимеров.

Для определения причины смерти в случае, если содержание СО в крови оказалось на низком уровне и отсутствуют другие ее причины, необходимо проанализировать кровь на присутствие цианистого водорода (НС). Его наличие в воздухе в количестве 0,01% вызывает смерть в течение нескольких десятков минут. Цианистый водород может удерживаться длительное время в обводненном остатке. Исследователь пожара, стремящийся определить по запаху наличие легко воспламеняемых жидкостей, может не почувствовать летальные концентрации НСL, которые снижают чувствительность носа к запахам.

Другие токсичные газы, как окись и закись азота, также образуются при горении азотсодержащих полимеров. Хлорсодержащие полимеры, преимущественно поливинилхлорид (РУС, ПВХ), образуют хлористый водород - очень токсичный газ, который в контакте с водой, так же как хлор, в виде соляной кислоты вызывает сильную коррозию металлических элементов.

Полимеры содержащие серу, сульфоновые полиэфиры и вулканизированный каучук - образуют диоксид серы, сероводород и карбонилсульфида. Карбонилсульфид значительно токсичнее монооксида углерода. Полистиролы, часто используемые в качестве упаковочных материалов, в световой рассеивающей арматуре и др образуют при разложении и горении мономер стирола, также являющегося токсичным продуктом.

Все полимеры и нефтепродукты при развившемся горении могут образовать альдегиды (формальдегид, акролеин), оказывающие сильное раздражающее воздействие на дыхательную систему живого организма.

Снижение концентрации кислорода в атмосфере ниже 15% (об.) затрудняет вплоть до полного прекращения газообмен в легочных альвеолах. При уменьшении содержания кислорода от 21% до 15% ослабляется мускульная деятельность (кислородное голодание). При концентрациях от 14% до 10% кислорода сохраняется еще сознание, но падает способность к ориентировке в обстановке, теряется рассудительность. Дальнейшее уменьшение концентрации от 10% до 6% кислорода приводит к коллапсу (полный упадок сил), но с помощью свежего воздуха или кислород состояние может быть предотвращено.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Влияние низких и высоких температур на свойства материалов в большинстве случаев носит диаметрально противоположный характер. Кроме того, быстрое изменение этих температур (в течение суток или нескольких часов) увеличивает эффект вредного их воздействия на машины.

Таблица 3.3.1
Основные характеристики климатических районов

Тепловые воздействия возникают как снаружи системы - солнечная радиация, тепло от близко расположенных источников, так и внутри системы - выделение тепла электронными схемами, при трении механических узлов, химической реакции и др. Особенно вреден нагрев узлов при повышенной влажности окружающей среды, а также при циклическом изменении этих факторов.

Различают три вида тепловых воздействий:

Непрерывное. Рассматривают при анализе надежности систем, работающих в стационарных условиях.

Периодическое. Рассматривают при анализе надежности систем при повторно-кратковременном включении аппаратуры и изделий под нагрузку и при резких колебаниях условий эксплуатации, а также при суточном изменении внешней температуры.

Апериодическое. Оценивают при работе изделий в условиях теплового удара, следствием чего являются внезапные отказы.

Повреждение изделий, вызванное стационарным тепловым воздействием, обусловлено, в основном, превышением при эксплуатации предельно допустимого значения температуры.

Деформации изделий, возникающие при периодических тепловых воздействиях, приводят к возникновению повреждений. На некоторые изделия одновременно с периодическим нагревом и охлаждением действуют и резкие изменения давления, что и приводит к повреждениям.

Высокая скорость изменения температуры (тепловой удар), имеющие место при апериодических воздействиях тепла, приводит к быстрому изменению размеров материалов, что является причиной повреждений. Этот факт чаще проявляется при недостаточном учете коэффициентов линейного расширения сопрягаемых материалов. В частности, при повышенных температурах заливочные материалы размягчаются, происходит расширение сопрягаемых с ними материалов, а при переходе к отрицательным температурам происходит сжатие заливочных материалов и растрескивание их в местах соприкосновения с металлами. При отрицательных температурах возможна значительная усадка заливочных материалов, следовательно, у электроизделий повышается возможность электрического перекрытия. Низкие температуры непосредственно ухудшают основные физико-механические свойства конструкционных материалов, повышают возможность хрупкого разрушения металлов. Низкие температуры существенно влияют на свойства полимерных материалов, вызывая процесс их стеклования, высокие же температуры изменяют упругость этих материалов. Нагрев полимерных изоляционных материалов резко снижает их электрическую прочность и сроки службы.

При оценке показателей надежности технических изделий, входящих в системы, необходимы данные об изменениях температуры окружающего воздуха во времени.

Характер изменения температуры во времени описывается случайным процессом:
где - средняя температура, соответствующая времени t, ° С ;
t - время от 0 ч 1 января до 24 ч 31 декабря;
y - случайная составляющая температуры, соответствующая времени t, ° С .
Среднее значение рассчитывают по формуле:
где А 0 - коэффициент численно равный математическому ожиданию средней годовой температуры, ° С ;
А i , В i - амплитуды колебаний математического ожидания температуры, соответствующие частоте w i .

При резком изменении температуры воздуха происходит неравномерное охлаждение или нагрев материала, что вызывает дополнительные напряжения в нем. Наибольшие напряжения возникают при резком охлаждении деталей. Относительное удлинение или сжатие отдельных слоев материала определяется зависимостью
,
где a t - коэффициент линейного расширения;
t 1 - температура в первом слое;
t 2 - температура во втором слое; t 2 = t 1 + (¶ t / ¶ l )D l;
D l - расстояние между слоями.

Дополнительные (температурные) напряжения в материале

,
где Е - модуль упругости материала.

Зависимость удельной электропроводности материала от его температуры определяется уравнением ,
где s эо - удельная электропроводность при t = 0 ° С,
a - температурный коэффициент.

Скорость процессов механического разрушения нагруженного твердого тела и, соответственно, время до разрушения зависят от структуры и свойств тела, от напряжения, вызываемого нагрузкой, и температуры.

Предложен ряд эмпирических формул, описывающих зависимость времени до разрыва t (или скорости разрушения u 2) от этих факторов. Наибольшее признание получила установленная экспериментально для многих материалов (чистых металлов, сплавов, полимерных материалов, полупроводников органического и неорганического стекла и др.) следующая температурно-временная зависимость прочности - между напряжением s , температурой Т и временем t от момента приложения постоянной механической нагрузки до разрушения образца:
,
где t 0 , U 0 , g - параметры уравнения, характеризующего прочностные свойства материалов.

Графики зависимости lgt от s для различных Т представляют собой семейства прямых линий, сходящихся при экстраполяции в одной точке при lgt = lgt 0 (рис. 3.3.1).

Рис. 3.3.1. Типичная зависимость долговечности материала от напряжения при различных температурах (Т 1 <Т 2 <Т 3 <Т 4)

Для скорости процесса разрушения, следовательно, можно написать:
.

Все изменения прочностных свойств материалов, проходящие при изменении их чистоты, при тепловой обработке и деформации, связаны с изменением только величины g . Значения g может быть вычислено из временной зависимости, полученной при одной температуре:
g = a R T ,
где a - тангенс угла наклона прямой lg = f(s ).

Как говорилось выше, низкие температуры изменяют физико-механические свойства конструкционных и эксплуатационных материалов. Результатами воздействия низких температур являются:
–увеличение вязкости дизельного топлива;
–снижение смазывающих свойств масел и густых смазок;
–застывание механических жидкостей, масел и смазок;
–замерзание конденсата и охлаждающих жидкостей;
–снижение ударной вязкости нехладостойких сталей;
–отвердевание и охрупчивание резин;
–уменьшение сопротивления электропроводников;
–обледенение и покрытие инеем элементов машин.

Последствиями этих факторов являются:
–ухудшение условий работы узлов трения и устройств машины;
–снижение несущей способности элементов;
–ухудшение эксплуатационных свойств материалов;
–воздействие дополнительных нагрузок;
–пробой изоляции обмоток электрических машин систем.

Перечисленные влияния низких температур на свойства материалов вызывают увеличение параметров пусковых, нагрузочных и рабочих отказов, а также снижение сроков службы элементов машин.

В помещениях технического комплекса при нахождении в них космического аппарата и ракеты-носителя обеспечивается температура воздуха от 8 до 25 °С и относительная влажность от 30 до 85 % при 25 °С.

Во время транспортировки КА с РН с технического на стартовый комплекс температура среды под головным обтекателем может обеспечиваться в диапазоне от 5 до 35°С специальными средствами (нагревательной установкой, размещенной на подвижной железнодорожной платформе и термочехлом).

При нахождении РН на пусковой установке тепловой режим среды под обтекателем обеспечивается в диапазоне от 5 до 35 °С холодильно-нагревательной установкой, размещённой на агрегате обслуживания и термочехлом.

Холодильно-нагревательная установка соединяется с обтекателем гибкими воздуховодами, обеспечивающими циркуляцию воздуха по замкнутому контуру (рис.10.1).

Холодильно-нагревательная установка обеспечивает подачу воздуха на входе в подобтекательное пространство с температурой:

· при охлаждении 3 – 5 °С;

· при нагреве 40 – 50 °С.

Количество подаваемого воздуха 6000 - 9000 м 3 /ч.

Температура воздуха на входе и выходе из головного обтекателя контролируется средствами холодильно-нагревательной установки с точностью до 4°С.

Термостатирование прекращается за 90 минут до старта РН.

Температура среды подобтекательного пространства непосредственно на момент старта РН зависит от метеоусловий в районе пусковой установки (температуры и скорости ветра, наличия осадков и т.д.)

Ðèñ. 10.1. Ñõåìà òåðìîñòàòèðîâàíèÿ ïîäîáòåêàòåëüíîãî ïðîñòðàíñòâà

Тепловое воздействие на КА в полете на активном участке траектории обусловлено различными причинами.

До сброса головного обтекателя нагрев КА происходит под действием теплового потока от внутренней поверхности обтекателя. Он является следствием нагрева оболочки обтекателя, в основном, за счет трения о воздух, при прохождении плотных слоев атмосферы с большой скоростью.

Поле температур оболочки головного обтекателя существенно неравномерное. Наиболее нагрета его коническая часть. Цилиндрическая часть обтекателя за счет высокой теплопроводности материалов силового набора и самой оболочки оказывается прогрета относительно равномерно. Поэтому для оценки степени теплового воздействия на КА со стороны цилиндрической части обтекателя может использоваться усредненная величина теплового потока.

Величина теплового потока от обтекателя зависит от коэффициента степени черноты (e) внутренней поверхности и меняется с течением времени полета, достигая максимального значения примерно к 130 секунде. Сброс головного обтекателя обычно осуществляется на высоте около 75 километров при скоростном напоре порядка 14 кг/м 2 . При этом максимальный тепловой поток для обтекателя (изготовленного с коэффициентом e £ 0,1) не превышает 250 Вт/м 2 .

После сброса головного обтекателя нагрев КА происходит под действием суммарного теплового потока за счет соударения с молекулами и атомами воздуха и рекомбинации атомов кислорода. Это тепловое воздействие может быть оценено величиной плотности теплового потока на поверхности КА, перпендикулярной вектору скорости.

Тепловое воздействие на КА после сброса головного обтекателя зависит от формы и размеров КА, а также от вида запуска КА (попутный или целевой).В связи с этим, величина теплового воздействия на КА окончательно уточняется индивидуально для каждого КА с учетом его конструктивных особенностей и программы выведения.

Тепловой поток на боковые поверхности КА обычно не превышает 100 Вт/м 2 .