Источники и использование инфракрасного излучения

Для снижения интенсивности  излучений от наружных поверхностей применяется водное охлаждение. При этом температура наружной поверхности не превышает температуры отходящей воды (35...40° С).

Расход воды на охлаждение, кг/ч:

,

где Ф — тепловой поток, Дж/с; с — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг °С); — разность температур отводя щей и поступающей воды, °С.

Наиболее распространенный и эффективный способ защиты от излучения  — экранирование источников излучений. Экраны применяют как для экранирования  источников излучения, так и для  защиты рабочих мест от инфракрасного  излучения.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплопроводящие. Это  деление условно, так как любой  экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно.

В зависимости от возможности  наблюдения за рабочим процессом  экраны можно разделить на три  типа: I — непрозрачные, II — полупрозрачные и III —прозрачные.

Кратность ослабления светового  потока защитным экраном

,

где — плотность теплового потока между параллельными плоскостями 1 и 2, e — степень черноты материала (табл. 4).

;

 — плотность теплового потока между экраном и плоскостью 2; С0 — коэффициент излучения абсолютно черного тела (5,67 Вт/(м2×К4)):

.

Кратность снижения температуры  излучающей поверхности

 

.

Коэффициент пропускания  теплового потока

.

Коэффициент эффективности  экрана

.

Таблица 4. Степень черноты e полного излучения различных  материалов

Материал	t °С	e
Алюминий  полированный  окисленный при температуре 600° С	225... 575 200...600	0,039...0,057 0,11. ..0,19
Сталь  листовая шлифовальная  окисленная шероховатая  оцинкованная блестящая  оцинкованная окисленная  луженая блестящая	940...1100 40.. .370 28 24 25	0,52...0,61 0,94...0,97 0,228 0,276 0,043...0,064
Чугун  шероховатый сильноокисленный  расплавленный	40...250 1300...1400	0,95 0,29
Золото полированное	225...625	0,018...0,035
Медь полированная	115	0,023
Асбестовый картон	24	0,96
Кирпич  динасовый шероховатый  шамотный глазурованный  магнезитовый  силлиманитовый  красный шероховатый	1000 1100 1500 1500 20	0,8 0,75 0,39 0,29 0,93

 

При t1 > 400° С можно допустить

 

.

 

При равенстве степеней черноты всех участвующих в теплообмене  поверхностей т = 2.

В случае установки n экранов и при разных степенях черноты источника излучения и экрана

 

.

 

Если , то

 

.

 

При заданной температуре  экрана требуемое число экранов

 

.

 

Экран, отражая часть  теплового потока обратно на источник излучения, повышает температуру последнего. Это повышение описывается эмпирической формулой

 

 

 

где — температура неэкранированной поверхности.

Полупрозрачные экраны. К полупрозрачным экранам относятся  металлические сетки с размером ячейки 3...3,5 мм, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло. Сетки применяют при интенсивности облучения 0,35... 1,05 кВт/м2, и их коэффициент эффективности порядка 0,67. Цепные завесы применяются при интенсивности облучения 0,7.. .4,9 кВт/м2. Коэффициент эффективности цепных завес зависит от толщины цепей. С целью повышения эффективности защитных свойств применяют завесы водяной пленкой и устраивают двойные экраны. Армированное стекло применяют при тех же интенсивностях облучения, что и цепные завесы, и имеют такой же коэффициент эффективности. Увеличение эффективности достигается орошением водяной пленки и устройством двойного экрана.

Прозрачные экраны. Для  прозрачных экранов используют силикатное, кварцевое или органическое стекло, тонкие (до 2 нм) металлические пленки на стекле, воду в слое или дисперсном состоянии.

Коэффициент пропускания  воды в различных участках спектра  в значительной степени зависит  от толщины слоя воды. Тонкие водяные  пленки начинают заметно поглощать  излучение с длиной волны более 1,9 мкм и значительно поглощают  волны длиной более 3,2 мкм. Поэтому они пригодны для экранирования источников с температурой до 800° С. При толщине слоя воды 15...20 мм полностью поглощаются излучения с длиной волны более 1 мкм, поэтому такой слой води эффективно защищает от теплового излучения источников с температурой до 1800° С. Экраны в виде водяной пленки, стекающей по стеклу, более устойчивы по сравнению со свободными завесами: они имеют более высокий коэффициент эффективности (порядка 0,9) и могут применяться при интенсивностях облучения 1750 Вт/м2.

Теплопоглощающие прозрачные экраны изготовляют из различных стекол (силикатных, кварцевых, органических), бесцветных или окрашенных. Для повышения эффективности применяется двойное остекление с вентилируемой воздушной прослойкой.

Органическое стекло применяют для защиты лица от теплового облучения в виде налобовых щитков. Эффективность стекол зависит от спектра излучения, т.е. стекло обладает узкополосными свойствами.

В последнее время  одним из методов предупреждения влияния лучистой энергии является охлаждение стен, пола и потолка и применение специальных экранов на рабочих местах.

Кроме мер, направленных на уменьшение интенсивности теплового  излучения на рабочих местах, предусматривают  также условия, при которых обеспечивается отдача тепла человека непосредственно на месте работы. Это осуществляется путем создания оазисов и душирования, с помощью которых непосредственно на рабочее место направляется воздушный поток определенной температуры и скорости в зависимости от категории работы, сезона года и интенсивности инфракрасной радиации согласно ГОСТ 12.1.005 — 98.

 

Список использованной литературы

 

1. Безопасность жизнедеятельности/Под  ред. Русака О.Н.— С.-Пб.: ЛТА, 1996.

2. Белов С.В. Безопасность  жизнедеятельности — наука о  выживании в техносфере. Материалы  НМС по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». — М.: МГТУ, 1996.

3. Всероссийский мониторинг  социально-трудовой сферы 1995 г.  Статистический сборник.— Минтруд  РФ, М.: 1996.

4. Гигиена окружающей  среды./Под ред. Сидоренко Г.И.—  М.: Медицина, 1985.

5. Гигиена труда при воздействии электромагнитных полей./Под ред. Ковшило В.Е. — М.: Медицина, 1983.

6. Золотницкий Н.Д., Пчелиниев  В.А.. Охрана труда в строительстве.—  М.: Высшая школа, 1978.

7. Кукин П.П., Лапин  В.Л., Попов В.М., Марчевский Л.Э., Сердюк  Н.И. Основы радиационной безопасности в жизнедеятельности человека.— Курск, КГТУ, 1995.

8. Лапин В.Л., Попов  В.М., Рыжков Ф.Н., Томаков В.И. Безопасное  взаимодействие человека с техническими  системами.— Курск, КГТУ, 1995.

9. Лапин В.Л., Сердюк  Н.И. Охрана труда в литейном производстве. М.: Машиностроение, 1989.

10. Лапин В.Л., Сердюк  Н.И. Управление охраной труда  на предприятии.— М.: МИГЖ МАТИ, 1986.

11. Левочкин Н.Н. Инженерные  расчеты по охране труда. Изд-во  Красноярского ун-та, -1986.

12. Охрана труда в  машиностроении./Под ред. Юдина Б.Я., Белова С.В. М.: Машиностроение, 1983.

13. Охрана труда. Информационно-аналитический  бюллетень. Вып. 5.— М.: Минтруд  РФ, 1996.

14. Путин В.А., Сидоров  А.И., Хашковский А.В. Охрана труда,  ч. 1.—Челябинск, ЧТУ, 1983.

15. Рахманов Б.Н., Чистов Е.Д. Безопасность при эксплуатации лазерных установок.— М.: Машиностроение, 1981.

16. Саборно Р.В., Селедцов  В.Ф., Печковский В.И. Электробезопасность  на производстве. Методические указания.—  Киев: Вища Школа, 1978.

17. Справочная книга  по охране труда/Под ред. Русака О.Н., Шайдорова А.А.— Кишинев, Изд-во «Картя Молдовеняскэ», 1978.

18. Белов С.В., Козьяков  А.Ф., Партолин О.Ф. и др. Средства  защиты в машиностроении. Расчет  и проектирование. Справочник./Под  ред. Белова С.В.—М.: Машиностроение, 1989.

19. Титова Г.Н. Токсичность  химических веществ.— Л.: ЛТИ, 1983.

20. Толоконцев Н.А. Основы  общей промышленной токсикологии.—  М.: Медицина, 1978.

21. Юртов Е.В., Лейкин  Ю.Л. Химическая токсикология.—  М.: МХТИ, 1989.