Характеристика теплового излучения

Федеральное агентство по образованию

Ухтинский государственный технический университет

Кафедра промышленной безопасности

и охраны окружающей среды

Е.В. Нор

ЗАЩИТА ОТ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Производственная санитария и гигиена труда»

для студентов специальности

280102 «Безопасность технологических процессов и производств»

Ухта 2006

УДК 658.382.3

Н 82

Нор, Е.В. Защита от теплового излучения [Текст]: Методические указания к лабораторной работе для студентов очного и заочного обучения специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств»: Методические указания. – Ухта: УГТУ, 2006. – 18 с.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы по дисциплине «Производственная санитария и гигиена труда» студентами специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств».

В методических указаниях приводятся краткая теория, методические указания по выполнению и оформлению результатов лабораторной работы, вопросы для самопроверки и рекомендуемая литература.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой ПБ и ООС протокол №3 от 17.10.06г.

Рецензент: Сорокин Н.А., к.т.н.

Редактор: Колесник О.А.

В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.

План 2006 г., поз.,

Подписано в печать г.

Объём 18 с. Тираж 50 экз. Заказ №.

©Ухтинский государственный технический университет, 2006

169300, г. Ухта, ул. Первомайская, 13

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Краткая теория ……………………………………………………………………..
1.1. Характеристика теплового излучения…………………………………………..
1.2. Биологическое действие инфракрасного излучения…………………………...
1.3. Нормирование инфракрасного излучения……………………………………...
1.4. Защита от инфракрасного излучения……………………………………………
2. Методические указания к проведению работы…………………………………..
2.1. Устройство и принцип работы стенда…………………………………….…….
2.2. Устройство и принцип работы измерительного прибора……….……………..
2.3. Меры безопасности………………………………………………………………
2.4. Порядок проведения работы…………………………………………………….
2.5. Форма отчёта по лабораторной работе…………………………………………
3. Вопросы для самопроверки………………………………………………………..
4. Рекомендуемая литература………………………………………………………...

Цель работы — ознакомление с тепловым (инфракрасным) излучением (ИКИ), действием его на человека, нормированием и методами защиты.

Краткая теория

Характеристика теплового излучения

Тепловое излучение пред­ставляет собой невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0.78 до 1000 мкм, вызывающее тепловой эффект при облучении любого тела.

По длине волны инфракрасные лучи делятся на коротковолновую ИКИ-А (менее 1.4 мкм), средневолновую ИКИ-В (1.4...3 мкм), длин­новолновую ИКИ-С (3 мкм...1 мм) область. В производственных условиях максимум энергии излучения приходится на более узкий диапазон (0.78...1.4 мкм).

Источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело. Все источники теплового излучения, в зависимости от температуры поверхности разделяются на 4 группы:

1. Источники с температурой поверхности до 500 ⁰С. Это паропроводы, наружные поверхности печей и др. В спектре излучения этих источников содержатся в основном инфракрасные лучи с длиной волны 3.7-9.3 мкм.

2. Источники с температурой поверхности от 500 до 1300 ⁰С. Это открытые проемы нагревательных печей, открытое пламя, нагретые слитки, заготовки, расплавленный чугун, бронза. В спектре излучения этих источников длины волн ИКИ с максимальной энергией находится в пределах 1.9-3.7 мкм.

3. Источники с температурой поверхности от 1300 до 1800 ⁰С. Это расплавленная сталь, открытые проемы плавильных печей и др. Спектр излучения содержит инфракрасные лучи с длиной волны 1.2-1.9 мкм и видимые лучи.

4. Источники излучения с температурой поверхности свыше 1800 ⁰С. Это дуговые печи, сварочные аппараты. Спектр излучения таких источников содержит все виды лучистой энергии.

Степень инфракрасного излучения характеризуется следующими основными законами, используемыми для оценки гигиенического нормирования:

· Лучеиспускание обусловливается только состоянием излучающего тела и не зависит от окружающей среды (закон Кирхгофа).

· Лучеиспу­скательная способность любого тела пропорциональна его лучепоглощаюшей способности. Тело, поглощающее все падающие на него лучи (абсолютно черное тело), обладает максимальным излучением. На этом законе основано применение поглощающей защитной одежды, светофильтров, устройство приборов для измерения теплового излучения, а также окраска оборудования.

· С повышением температуры излучающего тела интенсивность излучения I (Вт/м²) увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры (закон Стефана – Больцмана):

I = σТ⁴

где σ – постоянная Стефана – Больцмана, равная 5,67032*10^-8 Вт·м^-2 ·К^-4; Т – абсолютная температура, К (Кельвин). Таким образом, даже небольшое повышение температуры тел; приводит к значительному росту отдачи теплоты излучением. Используя этот закон, можно определить величину теплообмена излучением в производственных условиях.

· Количество тепловой энергии, передаваемое излучением, определяется по формуле:

Е=С₁С₂σ(Т₁⁴-Т₂⁴),

где Е — теплоотдача, (Вт), С₁ и C₂ — константы излучения с поверхностей; σ — постоянная Стефана — Больцмана; Т₁ и Т₂; — температуры поверхностей (К), между которыми происходит теплообмен излучением. При расчете теплоотдачи излучением учитывают температуру стен и других поглощающих тепловую радиацию поверхностей (среднерадиационная температура).

· Произведение абсолютной температуры излучающего тела на длину волны излучения (λ_макс) с максимальной энергией – величина постоянная С (закон Вина - закон смещения)

λ_максТ=С

где С = 2880; Т – абсолютная температура, К; λ – длина волны, мкм. Таким образом, длина волны максимального излучения нагретого тела обратно пропорциональна его абсолютной температуре, т.е.

λ_макс=С/Т

При температуре твердого тела 400...500 ⁰С излучение происходит главным образом в области длинных волн.

Интенсивность теплового излучения на рабочих местах может колебаться от 175 Bт/м² до 13 956 Вт/м². К горячим цехам относят цеха, в которых тепловыделение превышает 23 Дж/м².

В литейных цехах (нагрев и обработка деталей) интенсивность теплового излучения составляет 1392...3480 Вт/м².

В производственных помещениях с большим тепловыделением (горячие цеха) на долю инфракрасного излучения может приходиться до 2/3 выделяемой теплоты и только 1/3 на конвекционную теплоту (теплоту, отдаваемую с поверхности нагретого тела менее нагретым окружающим слоям воздуха).