安全生产技术Word文档下载推荐.docx
《安全生产技术Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安全生产技术Word文档下载推荐.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
X（C6H6）=100/（1+7.5）=11.8%
（2）查表法：
根据可燃物分子式，用公式2n=2α+1/2β—γ，求出其2n值，由2n数值，直接从表2-4中分别查出它们在空气（或氧）中完全反应的浓度。
由式2n=2α+1/2β—γ，以分子式分别求出2n值如下：
H22n=1
CH3OH2n=3
C3H82n=10
C6H62n=15
由2n值直接从2-4分别查出它们的X和X0值：
X（H2）=29.5%X0（H2）=66.7%
X（CH3OH）12%X0（CH3OH）=40%
X（C3H8）=4%X0（C3H8）=16.7%
X（C6H6）=2.7%X0（C6H6）=11.76%
表2-4可燃气体（蒸汽）在空气和氧气中完全反应的浓度
氧分子数
氧原子数
完全反应的浓度%
可燃物举例
在空气中
X=20.9/（0.209+n）
在氧气中
XO=100/1+n
1
0.5
1.0
1.5
2.0
45.5
29.5
11.8
17.3
80.0
66.7
57.2
50.0
氧气、一氧化碳
2
2.5
3.0
3.5
4.0
14.3
12.2
10.7
9.5
44.5
40.0
35.4
33.3
甲醇、二氧化碳、甲烷、醋酸
3
氯乙烷、乙烷、甲酸乙酯、丙酮
4
丙烯、丙醇、丙烷、乙酸乙酯
5
丁酮、乙醚、丁烯、丁醇
6
丁烷、甲酸丁酯、二氯苯
7
8
9
10
2、爆炸温度计算
1）根据反应式热计算爆炸温度
理论上的爆炸最高温度可根据反应热计算。
求乙醚与空气的混合物的爆炸温度
（1）先烈出乙醚在空气中燃烧的反应方程式：
C4H10O+6O2+22.6N2——4CO2+5H2O+22.6N2
式中，氮的摩尔数是按空气中N2：
O2=79：
21的比例确定的，即6O2
对应的N2应为：
6×
79/21=22.6
由反应方程式可知，爆炸前的分子数为29.6，爆炸后为31.6。
（2）计算燃烧各产物的热容
气体平均墨尔定容热容计算式见表2-5。
表2-5气体平均摩尔定容热容计算式
气体
热容/（4186.8J/（kmol.℃））
单原子气体（Ar、He、金属蒸汽等）
双原子气体（N2、、H2、CO、NO等
CO2、SO2
H2O、H2S
所有四原子气体（HN3）
所有五原子气体（CH4及其他）
493
4.80+0.00045t
9.0+0.00058t
4.0+0.00215t
10.00+0.00045t
12.00+0.00045t
根据表中所列计算式，燃烧产物各组分的热容为：
N2的摩尔定容热容为[（4.8+0.00045t）4186.8]J/（kmol.℃）
H2O的摩尔定容热容为[（4.0+0.00215t）4186.8]J/（kmol.℃）
CO2的摩尔定容热容为[（9.0+0.00058t）4186.8]J/（kmol.℃）
燃烧产物的热容：
[22.6（4.8+0.00045t）×
4186.8]J/（kmol.℃）=[（454+0.042t）×
103]J/（kmol.℃）
[5（4.0+0.00215t）×
4186.8]J/（kmol.℃）=[（83.7+0.045t）×
[4（9.0+0.00058t）×
4186.8]J/（kmol.℃）=[（150.7+0.0097t）×
燃烧产物的总热容为：
（688.4+0.0967t）×
103J/（kmol.℃）。
这里的热容是定容热容，符合于密闭容器中爆炸情况。
（3）求爆炸最高温度
先查得乙醚的燃烧热为2.7×
106J/mol，即2.7×
109J/kmol
因爆炸速度极快，是在近乎绝热情况下进行的，所以全部燃烧热可近似看作用于提高燃烧产物的温度，也就是等于燃烧产物热熔与温度的乘积，即：
2.7×
109=[668.4+0.0967t）×
103].t
解上式的爆炸最高温度t=2826℃。
上面计算是将原始温度视为0℃。
爆炸最高温度非常高，虽然与实际有若干度的误差，但对于计算结果的准确性并无显著的影响。
2）根据燃烧反应方程式与气体的内能计算爆炸温度
可燃气体或蒸汽的爆炸温度可利用能量守恒的定律估算。
即根据爆炸后各生成物内能之和与爆炸前各种物质内能及物质的燃烧热的总合相等的规律进行计算。
用公式表达为：
Σu2=ΣQ+Σu1（2-6）
式中Σu2——燃烧后产物的内能之总和；
Σu1——燃烧前物质的内能之总和；
ΣQ——燃烧物质的燃烧热之总和。
已知一氧化碳在空气中的浓度为20%，求CO与空气混合物的爆炸温度。
爆炸混合物的最初温度为300K。
通常空气中氧占21%，氮占79%，所以混合物中氧和氮分别占：
氧21/100×
（100-21）/100=16.8%
氮79/100×
（200-20）/100=63.2%
由于气体体积之比等于其摩尔数之比，所以将体积百分比换算成摩尔数，即1mol混合物中应有0.2mol一氧化碳、0.168mol氧和0.632mol氮。
从表2-6查得一氧化碳，氧、但在300K时，其摩尔内能分别为623833J/mol、623833J/mol、623833J/mol，混合物的摩尔内能为：
Σu1=（0.2×
6238.33+0.168×
6238.33+0.632×
6238.33）J=6238.33J
一氧化碳的燃烧热为285624J，则0.2mol一氧化碳的燃烧热为：
（0.2×
285624）J=57124.8
燃烧后各生成物内能之和为：
Σu2=（6238.33+57124.8）J=63363.13J
从一氧化碳燃烧反应式2CO+O2=2CO2可以看出，0.2mol一氧化碳燃烧时生成0.2mol二氧化碳，消耗0.1mol氧。
1mol混合物中，原有0.168mol氧，燃烧后剩下0.168-0.1=0.068mol氧，氮的数量不发生变化，则燃烧产物的组成是：
二氧化碳0.2mol，氧0.068mol，氮0.632mol。
假定爆炸温度为2400K，由表2-6查得二氧化碳、氧和氮的摩尔内能分别为：
105507.36J/mol、63220.68J/mol、59452.56J/mol，则燃烧产物的内能为：
Σu2’=（0.2×
105507.36+0.068×
63220.68+0632×
59452.56）J=62974.5J
说明爆炸温度高于2400K，于是再假定爆炸温度为2600K，则内能之和应为：
Σu2”=（0.2×
116893.04+0.068×
69500.88+0632×
65314.08）J=69383.17J
Σu2”值又大于Σu2值，因相差不太大，所以准确的爆炸温度可用内插法求得。
T=[2400+（2600-2400）/（69383.17-62974.5）×
（63363.13-62974.5）]K=（2400+12）K=2412K
以摄氏温度表示为：
t=（T-273）℃=（2412-273）℃=2139℃
表2-6不同温度下几种气体和蒸汽的摩尔内能
T/K
H2
O2
N2
CO
CO2
H2O
200
4061．2
4144．93
300
400
600
800
1000
1400
1800
2000
2400
2600
2800
3000
3200
3、爆炸压力的计算
可燃性混合物爆炸产生的压力与初始温度、浓度、组分以及容器的形状、大小等因素有关。
爆炸产生的最大压力可按压力与摩尔数成正比的规律确定，根据这个规律有下列关系式：
P/P0=T/T0×
n/m（2-7）
P、T、n——爆炸后的最大压力、最高温度和气体摩尔数；
P0、T0、m——爆炸前的初始压力、初始温度和气体摩尔数。
由此得出爆炸压力计算公式：
P=Tn/Tom×
Po（2-8）
设Po=0.1Mpa，To=27℃，T=2411K，求一氧化碳与空气混合物的最大爆炸压力。
先按一氧化碳的燃烧反应式计算爆炸前后的气体摩尔数：
2CO+O2+3.76N2=2CO2+3.76N2
由此可得出m=6.76,n=5.76,带入式（2-8），得：
P=（2411×
5.76×
0.1）/300×
6.76=0.69
以上计算的爆炸温度与压力都没有考虑热损失，是按理论的空气量计算的，所得的数值都是最大值。
（三）爆炸的上限和下限的计算，含有惰性气体组成混合物爆炸极限计算
1、爆炸的上限和下限的计算
（1）根据完全燃烧反应所需氧原子数，估算碳氢化合物的爆炸下限和上限，其经验公式如下：
L下=100/[4.76（N-1）+1]（2-9）
L上=4×
100/[4.76N+4]（2-10）
L下——碳氢化合物的爆炸下限；
L上——碳氢化合物的爆炸上限；
N——每摩尔可燃气体完全燃烧所需氧原子数。
试求乙烷在空气中的爆炸下限和上限。
写出乙烷燃烧的反应式，求出N值：
L下=100/[4.76（7-1）+1]=100/29.56=3.38%
L上=4×
100/（4.76×
7+4）=400/37.32=10.7%
乙烷在空气中的爆炸下限浓度为3.38%，爆炸上限为10.7%
（2）根据爆炸性混合气体完全燃烧的摩尔分数，确定有机物的爆炸下限和上限，计算公式如下：
L下=0.55XO（2-11）
L上=4.8（2-12）
2、多种可燃气体组成的混合物的爆炸极限计算
有多种可燃气体组成的爆炸混合气体的爆炸极限，可根据各组分的爆炸极限进行计算，其计算公式如下：
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+V3/L3+…）（2-13）
Lm——爆炸性混合器的爆炸极限，%；
L1、L2、L3——组成混合气各组分的爆炸极限，%；
V1、V2、V3——各组分在混合气中的浓度，%
V1+V2+V3+…=100%
例如，某种天然气的组成如下：
甲烷80%，乙烷15%，丙烷4%，丁烷1%。
各组分相应的爆炸下限分别为5%，3.22%，2.37%，1.86%，则天然气的爆炸极限为：
Lx=100/（80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86）=4.37%
江各组分的爆炸上限代入式（2-13），可求出天然气的爆炸上限。
式（2-13）用于煤气、水煤气、天然气等混合气爆炸极限的计算比较准确，而对于氢与乙烯、氢与硫化氢、甲烷与硫化氢等混合气及一些含二氧化碳的混合气体，计算误差较大。
3、含有惰性气体组成混合物的爆炸极限计算
如果爆炸性混合气体分别组成的混合比，再从图2-7和图2-8中找出它们的爆炸极限，并分别带入式（2-13）中求得。
求某回收煤气的爆炸极限，其组分为：
CO58%，CO219.4%，N220.7%，O20.4%，H21.5%。
将煤气中的可燃气体和惰性气体组合为两组：
（1）CO和CO2，即58（CO）+19.4（CO2）=77.4%（CO+CO2）
其中，惰性气体/可燃气体=CO2/CO=19.4/58=0.33
由图2-7中查得L上=70%，L下=17%
（2）N2和H2，即1.5（H2）+20.7（N2）=22.2%（N2+H2）
其中，惰性气体/可燃气体=N2/H2=20.7/1.5=13.8
从图2-7查得L上=76%，L下=64%
将上述数据代入式（2-13）及渴求的煤气的爆炸极限。
L下=1/（0.774/17+0.222/64）=20.3%
L上=1/（0.774/70+0.222/76）=71.5%
该煤的爆炸极限为20.3%-71.5%。
第四章安全人机工程
基本要求：
检验应考人员以安全人机工程的定义及其主要内容、人机系统的类型、机械伤害类型的了解程度；
对机械设计本质安全要求，对人的生理因素、心理因素，机械设备故障诊断技术，人机功能分配的熟悉程度；
对人机系统常见的事故及其原因、人机系统可靠性设计基本原则的掌握程度。
考试内容：
第一节
安全人机工程专业知识
1．
了解安全人机学定义、安全人机学主要内容、人机系统的类型
1）安全人及工程定义：
研究人机环境系统的安全本质，并使三者从安全的角度上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门应用科学。
2）安全人机工程研究的内容：
（1）分析机械设备及设施在生产过程中存在的不安全因素，并有针对性地进行可靠设计、维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等；
（2）研究人的生理和心理特性，分析研究人和机器各自的功能特点，进行合理的功能分配，以构成不同类型的最佳人机系统；
（3）研究人与及其相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题；
（4）分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。
3）人机系统的类型
人机系统主要有两类：
一类机械化、半机械化控制的人机系统。
此系统是人机共体，系统动力源由机器提供，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制着。
一类为全自动化控制的人机系统。
此系统以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的及其自身的控制。
人只是一个监视者和管理者。
监视自动化机器的工作。
2．
熟悉机械设计本质安全要求
1）本质安全定义：
机械设计者，在设计阶段采取措施来消除安全隐患的一种安全方法。
包括在设计中排出危险部件，减少或避免在危险区处理工作的需要，提供自动反馈设备并使运动部件处于密封状态之中等。
2）失效安全：
设计者应该保证当机器发生故障时不出危险。
这类装置包括操作限位开关，限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置，设置把手和预防下落的装置，失效安全的限电开关等。
3）定位安全：
把机器的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全。
4）机器布置：
车间合理的机器安全布局，可以减少事故。
布局时要考虑如下因素：
a.空间：
便于操作、管理、维护、调试和情节。
b.照明：
工作场所的通用照明和为操作机械而需的照明。
c.管、线布局：
不要妨碍在机械附近的安全出入，避免磕绊，有足够的上部空间，保证维修人员的出入安全。
第二节
人的特性
1．了解人的感官与器官、视觉损伤、疲劳、听觉特性
一、人的生理因素与安全的关系
（一）人的感觉与感觉器官
1、视觉
1）常见的几种视觉现象
常见的视觉现象：
①暗适应与明适应能力。
人眼对光度变化的顺应性，称为适应，适应
有明适应和暗适应。
暗适应是指人从光亮处进入黑暗处，开始时一切都看不见，需要经过
一定时间以后才能逐渐看清被视物的轮廓，暗适应的过渡时间较长，
约需30min才能完全适应。
明适应是指人从暗处进入光亮处时，能够看清视物的适应过程，这个过程时间较短，约需1min，明适应过程即趋于完成。
②眩光。
当人在视野中有极强对比时，有光源直射或有光滑表面的反射出的刺激或耀眼的强烈光线，称为眩光。
眩光可使人的眼睛感到不舒服，使可见度下降，并引起视力明显下降。
眩光造成的有害影响有：
使暗适应破坏，产生视觉后像；
降低视网膜上的照度；
减弱观察物体与背景的对比度；
观察物体产生模糊感觉等。
③视错觉
人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激，光线不仅使神经系统
产生反应，而且会在横向产生扩大范围的影响，使得视觉印象与物体
的实际大小、形状存在差异，这种现象称为视错觉。
视错觉是普遍存在的。
其主要类型形状错觉、色彩错觉及物体运动错
觉等。
形状错觉有：
长短错觉、方位错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉、透视错觉等。
色彩错觉有：
对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉、疲劳错觉等；
2）视觉损伤与视觉疲劳
①视觉损伤。
在生产过程中，除切屑颗粒、火化、飞沫、热气流、烟雾、化学物质等有形物质会造成对眼的伤害之外，强光或有害光也会造成对眼的伤害。
眼睛能承受的可见光的最大亮度值约为106cd/m2,如超过此值，人眼视网膜会受到损伤，300mm以下的短波紫外线可引起紫外线眼炎。
紫外线照射4-5h后眼睛便会充血，10-12h后会使眼睛剧痛而不能睁眼，这一般是暂时现象，大多可以治愈。
②视觉疲劳。
长期从事近距离工作和精细工作的工作者，由于长时间看近物或细小物体，睫毛肌必须持续地收缩以增加晶状体的白度。
这就引起视觉疲劳，甚至导致睫状肌萎缩，使其调节能力降低。
3）视觉的运动规律
①眼睛的水平运动比垂直运动快。
机器的外形设计成横向长方形。
②视线的运动顺序习惯于从左到右，从上倒下，顺时针进行。
③对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。
④当眼睛偏离中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。
⑤在视线突然转移的过程中，约有3%的实现能看清目标，其余97%的视线都是不真实的。
⑥对于运动的目标，只有当速度大于1`/s-2’/s时，且双眼的焦距同时集中在同一个目标上，才能鉴别出其运动状态。
⑦人眼看一个目标要得到视觉印象，最短的注视时间为0.07-0.3s这里与照明的亮度有关。
人眼视觉的暂停时间平均需要0.17s。
2、听觉
1）听觉特性
（1）听觉绝对阈限：
人的听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音的强度，它与频率和生压有关。
（2）听觉的辨别阈限。
人耳具有区分不同频率和不同强度声音的能力。
（3）辨别声音的方向和距离。
2）听觉的掩蔽。
当几种声音传到人耳时，只能听到最强的声音。
弱的声音被掩盖。
2．熟悉人的感觉反应、人体特性参数、人的心理因素。
（一）人的感觉反应
1）反应时间
2）减少反应时间的途径
（1）合理地选择感知类型
（2）适应人的生理心理要求，按人及工程原理设计机器。
（3）操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度，应通过培训来提高人的反应速度。
（二）人体的特性参数
1、人体特性参数（4类）
1）静态参数
2）动态参数
3）生理学参数
4）生物力学参数
2、人体特性参数的经验计算公式
（1）基本参数
（2）辅助参数。
基本参数以外的人体其他特性参数均称为辅助参数。
1坐姿尺寸
2立姿尺寸
3人体体积
4人体表面积
5人体体重
6生物力学参数
7人体劳动强度参数
（三）人的心理因素
人的心理因素而发生的事故约占70%-75%，或者更多。
[一]能力
能力：
一个人完成一定任务的本领。
1、感觉、知觉和观察力
2、注意
3、记忆
4、思维
5、操作能力
[二]性格
[三]气质
（1）精力旺盛、热情直率、刚毅不屈的人也往往以与性情急躁、主观韧性；
（2）灵活机制、活泼好动、善于交际、性格开朗的人也往往易于情绪多变、生活散漫、轻举妄动；
（3）安静、稳定、情绪不外露、沉着踏实、从容不迫、耐心谨慎的人也往往易于因循守旧、动作缓慢、沉默寡言；
（4）孤僻寡言、心绪消沉、行动迟缓、自备退让的人也往往会平易近人，容易相处、谦虚谨慎。
[四]需要与动机
动机是有需要产生的。
[五]情绪与情感
在生产实践中常出现以下2种不安情绪：
（1）急躁情绪
（2）烦躁情绪
[六]意志：
人自觉地确定目标，并调节自己的行动克服困难，以实现预定目标的心理过程，它是意志的能动作用表现。
第三节
机械的安全特性及故障诊断技术
1．了解机械安全定义、机械安全的特性；
（一）机械安全定义
机械安全是指机器在使用说明书预定使用条件下，执行其功能和对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理是对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。
它包括昂各方面的内容：
（1）在机械产品预定使用期间执行预定功能和在可预见的误用时，不会给人身带来伤害；
（2）机械产品在整个寿命周期内，发生可预见的非正常情况下任何风险事故是机器是安全的。
（二）机械安全的特性
1、系统性
2、防护性
3、友善性
4、整体性
2．掌握人机系统常见的事故及其原因；
（一）常见的事故
1、卷入和挤压
2、碰撞和撞击
3、接触伤害
（二）事故原因
1、机械设备存在先天性潜在缺陷
2、设备磨损或恶化
升级会员 