Тема 4 защита от действия теплового излучения на промышленных предприятиях

Часть электромагнитного спектра с длинами волн от 10 до 340000 нм называют оптической областью спектра. Эта область делится на диапазоны:

- инфракрасное излучение с длинами волн от 340000 до 770 нм (1 нанометр равен 10^-9 м);

- видимое излучение с длинами волн от 770 до 380 нм;

- ультрафиолетовое излучение с длинами волн от 380 до 10 нм.

Инфракрасное излучение оказывает на организм человека в основном тепловое действие. Эффект инфракрасного излучения зависит от следующих факторов:

- длины волны излучения (чем меньше длина волны, тем большая проникающая способность тепловых лучей);

- интенсивности потока излучения (чем интенсивность больше, тем больше нагрев тела человека);

- площади облучения (чем меньше площадь облучения, тем меньше тепловой эффект);

- длительности облучения (чем больше время действия теплового облучения, тем больше тепловой эффект);

- прерывистости действия инфракрасного излучения (паузы во время действия инфракрасного излучения дают возможность остыть организму человека);

- угла падения тепловых лучей (чем ближе угол падения лучей к прямому углу, тем большая часть лучей поглощается телом человека).

Наибольшей проникающей способностью обладает излучение видимого спектра и коротковолновая часть инфракрасного излучения с длинами волн до 1,5 мкм, которое глубоко проникает в тело человека и мало задерживается поверхностью кожи. Лучи с длинами волн свыше 3 мкм могут вызвать ожоги кожи, т.к. они задерживаются поверхностью кожи.

Теплообмен в производственных помещениях совершается излучением и конвекцией, источниками которых являются нагретые тела. В процессе теплообмена различают две стадии:

1) между источниками тепла и окружающими телами (эта стадия в горячих цехах отличается высокой интенсивностью лучистого обмена и сравнительно малой интенсивностью конвективного);

2) между нагретыми облучением телами и окружающим воздухом (на этой стадии преобладает конвективный теплообмен).

Каждый источник тепла создает в пространстве поле излучений, независимое от взаимного расположения источников. Поля изучений, распространяясь в пространстве, накладываются одно на другое, создавая некоторую определенную для каждой точки терморадиационную напряженность, характеризуемую значением облученности (интенсивности теплового излечения) в данной точка.

В производственных помещениях облученность рабочих мест меняется в зависимости от технологического процесса. Графически картину изменения облученности можно выразить хроноактинограммой. По хроноактинограмме определяют величину облученности, постоянно действующей на объект, как ординату равновеликой площади прямоугольника.

Рассмотренный теплообмен и определяет нагревающий микроклимат в горячих цехах, что приводит к необходимости предусматривать мероприятия по снижению его воздействия.

Инфракрасное излучение оказывает неблагоприятное влияние на работающих, поэтому действующими стандартами предусмотрено их нормирование. Особенно это влияние отрицательно на предприятиях чёрной металлургии, т.к. микроклимат в горячих цехах преимущественно радиационный, и чем выше температура источника, тем выше доля тепла, отдаваемого источником в атмосферу цеха. При необходимости можно рассчитать интенсивность инфракрасного излучения от нагретой поверхности или через отверстие в печи по известным зависимостям и сравнить с допустимой величиной. Требования к средствам защиты от инфракрасных излучений приведены в ГОСТ 12.4.123-83 «Средства коллективной защиты от инфракрасных излучений. Общие технические требования».

Для обоснования необходимости проектирования средств защиты от тепловых излучений необходимо определить фактическое значение интенсивности тепловых излучений (облученность) экспериментально (например, актинометром) или расчетом.

Величину облученности, создаваемую источником излучения, можно определить по закону Стефана-Больцмана по зависимости

; (4.1)

где q_u – интенсивность тепловых излучений, Вт/м²;

С₀ – излучательная способность абсолютно черного тела, Вт/м²К⁴ (С₀ = 5,6703 Вт/м²К⁴);

Е _пр – приведенная степень черноты источника излучения и объекта облучения;

Ψ – угловой коэффициент, учитывающий взаимное расположение источника излучения и объекта облучения, а также влияние (в неявной форме) расстояния от источника излучения до объекта облучения;

Т_и и Т₀ – соответственно температура источника излучения и объекта облучения, К⁴.

Однако зависимостью (4.1) пользоваться не всегда удобно при расчете облученности рабочих мест, т.к. не всегда известны данные для человеческого тела по степени черноты (с учетом материала спецодежды), по угловому коэффициенту и др. Поэтому удобнее пользоваться преобразованными формулами для расчета облученности рабочих мест:

при

; (4.2)

при (4.2)

, (4.3)

где q_u – интенсивность тепловых излучений, действующих на работающих, Вт/м²;

F – площадь излучаемой поверхности, м²;

T_u – температура источника тепловых излучений, К;

l_u – расстояние от центра излучаемой поверхности до облучаемого тела, м;

A – коэффициент, учитывающий условия лучистого теплообмена, К⁴;

Принимают для кожи человека и хлопчатобумажной ткани A = 85 К⁴, а для суконной ткани – A = 110 К⁴.

При q_u £ q_доп условия труда по тепловым излучениям соответствуют санитарным требованиям, а при q_u > q_доп – не соответствует, что является обоснованием применения средств защиты. Допустимые значения интенсивности тепловых излучений q_доп следует принимать по ГОСТ 12.1.005‑88.

Мероприятия по уменьшению тепловых воздействий выделяются в следующие группы:

- организационные меры;

- планировочные меры;

- уменьшение тепловыделений непосредственно в источнике теплоты;

- защита рабочих мест от тепловых излучений;

- средства индивидуальной защиты.

К организационным мероприятиям относятся:

- обеспечение кратковременности горячих операций, рассредоточение их в пространстве и времени;

- организация кратковременных перерывов в работе;

- проведение внутрисменного отдыха в благоприятных условиях в специальных беседках, комнатах отдыха с установками искусственного климата;

- организация рационального питьевого режима (вода охлаждённая, подсоленная, газированная, белково-витаминные смеси, квас и др.).

Планировочные мероприятия включают следующие меры:

- горячие цехи строят в местах, в которых среднегодовая скорость воздуха не менее 1 м/с (для обеспечения проветривания помещений);

- продольная ось горячего цеха (здания) должна составлять угол 60 – 90° с преобладающим направлением ветра (с направлением розы ветров);

- пристройки к наружным боковым стенам здания (цеха) не допускаются для того, чтобы не перекрывать приточные окна для естественной вентиляции.

Для уменьшения тепловыделений непосредственно в источнике теплоты применяют следующие основные мероприятия:

- тепловая изоляция нагретых поверхностей оборудования. Для этого используют неорганические (пеношамот, слюда, вермикулит, минеральная вата, керамзит, огнеупорные кирпичи и др.) и органические (древесноволокнистые плиты, войлок, термоизоляционный картон, поролон, пенопласт и др.) материалы;

- экранирование корпусов печей посредством установки теплоотводящих, теплоотражающих и теплопоглощающих экранов. Теплоотводящие экраны имеют полую конструкцию, по которой циркулирует охладитель. Теплоотражающие экраны выполняют из материалов, имеющих хорошую отражательную способность (алюминий, белая жесть, алюминиевая фольга и др.). Теплопоглощающие экраны изготавливают из материалов, имеющих большое тепловое сопротивление (огнеупорные материалы, вермикулит и др.). По конструкции защитные экраны подразделяются: на однослойные, многослойные, прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные, с воздушной или водяной прослойкой. Прозрачные экраны – стёкла с покрытиями из металла, водяные завесы, полупрозрачные – сетка и цепи, сухие или орошаемые водой;

- герметизация печей для уменьшения утечек разогретых газов (этим одновременно достигается уменьшение загазованности воздуха в рабочей зоне); охлаждение печей – водяное или испарительное.

Меры по защите рабочих мест:

- приточная местная механическая вентиляция в виде воздушного душирования;

- кондиционирование воздуха и даже применение установок искусственного климата (например, установок типа ЛИОТ для постов управления);

- экранирование рабочих мест с помощью экранов отражения, поглощения, теплоотвода и прозрачных экранов.

Наряду со средствами коллективной защиты в горячих цехах применяют средства индивидуальной защиты:

- защитная специальная одежда с высоким тепловым сопротивлением (войлочная, отражающая, металлизированная и др.);

- специальная обувь с теплоизоляцией из войлока;

- различные предохранительные устройства (защитные очки, щитки, каски, шлемы, подшлемники, рукавицы, перчатки и др.).

В заключение лекции следует отметить, что наиболее эффективными методами защиты являются тепловые экраны. Поэтому рекомендуется в основных цехах предприятий черной металлургии использование на высокотемпературном оборудовании основных типов экранов (теплоотводящих, теплоотражающих и теплопоглощающих).

Дата добавления: 2014-01-05