Тепловое излучение и его параметры

 

Федеральное агентство  по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

 

Кафедра:                                                 БП и РГП

По дисциплине:                     безопасность жизнедеятельности            

                                   (наименование учебной дисциплины  согласно учебному плану)

Лабораторная работа №2

 

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО  ПАРАМЕТРЫ

 

 

Выполнил: студент  гр.ЭГР-05     ______________         /Хоружина М.В./

                                                                                                 ^{(подпись)                                        (Ф.И.О.)}  

 

 

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:         ассистент       ____________                /Никулин А.Н./

                                                     ^{(должность)                     (подпись)                                          (Ф.И.О.)}

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2008 год.

 

 

 

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

Действие ИКИ на человека

Теплообмен человека и окружающей среды осуществляется в основном путем излучения, конвекции и испарения. Отдача теплоты излучением является наиболее весомой частью и составляет до 45% даже в комфортных климатических условиях.

Избыточные тепловыделения, создающие  тяжелые условия труда, являются основной профессиональной вредностью в горячих цехах. Под влиянием теплового облучения в организме человека происходят биохимические сдвиги (уменьшается насыщенность крови кислородом, повышается венозное давление, замедляется кровоток) и, как следствие, наступает нарушение сердечно-сосудистой деятельности и деятельности нервной системы. Помимо непосредственного воздействия на рабочих лучистый поток нагревает пол, стены, оборудование, что приводит к повышению температуры воздуха в помещении и ухудшению условий труда.

В приведенной ниже таблице представлена зависимость теплового ощущения от длительности его воздействия.

Интенсивность излучения, Вт/м2	Характер воздействия	Длительность воздействия t, с
230¸350	Слабое	Неопределенно долго
350¸1050	Умеренной	180¸300
1050¸2100	Среднее	40¸60
2100¸2800	Высокое	18¸24
3500	Очень высокое	2¸5

Таким образом, тепловое излучение  интенсивностью до 350 Вт/м² не вызывает неприятного ощущения, а интенсивностью свыше 3500 Вт/м² уже через 2¸5 с вызывает ощущение жжения и возможен тепловой удар.

Воздействие теплового потока на организм зависит также от спектральной характеристики излучения. По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на короткие лучи с длиной волны l=0,78¸1,5 m (лучи Фохта) и длинноволновые лучи с l>1,5m.

Тепловые  излучения коротковолнового диапазона наиболее активны, так как обладают наибольшей энергией фотонов, глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая при этом быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном воздействии тепловой удар (обильное потоотделение, повышение температуры тела человека до 40-41 ⁰С, головокружение слабость). Длинноволновые инфракрасные лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном кожным покровом уже на глубине 0,1-0,2 мм. Такие лучи могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза. Возможно воздействие ИКИ и на другие системы и органы человека: на состояние верхних дыхательных путей; водно-энергетический баланс организма, не исключается мутагенный эффект.

Нормирование ИКИ

Нормирование излучения осуществляется по интенсивности допустимых суммарных потоков энергии с учетом длины волны, размера облучаемой поверхности, защитных свойств спецодежды и продолжительности воздействия в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96.

Так интенсивность теплового излучения  от нагретых до темного свечения поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, материалов и т.д. на постоянных и не постоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м² при облучении 50% поверхности тела и более, 70 Вт/м² при облучении от 25 до 50% и 100 Вт/м² – при облучении не более 25% поверхности тела. Интенсивность теплового облучения от открытых источников нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, пламя и т.д.), не должно превышать 140 Вт/м², при этом воздействию не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

При наличии теплового излучения  температура воздуха на рабочих  местах не должна превышать 24-25 ⁰С для легких Iа и Iб категорий работ соответственно (расход энергии человеком W=175¸232 Вт); 21 и 22 ⁰С для IIа и IIб работ средней категории тяжести (W=233¸290 Вт) соответственно и 20 ⁰С для тяжелых III категории работ (W>290 Вт). Температура нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне не должна превышать 45 ⁰С, а для оборудования с температурой внутри ниже 100 ⁰С не должна быть более 35 ⁰С.

Защита от ИКИ

Промышленная теплозащита достигается  максимальной автоматизацией технологических процессов с  исключением ручного труда и выводом работающих из «горячих» зон, оптимальным размещением оборудования и рабочих мест, применением средств коллективной и индивидуальной защиты.

Для защиты от лучистых тепловых воздействий  применяют следующие коллективные теплозащитные средства: теплоизоляция поверхностей источников излучения, экранирование источников либо рабочих мест, воздушное душирование, радиационное охлаждение, мелкодисперсное распыление воды и вентиляция или кондиционирование воздуха.

В тех случаях, когда нормативные  условия трудовой деятельности не могут  быть обеспечены конструкцией оборудования, организацией производства, архитектурно-планировочными решениями и средствами коллективной защиты, следует применять средства индивидуальной защиты от инфракрасного излучения согласно ГОСТ 12.4.221-20002.

Выбор теплозащитных средств в  каждом отдельном должен осуществляться по максимальным значениям эффективности с учетом требований эргономики, технической эстетики, безопасности для данного процесса и вида работ и технико-экономического обоснования. Установленное на производстве защитное устройство должно быть удобным для обслуживания: не затруднять осмотр, чистку, смазывание агрегатов, гарантировать безопасность работы, обладать необходимой прочностью, легкостью изготовления и монтажа, иметь минимальные эксплуатационные расходы.

Эффективность защиты от теплового  излучения является долей задерживаемой теплоты и определяется по формуле:

η = ( I₁- I₂ )/I₁

где I₁ и I₂ – интенсивности облучения на рабочем месте соответственно до и после установки защитного устройства.

Задание I. Исследование изменения интенсивности излучения в зависимости от расстояния до источника.

1.Установить головку измерителя  теплового потока в штативе,  выдвинув её относительно стойки на 10 см.

2. Измерить интенсивность теплового  потока I в 5÷6 точках на различном удалении от источника L, перемещая вдоль линейки штатив с измерительной головкой прибора.

3. Определить норму теплового  излучения применительно к условиям  выполняемой работы.

4. Результаты замеров занести  в первую строку табл.1

5. Построить график зависимости I=f(L). Сделать выводы, объяснить характер кривой.

Задание II. Исследование эффективности применения различных экранов.

1.Поочереди установить между  источником и измерительным элементом  защитные экраны и определить  интенсивность излучения на различном  удалении от источника ИКИ.  При этом экран предварительно  необходимо прогреть в течение 2÷3 мин. Результаты занести в табл. 1.

2. Оценить эффективность защитного  действия экранов по зависимости η=(I₁-I₂)/I₁.

3. Построить графики зависимостей I=f(L) для различных видов защитных экранов. Сделать выводы.

Таблица 1

№ п/п	Вид защитного экрана	Интенсивность ИКИ I (Вт/м2) на расстоянии L (см) от источника						Норма ИКИ (ГОСТ 12.1.005-88)	Эффективность экранирования
		30	40	50	60	70	80
1	Без экрана	1200	1100	915	760	645	555	75 Вт/кв.м
2	Цепной экран	580	535	455	400	352	325		47,92
3	Асбест	288	285	265	252	243	235		67,99
4	Алюминий	350	328	290	265	250	241		65,38
5	Ткань	403	375	320	282	260	245		62,63

 

 

Вывод: Чем меньше расстояние от источника излучения, тем больше интенсивность ИКИ. Лучший представленный защитный экран – асбестовый, его эффективность = 68%, а наименьшей защитой обладает цепной экран, его эффективность = 48% .