Конспект уроку на тему "Холодоагенти.Аміак" для учні ПТНХ за професією "машиніст холодиильних установок".

Урок № 50   Розряд ІІ                               Дата:___________

ТЕМА: Холодоагенти.Аміак та його властивості.

Мета:  навчальна - Розглянути  основні властивості аміаку, галузі його застосування..                                                                                                розвивальна – Розвивати вміння застосовувати знання з фізики та хімії  в холодильній техніці.                                                                                       виховна - Виховувати цікавість до майбутньої професії.                             Тип уроку: комбінований.                                                                        Методи: розповідь з елементами бесіди, демонстрації, фронтальне опитування.                                                                                           Література: С.С.Червяков, А.І.Кулаковський, "Основы холодильного дела": Навчальний посібник для СПТУ.-Москва: "Высшая школа", 1988.- 144с. "ОЦІНКА РИЗИКУ ПРИ ВИКОРИСТАННІ АМІАКУ ЯК ХОЛОДОАГЕНТУ"  (Т.Б. Столевич, М.М. Зацерклянний. Праці Одеського політехнічного університету, 2013. Вип. 2(41) ISSN 2076-2429 (print) ISSN 2223-3814 (on line) ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА  )                                                                                                   Міжпредметні звязки: фізика. хімія.                                                           Оснащення: комп’ютер, проектор,  довідковий матеріал, опорний кон­спект катки-завдання.                                                                                                                                 

                                   ХІД УРОКУ                                     

                 І. Організаційний момент                                                                        Перевірка присутності та готовності учнів до уроку                     

ІІ.  Повторення матеріалу                                                                                     

1. Дайте загальну характеристику фреонів.

2. Як позначають фреони?

3. Властивості різних марок фреонів. 

4. Переваги та недоліки застосування фреонів.

          ІІІ. Вивчення нового матеріалу 

  План викладення нового матеріалу                                                   

1. Загальна характеристика аміаку.

2. Позначення аміаку.

3. Властивості аміаку. 

4. ОЦІНКА РИЗИКУ ПРИ ВИКОРИСТАННІ АМІАКУ ЯК ХОЛОДОАГЕНТУ .

Аміак (NH3 ) – безкольоровий, з різким запахом газ має ряд термодинамічних і технічних переваг, але вибухонебезпечний і ядовитий. Робочий тиск в конденсаторі аміачної машини не перевищує 1,4 МПа. У випарнику тиск нижче атмосферного отримується тільки при температурі нижче –33,35 0 С.

Має велику об’ємну холодопродуктивність, слабо розчиняється в мінеральному маслі, інтенсивно поглинається водою, що виключає утворення льодовнях пробок в системі; в присутності вологи руйнує мідь та її сплави, на чорні металі не діє. Витікання аміаку через нещільності виявляються по запаху.

Завдяки гарним термодинамічним властивостям і  дешевині аміак - найпоширеніший  холодоагент на  великих установках. Високі температури після стиску в компресорі (120-130°С) обмежують галузь застосування одноступінчастих аміачних машин температурою кипіння -20-30 °С. У діапазоні  t₀ = -70 -30 °С застосовують двоступінчасті аміачні машини. Завдяки гарним теплофізичним властивостям аміак має високі коефіцієнти тепловіддачі.

В аміаку різкий запах, і вже в невеликих концентраціях він шкідливий для людини. Припустима концентрація аміаку в повітрі 0,02 мг/л (0,0028 % по обсязі). При більших концентраціях він  викликає сильне роздратування очей і дихальних шляхів. З'являється кашель, сльозотеча, зникає голос. Сильне отруєння аміаком викликає запаморочення, ослаблення пульсу, судоми, втрату свідомості. Рідкий аміак викликає сильні опіки шкіри. При  концентрації аміаку 0,21-0,39 % (по обсязі) перебування людини в приміщенні більше 30 хв може викликати смертельний результат. При об'ємній концентрації аміаку в повітрі 15-28 % відкрите  полум'я або іскра викликають вибух.

При роботі з аміаком, особливо важливо суворо дотримувати правил техніки безпеки. Аміак легше повітря, тому витяжну вентиляцію в  машинних відділеннях роблять зверху. З появою аміаку аварійні роботи роблять у протигазах і гумових рукавичках, які завжди повинні бути напоготові. Кнопки аварійної зупинки машини й включення аварійної вентиляції повинні бути біля компресора й при вході в машинне відділення.

На чорні метали, а також алюміній і фосфористу бронзу аміак не діє. Кольорові метали (цинк, мідь і її сплави) аміак роз'їдає. Аміак і вода взаємно розчиняються, що виключає замерзання вологи в системі. Мінеральні масла майже не  розчиняє , що утрудняє експлуатацію аміачних машин.

Зберігають аміак у спеціальних балонах, пофарбованих у жовтий колір. Напис "Аміак" наносять чорною фарбою. На кожний балон є паспорт. Заповнення посудин аміаком не повинне  перевищувати 0,57 кг на 1 л місткості. Через токсичність і вибухонебезпечність аміак поступово заміняють R22.

МІНІ-ЛЕКЦІЯ :"ОЦІНКА РИЗИКУ ПРИ ВИКОРИСТАННІ АМІАКУ ЯК ХОЛОДОАГЕНТУ"  (

.  Проведено дослідження і аналіз відомих нещасних випадків, причиною яких став аміак холодильних установок. Установлено, що річний рівень смертності становить менше двох на 10 млрд осіб на рік. Аміак як холодильний агент досить безпечний для навколишнього природного середовища і здоров’я людини; він є ефективним робочим тілом холодильних установок.

Аміак (NH3) ⎯ холодоагент, якій має гарні термодинамічні властивості та численні екологічні переваги. Серед звичайних холодоагентів NH3 чи не єдиний, що має характерний різкий запах, досить токсичний та вибухонебез- печний. Проте саме запах і є великою перевагою, оскільки він дає змогу одразу ж розпізнати і усунути найменше протікання. Інші холодоагенти дуже небез-печні з причин відсутності запаху. Проведений аналіз, який ґрунтується на відомих нещасних випадках, причиною яких став аміак, показав, що ймовір-ність вивільнення речовини, яка може призвести до матеріальної чи фізичної шкоди, є незначною . Як це часто буває, досить важко зібрати велику кількість даних про витікання аміаку, про нещасні випадки у хімічній промисловості та сільському господарстві, а також про поломки холодильних установок, і та інформація, що є, майже не дає можливості кваліфіковано оцінити ризики. 

Смертельні випадки внаслідок витікання аміаку відомі, проте якщо згадати, скільки їх трапляється внаслідок використання інших численних систем, то можна побачити, що у холодильній галузі вони є порівняно рідкіс-ними. При проведенні досліджень взято до уваги лише смертельні випадки, пов’язані з холодильними системами. На основі даних установлено, що річний рівень смертності становить менше двох на 10 млрд осіб на рік. Дослідження нещасних випадків, пов’язаних із вивільненням аміаку, показали, що не постра-ждала жодна людина, яка була поза так званою мертвою зоною системи. Особи, що зазнали ушкоджень або загинули внаслідок цього, перебували в безпосе-редній близькості від місця витікання аміаку і, як правило, працювали з сис-темою. Ушкоджень можна уникнути, для цього варто лише надягнути захисний костюм, рукавиці, захисну маску на обличчя та респіратор із фільтром.

Відсутність належних знань у більшості людей є причиною негативного ставлення до аміаку. Це незнання, на жаль, поширене у промисловості, де використовуються холодильні установки, оскільки 95 % працівників займають-ся іншими технічними проблемами. Багато установ і проектувальників не озна-йомлені з приписами щодо аміаку і розглядають його застосування як небез-печну альтернативу. Європейська директива щодо напірних резервуарів, дирек-тива про машини й установки та відповідні національні приписи різних країн, а також сучасні стандарти щодо техніки безпеки дають змогу виготовляти і експлуатувати безпечні та надійні аміачні системи. Аміак деколи позначають як отруту. Але згідно з науковим визначенням речовина є отруйною, якщо вона у дуже малій дозі може завдати значної шкоди або призвести до загибелі живих організмів. Аміак – це єдиний холодоагент, який застерігає своїм запахом, до того ж ще задовго до того, як його концентрація стане небезпечною.

Мінімальна концентрація, за якої люди сприймають аміак, становить 4...20 ppm. Життю ж людини загрожує концентрація від 700 до 1000 ppm в залежності від тривалості впливу . Сценарій формування наслідків хімічного ураження людей і тварин мало задекларовані, їм не надано ймовірнісної трак-товки, хоч випадковий характер подій тут також є природним. Нормативна методика прогнозування наслідків хімічного ураження розроблена. На перший погляд вона досить аргументована, враховує необхідні причинно-наслідкові зв’язки. Розлиття аміаку розглядається як “вільне” чи “розлиття в піддон”, якщо поверхня розлиття попередньо обвало- вана. Далі залежно від метеоумов з таблиць беруться значення глибини зони розповсюдження аміако-повітряної хмари з поправками на наявність міської забудови, а також ширини цієї зони, обчислюється площа зони можливого хімічного забруднення. Разом з тим вважається (виходить з розрахункових співвідношень), що вся ця зона вкрива-ється хмарою аміако-повітряної суміші протягом декількох хвилин після аварії, а звільниться від забруднення протягом однієї години й більше. Ці результати повністю розходяться з відомими показниками швидкості формування аміако-повітряної хмари, її розповсюдженням в атмосфері чи на ландшафті, а тим більше часу її перебування на ландшафті. Наслідками дії хімічного чинника ураження є опіки шкіри, очей, легень, отруєння аміаком тощо, частка ж постра-ждалих не перевищуватиме 50% населення. Коли кількість населення в зоні забруднення становить 10375 осіб, то в разі аварії такої холодильної установки постраждає 519 осіб, а структура можливих уражень за Методикою прогно-зування наслідків впливу (викиду) небезпечних хімічних речовин при аваріях на промислових аваріях і транспорті має вигляд: ⎯ легкі ураження — 130 осіб (25 %); ⎯ ураження середньої важкості — 208 осіб (40 %); ⎯ ураження зі смертельними випадками — 181 особа (35 %). Очевидно, що така методика не дає об’єктивного прогнозу, не відповідає сучасному рівню вирішення проблеми розповсюдження небезпечних речовин в атмосфері, розходиться з загаль- ноприйнятою методикою оцінювання ймовірності аварійних ситуацій та їх наслідків . Розв’язання завдань моделювання процесу розповсюдження аміако-повітряної хмари в атмосфері в різних її станах, оцінка на цій основі ймовір-ності тих чи інших концентрацій за відстанями та висотами на конкретних ландшафтах є часткою більш широкої проблеми розроблення науково обґрун-тованих методик створення й практичного використання декларації безпеки но- вих та діючих аміачних охолоджувальних систем . Аміак можна класифікувати як вибухонебезпечний . У кількісному відношенні вибух можливий у випадку поширення полум’я на швидкості кілька метрів на секунду. Згоряючи, аміак виділяє незначну кількість енергії, у декілька разів меншу, ніж вуглеводні. Відповідно до ISO 817 швидкість поширення полум’я від аміаку, що горить, також невелика — 8 см/с.

Газ самозаймається за температурою вище 651 °С, відповідно до ISO 817 і ASHRAE 34 він належить до групи В2 (важко займистий). Діапазон займистості становить у середньому від 15 до 28 % та, залежно від методів тестування, доходить до 33 %. Аміак може горіти лише у закритих приміщеннях. Під від-критим небом це може бути лише за дуже сприятливих умов. Тому у випадку застосування під відкритим небом аміак класифікують як негорючий. Для того щоб аміак загорівся потрібне джерело займання з мінімальною енергією у 680 мДж. Порівняно з іншими горючим субстанціями цей показник досить сут-тєвий. Мінімальна енергія займання метану, етану і пропану становить 0,21...0,26 мДж, а газоподібного водню достатньо 0,02 мДж. Після витікання аміаку великі витрати та проблеми часто спричинені затримками щодо повтор-ного запуску та поновлення виробництва. Запах аміаку приховати не можна, і засоби масової інформації неодмінно реагують на такі випадки. Але у випадках масштабних викидів відстань, на якій запах аміаку можуть сприймати органи чуття за несприятливих погодних умов і холодного клімату, становить кілька кілометрів. Виникнення та подальший розвиток аварійної ситуації під час роботи холодильної установки можуть бути наслідком ослаблення уваги опера-тора-машиніста до виконання своїх обов’язків (людський чинник), а також випадкові чинники, пов’язані із надійністю роботи приладів захисної автома-тики, наявністю термомеханічних, корозійних пошкоджень у трубопроводах, корпусах обладнання, випадковим припиненням електропостачання окремих елементів установки — водяних насосів, вентиляторів градирень, приладів захисної автоматики — чи їх поломкою.

 Ослаблення уваги обслуговуючого персоналу може виникнути не тільки за рахунок прояву халатного відношення до роботи. Виникнення аварійної ситуації під час роботи аміачної холодильної установки можна вважати відхи-ленням від номінальних кількісних значень ряду параметрів (температури, тис-ку, витрат аміаку, води, мастила), що характеризують її номінальну роботу.

Чудові властивості аміаку як холодильного агента, завдяки чому його часто використовують у великих промислових установках, породжують упев-неність у його застосуванні у майбутньому. У деяких випадках альтернативою аміаку може стати диоксид вуглецю, оскільки з точки зору безпеки з ним прос-тіше працювати. Отже статистичні дані щодо смертельних випадків, спричи-нених вивільненням аміаку, можна використати для того, щоб оцінити кількість випадків, коли шкоди не буде завдано. Ці дані необхідно використати під час оцінювання ступеня ризику аміачних холодильних систем.

Стосовно всіх промислових систем можна зробити наступні висновки:

— жодна технічна установка не може бути цілком безпечною;

— жодний технологічний процес не може бути цілком безпечним;

- ніхто не може абсолютно правильно і безпомилково діяти у всіх ситуаціях.

Якщо в ході спорудження і експлуатації аміачних установок були дотри-мані усі приписи і стандарти, а оператор належним чином зважає на можливу небезпеку чи ризики, то можна констатувати, що аміак як холодильний агент безпечний для навколишнього природного середовища і здоров’я людини; він є ефективним робочим тілом холодильних установок. Останнє вигідно відрізняє його серед інших варіантів, які можуть зацікавити потенційного користувача. Функціонування холодильників та охолоджувальних систем з великою міст-кістю холодоагенту вимагає підвищеної уваги до експлуатації таких об’єктів. Сьогодні на цих об’єктах відбувається постійне навчання обслуговуючого пер-соналу Правилам безпечної експлуатації..., розроблення Плану ліквідації ава-рійних ситуацій для кожного підприємства, періодичне тренування персоналу відповідно до Плану ліквідації аварійних ситуацій і багато чого ще. Але цього надто мало, необхідно поступово вдосконалювати охолоджувальні системи, аби зменшити вплив людського чинника як найбільш ненадійного.

ІV. Закріплення матеріалу

Користуючись роздатковим матеріалом заповнити таблицю

V. Підведення підсумків та оцінювання учнів.

                                   В.:Таким чином, сьогодні на уроці ми з вами вивчили основні властивості фреонів, галузі їх застосування..                                                                                                                                                                                                                                                                                      

                 Обґрунтування та виставлення оцінок за урок.

               7. Домашнє завдання.

            С.С.Червяков, А.І.Кулаковський, "Основы холодильного дела": с. 46-48

 Реферат, презентація на тему "Холодоагенти: вода, вуглекислота".