Пример 5.2

Нагревательный колодец с открытой крышкой, имеющий размеры 15x6 м² имеет температуру 1673 К и степень черноты = 0,95. Пульт управления нагревательными колодцами имеет оконный проем размером 3x2 м² и расположен по продольной оси нагревательного колодца на удалении l ₁ = 20 м (рисунок 3.5). Определить величину облученности сварщика, находящегося на пульте управления, при наличии простого застекления оконного проема пульта.

Решение: Плотность теплового потока собственного излучения нагревательного колодца определяем по формуле (5.2):

q ^соб = · С ₀· (T /100)⁴, кВт/м²

q ^соб = 0,95 · 5,67· (1673/100)⁴ = 421978,6 Вт/м² = 421,98 кВт/м²

Величину плотности теплового потока, падающего на оконный проем пульта управления (облученность) определим по эмпирической формуле (5.7):

q ^пад = q *· l^-n ·cos , кВт/м².

В таблице 5.2 для крышки нагревательного колодце (в закрытом состоянии) приведены значения q * = 11,2 кВт/м² и n = 1,1. В случае открытой крышки можно принять, что q * = q ^соб = 421,98 кВт/м², оставляя значение n тем же.

Величина l, равна длине гипотенузы прямоугольного треугольника с вершинами в центрах оконного проема и ячейки колодца (рисунок 5.6) и на полу рабочей площадки под центром оконного проема:

Рисунок 5.5 - Расчетная схема

l = = 27,57 м.

cos = (20+7,5)/ 27,57 = 0,0725°.

Тогда:

q ^пад = 421,9_* 27,57^-1,1_*0,0725 = 0,8 кВт/м² = 800 Вт/м².

Согласно таблице 5.8 при такой величине плотности падающего теплового потока (облученности) для застекления оконного проема пульта управления можно выбрать стекло, но целесообразно выбрать тип стекла, не подверженный растрескиванию и не деформирующийся. С учетом сказанного, следует выбрать закаленное стекло или теплозащитное стекло с пленочным покрытием с 80 % светопропусканием (как закаленное, так и не закаленное).

При температуре источника теплового излучения Т = 1673 К эффективность теплозащиты стекол, согласно графику на рисунке 5.2, равна:

для закаленного силикатного стекла К = 0,55;

для закаленного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 80% К = 0,75.

Согласно формуле (5.9) величина плотности теплового потока пропущенного излучения равна:

для силикатного стекла:

q ^проп = 800 (1 – 0,55) = 360 Вт/м²;

для теплозащитного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 80 %:

q ^проп = 800 (1 – 0,75) = 200 Вт/м².

Даже при установке теплозащитного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 80 % величина облученности оператора за стеклом превышает величину 140 Вт/м².

Для снижения величины облученности до допустимых значений следует снизить светопропускание стекла и установить закаленное стекло, окрашенное по массе, со светопропусканием 40 %, имеющего эффективность теплозащиты 0,83 (см. рисунок 5.5). Тогда:

q ^проп = 800 (1 – 0,83) = 136 Вт/м² < 140 Вт/м².

Таким образом, при использовании для остеклении оконного проема пульта управления теплозащитного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 40 % условия теплозащиты персонала выполняются.