Теоретическая часть. Методические указания к лабораторной работе № 12

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЗАЩИТА ОТ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе № 12

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

ПЕНЗА 2013

УДК

И

В работе изложены методы нормирования теплового излучения, оценки эффективности и условий применения защитных средств. Приведены способы снижения интенсивности теплового излучения на рабочих местах.

Методические указания разработаны на кафедре «Техносферная безопасность» Пензенского государственного университета и предназначены для студентов всех специальностей и форм обучения.

Ил. 1, табл. 3, библиогр. 3 назв.

Составитель: И. П. Ястребова

Научный редактор: д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Техносферная безопасность» Н. Н. Вершинин

Рецензент: д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Защита в чрезвычайных ситуациях» ПФ РГУ ИТП В. А. Казаков

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ.. 3

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.. 4

1.2 Действие ИКИ на человека. 6

1.3 Нормирование ИКИ.. 7

1.4 Защита от ИКИ.. 8

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.. 12

2.1 Описание лабораторной установки и применяемых приборов. 12

2.2 Порядок проведения работы.. 14

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ.. 15

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА.. 17

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 19

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе № 12

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

ЗАЩИТА ОТ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Цель работы – ознакомить с теорией теплового (инфракрасного) излучения (ИКИ), действием его на человека, нормированием и методами защиты, приборами для измерения тепловых потоков, нормативными требованию к тепловому излучению, провести измерения интенсивности тепловых излучений в зависимости от расстояния до источника и оценить эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов и воздушной завесы.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Теплота температурой Т > 0 К является источником электромагнитного излучения. Это излучение осуществляется за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения. Часть этого интегрального излучения с длиной волн λ = 0,78... 1000 мкм при облучении любого тела вызывает тепловой эффект и носит название ИКИ. На долю ИКИ производственных помещений приходится до 70 % выделяемой теплоты.

При температурах до 500 °С с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи, а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасных лучей появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи. Распределение лучистой энергии по спектру вычисляется по закону перемещения максимального излучения Вина в зависимости от температуры поверхности источника Т и оптических свойств материала (степени черноты и качества отделки поверхности). Длина волны лучистого потока (мкм) с максимальной энергией теплового излучения для абсолютно черного тела определяется по формуле:

(1)

где Т – температура, К (Кельвин); С – постоянная величина .

Воздух прозрачен (диатермичен) для теплового излучения, поэтому при прохождении лучистой теплоты его температура не повышается. ИКИ поглощается предметами, нагревая их. Последние, соприкасаясь с воздухом, нагревают его. ИКИ является одной из составляющих микроклимата рабочих зон производственных помещений.

В производственных помещениях со значительными избытками явной теплоты (более 23,3 Вт/м³) большинство технологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру окружающей среды. В результате рабочие, находясь вблизи расплавленного или нагретого металла, пламени, горячих поверхностей и т. п., подвергаются действию теплоты, излучаемой этими источниками.

Источники лучистой энергии в зависимости от температуры поверхности можно разделить на четыре группы:

1. Источники с температурой поверхности до 500 °С. Это паропроводы, сушила, 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 °С. 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 °С. Это расплавленная сталь, открытые проемы плавильных печей и др. Спектр излучения содержит инфракрасные лучи с λ_max = 1,2...1,9 мкм и видимые лучи.

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

Интегральная излучающая способность абсолютно черного тела определяется законом Стефана– Больцмана:

(2)

где I – интенсивность излучения, Вт/м; σ – универсальная постоянная Стефана–Больцмана .

Основываясь на зависимости (2), для практических расчетов с учетом степени черноты облучаемых поверхностей ε_пр и коэффициента облученности (φ) интенсивность облучения на рабочем месте определяется по формулам:

(3)

(4)

здесь L – расстояние от источника ИКИ, м; А – эмпирический коэффициент: для кожи человека и хлопчатобумажной ткани А = 85, для сукна А = 110; S – площадь излучающей поверхности, м².