Защита от теплового излучения в металлургических производствах. Тепловое излучение и защита от него

Тепловое излучение - электромагнитное излучение со сплошным спектром, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии (в отличие, например, от люминесценции, возникающей за счёт внешних источников энергии).

Тепловое излучение - один из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (теплопроводность, конвекция, излучение), которое осуществляется при помощи электромагнитных волн.

При длительном воздействии высокой температуры и лучистой энергии температура тела человека может повыситься на 1-2°С. Из организма тогда усиливается выделение пота, причем пот содержит значительное количество поваренной соли, вследствие чего происходит обеднение крови солью и самочувствие человека ухудшается. При прекращении работы и переходе в помещение с нормальной температурой спустя 20-30 мин. Восстанавливается нормальное самочувствие.

В довольно редких случаях, когда перегрев достигает 40,5°С и выше и организм не в состоянии справиться с ним и нарушениями, которые перегрев вызывает, может наступить тепловой удар. Человек тогда впадает в чрезвычайно болезненное состояние, которое при определенных условиях может привести к смерти.

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать:

35 Вт/м 2 при облучении 50% поверхности тела и более;

70 Вт/м 2 - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50% и более;

100 Вт/м 2 - при облучении не более 25% поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, «открытое» пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м 2 , при этом облучению не должно подвергаться более 25%) поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

К числу мероприятий, способных ослабить вредное действие теплового излучения, относятся:

а) механизация работ, направленная на то, чтобы работники меньше подвергались тепловому облучению;

б) устройство у тепловыделяющих производственных источников цепных или водяных завес;

в) применение экранов из материалов, обладающих малой теплопроводностью;

г) осуществление аэрации горячих цехов;

д) устройство специальных комнат отдыха, а также душей, снабжение работников подсоленной газированной водой (3 г соли на 1 л воды);

е) применение такой организации труда, которая допускает чередование лиц, работающих в сильно облучаемых местах;

ж) обязательное применение специальных очков для защиты от инфракрасного излучения и особых стекол для предотвращения воздействия ультрафиолетовых лучей.

Для улучшения теплоотдачи обычно нет необходимости создавать определенные метеорологические условия во всем объеме горячего цеха; такие условия обеспечиваются на отдельных рабочих местах. Это осуществляется путем создания оазисов и душей. Воздушный оазис - огороженный с боков щитами и открытый сверху объем в цехе, куда подается охлажденный воздух. Воздушный душ подает на рабочее место через воздухораспределитель воздух, имеющий заданные параметры.

При температуре в помещении выше 28°С и, интенсивности облучения 210 Вт/м2 необходимое охлаждение воздуха достигается введением в воздушную струю распыленной воды. Такой душ называют водо-воздушным.

Индивидуальная защита в горячих цехах достигается спецодеждой, выполненной из невоспламеняемого, стойкого против воздействия лучистой теплоты, прочного, мягкого и воздухопроницаемого материала. В зависимости от требований защиты костюм выполняется из сукна, брезента, синтетического волокну, химически обработанных с металлическим покрытием тканей. Под пневматический комбинезон подается воздух из шлангового прибора пли от сети сжатого воздуха.

Голову от перегревов и ожогов защищают шляпой из войлока, фетра или грубошерстного сукна. Костюм дополняет специальная, стойкая к повышенной температуре и облучению обувь и рукавицы.

Глаза от воздействия лучистой энергии защищают очками со светофильтрами, спектральное поглощение которых соответствует спектру лучистого потока. Очки крепятся к козырьку или полям головного убора.

На горячих производствах существенное значение имеет питьевой режим и режим отдыха. Для восстановления водного баланса в организме рабочих снабжают подсоленной (0,2% поваренной соли), газированной водой из расчета 4-5 л на человека в смену.

Такая вода хорошо утоляет жажду, так как при добавлении соли ткани организма лучше удерживают воду.

При работах с высокой концентрацией излучаемой теплоты в течение смены устраиваются перерывы, частота и длительность которых определяется условиями и тяжестью работы. Во время перерывов рабочие отдыхают в специально оборудованных местах отдыха-закрытых кабинах или огороженных местах, где обеспечивается заданный благоприятный микроклимат.

Лабораторная работа №7

Оценка эффективности экранов для защиты от теплового излучения

Цель работы

Определение интенсивности теплового облучения на рабочем месте и оценка эффективности защитных экранов.

1. Измерить интенсивность теплового облучения на разных расстояниях от источника излучения:

а) при отсутствии защитных экранов;

б) при наличии защитного теплопоглощающего экрана - цепной завесы;

в) при наличии защитного теплоотводящего экрана - водяной завесы.

2. Измерить температуру источника излучения.

Тепловое излучение и защита от него

Процессы теплопередачи имеют широкое распространение в тепловой и атомной энергетике, ракетно-космической технике, металлургии, химической технологии, светотехнике, гелиотехнике и др.

Перенос теплоты от нагретых тел в окружающем пространстве осуществляется по законам теплопроводности, конвективного теплообмена и теплообмена излучением.

В отличие теплопроводности и конвекции, где плотность теплового потока зависит от температуры в первой степени, перенос энергии излучением определяется четвертой степенью абсолютной температуры. Вследствие этого при высоких температурах основным видом переноса теплоты является излучение.

При температурах 500°С около 60-90% всей теплоты, выделяемой производственным оборудованием и материалами, распространяется в окружающем пространстве путем излучения. При этом энергия излученияпроходит воздушную среду практически без потерь, снова превращаясь в тепловую энергию облучаемых тел.

Основополагающие законы теплового излучения были установлены физиками в конце 19 века и носят их имена.

Закон Стефана-Больцмана выражает зависимость плотности теплового излучения абсолютно черного тела от абсолютной температуры в четвертой степени

С = s Т 4 = С о (Т/100) 4 , (1)

где s, С о - постоянная и коэффициент излучения абсолютно черного тела (С о = 10 8 s = 5,67 [ Вт/м 2 К 4 ]). На практике приходится иметь дело с серыми телами, для них закон Стефана-Больцмана имеет вид:

Е i = e i e = С (Т/100) 4 , (2)

где e i =E i /e - степень черноты i-го тела (0 < e < 1),

С - коэффициент излучения серого тела [Вт/м 2 К 4 ].

3акон Планка устанавливает связь спектральной плотности теплового излучения абсолютно черного тела I o l [Вт/м 2 ], с длиной волны излучения [м] и абсолютной температурой тела:

I o l = C 1 l -5 / [ ехр (С 2 /lТ) - 1] . (3)

В этом выражении: C 1 =3,74×10 -18 [Вт/м 2 ] и С 2 =1,44×10 [м×К] - постоянные излучения.

Графически закон Планка представлен на рис.1.

В.Вин в 1893 году установил, что произведение абсолютной температуры тела на длину вечны максимальной энергии теплового излучения есть величина постоянная:

Тl MAX = 2,898 [м×К]. (4)

Это выражение получило название закона смещения Вина: с ростом температуры максимум спектральной плот-ности потока излучения смещается в коротковолновую область.

Расчет теплообмена излучением между двумя телами является сложной задачей. В общем случае поток энергии между телами определяется температурами тел, их формами, размерами и состоянием поверхностей, взаимным расположением в пространстве и расстоянием между ними. Аналитически эту зависимость можно представить в виде:

Q 1,2 = e пр С S 1 [(T 1 /100) 4 - (Т 2 /100) 4 ] j 1,2 , (5)

где e пр =[ l/e 1 + (S 1 /S 2) (1/e 2 -1)] - приведенная степень черноты двух тел;

S 1 , S 2 - площади поверхностей теплоизлучающего и теплопринимающего тел [м 2 ];

j 1,2 = Q 2 /Q 1 - коэффициент облученности, показывающий какая доля энергии излучения первого тела (Q 1) попадает на второе тело (Q 2). Коэффициент облученности можно рассчитать по законам геометрической оптики или взять из справочной литературы.

При длительном пребывании человека в зоне лучистого потока теплоты происходит нарушение теплового баланса в его организме, что может вызвать заболевание, называемое тепловой гипотермией (перегревом). В нормальных условиях в организме человека поддерживаются стабильные и постоянные условия для функционирования биологических клеток. Это явление называется гомеостазом. Одним из механизмов гомеостаза является система поддержания постоянства внутренней температуры тела человека. Если гомеостатическая система поддержания постоянства температуры организма не справляется с рассеянием избыточного поступающего тепла наступает гипотермия. При этом нарушаются и другие защитные гомеостатические функции организма. Поэтому это заболевание характеризуется не только повышением температуры тела, но и обильным потоотделением, значительным учащением пульса и дыхания, резкой слабостью, головокружением, изменением зрительных ощущений, шумом в ушах и, зачастую, потерей сознания.

Гомеостатические системы поддержания стабильности жизнедеятельности организма связаны между собой и помогают друг другу преодолевать отрицательные внешние воздействия иногда заменяя вышедшие из строя. Поэтому даже при уровнях теплового излучения, не вызывающих гипотермию наблюдается ослабление внимания, замедление реакций, ухудшение координации движений, что в свою очередь приводит к снижению производительности труда.

Тепловой эффект воздействия облучения зависит от многих факторов. Интенсивность облучения менее 700 Вт/м не вызывает у человека неприятного ощущения, если действует несколько минут; свыше 3500 Вт/м - уже через 2 с вызывает жжение, а через 5 с возможен тепловой удар. Производственные источники по характеру спектрального излученияусловно можно разделить на четыре группы:

1) с температурой излучающей поверхности до 500 °С (паропроводы, сушильные установки, низкотемпературные аппараты, наружная поверхность различных печей и др.); их спектр содержит длинные инфракрасные лучи (длина волны 3,7 - 9, 3 мкм);

2) с температурой поверхности от 500 до 1300 °С (открытое пламя, открытые проемы нагревательных печей и топок, нагретый металл - слитки, заготовки, расплавленные чугун и бронза и др.); их спектр содержит преимущественно инфракрасные лучи (1,9-3,7 мкм), но появляются и видимые лучи;

3) с температурой 1300-1800 °С (открытые проемы плавильных печей, расплавленная сталь и др.); их спектр содержит как инфракрасные лучи вплоть до коротких (1,2-1,9 мкм), так и видимые большой яркости;

4) с температурой выше 1800 °С (пламя электродуговых печей, сварочных аппаратов и др.) их спектр излучения содержит наряду с инфракрасными (0,8-1,2 мкм) и видимыми (0,4-0,8 мкм) также и ультрафиолетовые лучи.

Существуют следующие способы защиты от вредного воздействия теплового излучения: тепловая изоляция нагретых поверхностей, экранирование источников теплового излучения, применение воздушного душирования, удаление от источника теплового излучения (дистанционное управление), сокращение времени пребывания в зоне воздействия теплового излучения, использование средств индивидуальной защиты (защитные очки, маски, одежда).

Наиболее распространенным и эффективным способом защиты от теплового излучения является экранирование - создание определенного термического сопротивления на пути теплового потока в виде экранов различных конструкций (жестких глухих, сетчатых, полупрозрачных водяных, воздушно-водяных и др.). Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. В свою очередь, по степени прозрачности они делятся на три класса: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные. К теплоотражающим экранам относятся жесткие глухие преграды, изготовленные из материалов с высокой степенью отражения такие, как алюминий листовой, белая жесть, альфоль (алюминиевая фольга), а также закаленные стекла с пленочным покрытием. В последнее время получила распространение вакуумно-многослойная изоляция, изготовленная из множества полированных металлических пластин с зазорами, из которых откачен воздух. Эти экраны отличает высокая эффективность (отражается до 58% излучения), малая масса, экономичность. Однако, эти экраны не выдерживают высоких механических нагрузок, эффективность их существенно снижается при отложении на них пыли, при окислении.

В настоящее время нашли широкое применение экраны, выполненные из металлической плотной сетки или из металлических мелких цепей, подвешенных против излучающего проема в один или несколько рядов. Хотя цепные экраны не могут защищать от излучения так хорошо, как глухие (цепные завесы снижают тепловой поток на 60-70%), их применение в ряде случаев оправдано, поскольку они позволяют наблюдать за ходом технологического процесса.

Теплоотводящие экраны (водяные и вододисперсные завесы) применяют в тех случаях, когда через экран необходимо вводить инструмент или заготовки. Коэффициент эффективности водяных завес в значительной степени зависит от спектрального состава излучения м толщины слоя и может достигать 80%. Экраны в виде водяной пленки, стекающей по стеклу более устойчивы по сравнению со свободными водяными завесами. Их эффективность порядка 90%.

В определении оптимальных условий защиты от теплового излучения важное значение имеет характер его спектрального состава, так как материал экрана должен поглотить или отразить лучи, несущие максимум энергии. Как видно из рис.2 для организации эффективной защиты от теплового излучения необходимо устранить в лучистом потоке по возможности наибольший диапазон длинноволнового излучения, которое хорошо поглощается поверхностью кожи человека.

Вода является активным поглотителем инфракрасных лучей. Наиболее сильное поглощение отмечается в зоне лучей с длиной волны l=1,5-6,0 мкм.

Слой воды толщиной 1мм полностью поглощает участок спектра с l= 3 мкм, а слой 10 мм - тепловой поток с длиной волны l= 1,5 мкм.

Таким образом, слой воды, применяемый в защитных экранах, должен иметь толщину порядка нескольких мм, при этом однако коротковолновое излучение высокотемпературных источников не будет поглощено, что проявляется, например, в видимости светового излучения: являющегося коротковолновой части теплового излучения. Поэтому тонкие водяные завесы эффективны в основном для экранирования излучений от низкотемпературных источников (до 800 °С).

Интенсивность теплового облучения Е [Вт/м 2 ], которому подвергается человек применительно к условиям данного лабораторного стенда, можно оценить по приближенной формуле:

Е 0 =0,91S[(T изл /100) 4 -(T обл /100) 4 ]/L 2 , (6)

где S - площадь излучающей поверхности, м 2 ;

Т изл - температура излучающей поверхности, К;

Т обл - температура облучаемой части тел, К (для приближенного расчета можно принять Т обл = 309 К, то есть =36 °С);

L - расстояние от источника излучения, м.

Формула (6) верна при условии L ³ .

Расчет интенсивности облучения при наличии водяной завесы построен на принципе ослабления лучистого потока при прохождении через мутную среду с определенным оптическим показателем.

Уравнение поглощения лучистой энергии какой-либо средой имеет вид

Е= E o exp(-dd), (7)

где Е, Е о - интенсивность теплового облучения в данной точке при наличии и отсутствие завесы соответственно, Вт/м 2 ;

d - опытный коэффициент ослабления потока излучений мутной средой, равный для водяной завесы 1,3 мм -1 ;

d - толщина завесы, мм (при работе принять = 1мм).

В плоско-параллельной системе тел и экранов легко получается формула для определения снижения интенсивности лучистого теплообмена. В этом случае между двумя телами со степенью черноты e= e 1 = e 2 за счет установки между ними экранов со степенью черноты e э #e теплообмен уменьшается:

Е экр / Е 1,2 = . (8)

Коэффициент эффективности защитного теплового экрана в общем случае можно рассчитать по формуле:

h = (Е о - Е э) / Е о, (9)

где Е о и Е э - соответственно интенсивность облучения в данной точке при отсутствии и наличии экрана, Вт/м 2 .

Основным путем оздоровления труда в горячих цехах, где инфракрасное излучение – основной компонент микроклимата, является изменение технологических процессов в направлении ограничения источников тепловыделений и уменьшении времени контакта работающих с ними. Дистанционное управление процессом увеличивает расстояние между рабочим и источником тепла и излучения, что снижает интенсивность влияющей на человека радиации. Важное значение имеют теплоизоляция поверхности оборудования; устройство защитных экранов, покрытых теплоизоляционными материалами, ограждающих рабочих от лучистого и конвекционного тепла, водяные и воздушные завесы; укрытие поверхности нагревательных печей полыми экранами с циркулирующей в них проточной водой снижает температуру воздуха на рабочем месте и полностью устраняет инфракрасные излучения.

Средства коллективной защиты работающих от тепловых излучений представлены на рис. 86.

Мастичная теплоизоляция достигается нанесением на горячую поверхность изоляционной мастики. Мастичную изоляцию можно применять на объектах любой конфигурации. В качестве оберточной изоляции используют асбестовую ткань, минеральную вату, войлок. Наиболее пригодна оберточная изоляция для трубопроводов. Засыпная изоляция используется при прокладке трубопроводов в каналах, где требуется большая толщина изоляционного слоя. Она достигается применением молотого диатомита, перлита и т.п.

Смешанная теплоизоляция состоит из нескольких слоев. В первом слое обычно устанавливают штучные изделия. Наружный слой изготавливают из мастичной или оберточной изоляции. Целесообразно устанавливать алюминиевые кожухи снаружи теплоизоляции. Затраты на устройство кожухов быстро окупаются вследствие уменьшения тепловых потерь на излучение и повышения долговечности изоляции под кожухом.

Рис. 86. Классификация средств промышленной теплозащиты

В основе расчета теплоизоляции лежит допустимая величина тепловых потерь.

Наиболее распространенным и эффективным способом защиты от инфракрасного (теплового) излучения является экранирование. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты людей и рабочих мест от воздействия лучистого тепла.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие. Это деление в известной степени является условным, 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.

Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. Они выполняются из металла, могут быть водоохлаждаемые и футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза). Для теплоотражающих экранов материалом служат листовой алюминий, оцинкованная сталь, белая жесть, алюминиевая фольга (альфоль), укрепляемые на несущем материале – картоне, сетке и т.п. Снижение температуры теплоотражающего экрана оценивают по коэффициенту экранирования , где и – температура у источника и на обратной стороне экрана соответственно.

где a – коэффициент теплопоглощения экрана; Р –интенсивность облучения, Вт/м 2 ;
α – удельная теплоотдача экрана, Вт/(м 2 · °С).

Эффективность теплозащиты таких экранов достигает 80–98%.

В теплопоглощающих экранах применяют материалы с большим термическим сопротивлением (огнеупорный кирпич, асбестовые щиты на металлической сетке или листе и т.п.), вследствие чего температура наружной поверхности резко уменьшается. Эффективность экранирования можно оценить по формуле

где Р и Р 0 – мощность лучистого потока в точке пространства при наличии и отсутствии экрана; δ – коэффициент ослабления; l – толщина экрана.

К теплоотводящим экранам относятся экраны, от которых тепло отводится водой. Они представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. Они могут применяться при любых интенсивностях излучения. Расчет экрана основан на определении температуры внутренней и наружной поверхности экрана с учетом ограничений на температуру наружной поверхности (≤ 45 o C).

В зависимости от возможности наблюдения за рабочим процессом экраны можно разделить на три типа:

- непрозрачные (металлические, альфолевые, футерованные, асбестовые и др.), где поглощаемая энергия, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию;

- прозрачные (силикатное, кварцевое, органическое, металлизированное стекло, а также пленочные водяные завесы свободные и стекающие по стеклу, вододисперсные завесы), где излучение, взаимодействуя с веществом экрана, минует стадию превращения в тепловую энергию и распространяется внутри экрана по законам геометрической оптики, что и обеспечивает видимость через экран;

- полупрозрачные (металлические сетки, цепные завесы, экраны из стекла и др.), где объединяются свойства прозрачных и непрозрачных экранов

Местную приточную вентиляцию широко используют для создания требуемых параметров микроклимата в ограниченном объеме, в частности, непосредственно на рабочем месте. Это достигается созданием воздушных оазисов, воздушных завес и воздушных душей.

Воздушные оазисы создаются в отдельных зонах рабочих помещений с высокой температурой. Для этого небольшую рабочую площадь закрывают легкими переносными перегородками высотой в 2 м и в огороженное пространство подают прохладный воздух со скоростью 0,2–0,4 м/с.

Воздушные завесы создают для предупреждения проникновения в помещение наружного холодного воздуха (нагретого), а также на постоянные рабочие места, расположенные вблизи ворот, дверей, технологических проемов. Скорость выпуска воздуха из щелей воздушной завесы 8–15 м/с.

Воздушные души применяют в горячих цехах на рабочих местах, находящихся под воздействием лучистого потока теплоты большой интенсивности (более 350 Вт/м 2 ). Воздушное душирование осуществляется свободными и полуограниченными струями, создаваемые воздухораспределителями. Скорость движения воздуха в струе 1–3,5 м/с, температура в струе 17–28°С. К воздуху можно подмешивать мылкораспыленную воду (водовоздушный душ).

В целях исключения или снижения воздействия тепловых излучений на организм человека (при облучении свыше 100 Вт/м 2) применяются средства индивидуальной защиты. Защита достигается снабжением работающих спецодеждой, выполненной из невоспламеняемого, стойкого против теплового излучения воздухонепроницаемого материала (сукно, брезент, ткань с металлическим покрытием). Для защиты глаз используют маски, щитки и очки со специальными светофильтрами.

В производственной обстановке рабочие, находясь вблизи расплавленного или нагретого металла, пламени, горячих поверхностей и т. п., подвергаются действию тепла, излучаемого этими источниками. В результате поглощения падающей энергии повышается температура кожи и глубже лежащих тканей на облучаемом участке.

Действие лучистого тепла не ограничивается изменениями, происходящими на облучаемом участке кожи, — на облучение реагирует весь организм. Под влиянием облучения в организме происходят биохимические сдвиги, наступают нарушения сердечно-сосудистой и нервной систем. Длительное воздействие инфракрасных лучей с длиной волны 0,72—1,5 мкм (лучи Фохта) вызывает катаракту глаз (помутнение хрусталика).

Лучистое тепло, кроме непосредственного воздействия на рабочих, нагревает окружающие конструкции (пол, стены, перекрытие, оборудование), в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается, что также ухудшает условия работы.

У большинства производственных источников максимум излучаемой энергии приходится на длинноволновую часть спектра (инфракрасные лучи длиной волны λ > 0,78 мкм).

При проектировании новых производств с источниками теплового облучения необходимо знать, какое тепловое облучение будет действовать на рабочих.

Порядок расчета теплового облучения на рабочем месте следующий.

Определяют интенсивность облучения на рабочем месте, зная источник излучения и расстояние до работающего, в ккал/м2ч:

Еобл = С0 [(Т/100) 4 - A ] εпрφ cos α,

где С0 — коэффициент, зависящий от физических свойств излучающей поверхности; Т — температура излучающей поверхности; А — величина, учитывающая излучение при нормальных условиях (А = 85 — для кожи человека и хлопчатобумажной ткани; А = 110 — для сукна); εпр — приведенная степень черноты, учитывающая неполное поглощение лучистой энергии реальными (серыми)

телами и отраженные потоки εпр=1/((1/ε1)+(1/ε2)-1), где ε1 и ε2 — степень черноты излучающего тела и облучаемого человека; φ — коэффициент облученности, показывающий, какая часть лучистого потока от излучающего тела попадает на тело человека; этот коэффициент зависит от относительного расстояния i = l/a (I — расстояние

от источника излучения до человека; а — сторона квадрата или эквивалентный размер излучателя); при близком расположении человека к источнику φ = 1; обычно φ < 1 (определяется по справочникам); а — угол между нормалью к излучающей поверхности и направлением от центра излучающей поверхности к рабочему месту.

Подсчитанную величину интенсивности облучения сравнивают с допустимой по нормам (E0бл < 300 ккал/м2*ч). Если E0бл > > 300 ккал/м2*ч, то возникает необходимость в проведении мероприятий по уменьшению действия излучения на работающих.

Интенсивность облучения рабочих в ряде случаев составляет значительную величину (до 3000—6000 ккал/м2 ч и даже более), и в этих случаях лучистое тепло становится основным вредным производственным фактором. Способы защиты от лучистого тепла следующие: теплоизоляция горячих поверхностей, экранирование тепловых излучений, применение воздушного душирования, применение защитной одежды, организация рационального отдыха. Теплоизоляция является эффективным мероприятием не только по уменьшению интенсивности теплового излучения от нагретых пoверхностей, но и общих тепловыделений, а также для предотвращения ожогов при прикосновении к этим поверхностям. По действующим санитарным нормам температура нагретых поверхностей оборудования (например, печей) и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45° С.

Для теплоизоляции применяют самые разнообразные материалы и конструкции (специальные бетоны и кирпич, минеральную и стеклянную вату, асбест, войлок и т. д.).

Наиболее распространенным и эффективным способом защиты от излучения является экранирование. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты рабочих мест от воздействия лучистого тепла.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие. Это деление в известной степени 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: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.

Материалами для теплоотражающих экранов служат листовой алюминий, белая жесть, альфоль (алюминиевая фольга), укрепляемые на несущем материале — картоне, сетке и т. п.

В теплопоглощающих экранах применяют материалы с большим термическим сопротивлением (асбестовые щиты на металлической сетке или листе, огнеупорный кирпич и т. д.), вследствие чего температура наружной поверхности резко уменьшается.

Теплоотводящие экраны представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. Они могут применяться при любых интенсивностях излучения.

К полупрозрачным теплопоглощающим экранам относятся металлические сетки (размер ячейки 3—3,5 мм), цепные звенья, армированное стекло. Такие экраны уступают по эффективности сплошным экранам, поэтому их применяют при интенсивности излучения менее 1000 ккал/м2-ч.

Металлические сетки, орошаемые водой, являются теплоотводящими экранами, применяют их также при небольших интенсивностях излучения.

Для прозрачных экранов используют силикатное, кварцевое или органические стекло, тонкие (до 2 нм) металлические пленки на стекле.

Наибольшее распространение получили водяные завесы, устраиваемые у рабочих окон печей в том случае, когда через экран необходимо вводить инструмент, заготовки и т. д.

При выполнении трудоемких работ правильная организация отдыха имеет большое значение для восстановления работоспособности. Для рабочих устраивают специальные места отдыха, расположенные недалеко от места работы, но в то же время достаточно удаленные от источников излучения^ снабженные вентиляцией, питьевой водой и т. д.

Защита человека от избыточного теплового излучения осу­ществляется по следующим направлениям: теплоизоляция нагретых поверхностей, экранирование теплового излучения, использование воздушного дублирования, использование защитной одежды.

Теплоизоляция позволяет не только уменьшить величинуинтенсивности излучения на рабочем месте, но и уменьшить тепловыделения в рабочую зону, а также исключить возможность ожо­гов при прикосновении к нагретым поверхностям.

Согласно санитарным нормам (СН 245-71), температура по­верхностей машин, механизмов и прочего производственного оборудования, с которым возможен контакт рабочего, должка иметь температуру не выше +45°С.

Наиболее распространенным и эффективным способом защиты от излучения является экранирование. Экраны применяюткак для экранирования источников, так и дня зашиты рабочего места. По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие.

В качестве материалов для теплоотражающих экранов исполь­зуются листовой алюминий, белая жесть, алъфоль (алюминиевая фольга) и другие материалы, имеющие хорошие отражательные способности.

Материалом для теплопоглощающих экранов служат вещества с достаточно высоким термическимсопротивлением -асбест, огнеупорный кирпич, минеральная вата и т. д. К теплопоглощающим относятся также экраны в виде цепных звеньев. Такой экран ус­тупает по эффективности сплошным и поэтому используется,какправило, при интенсивности излучения до 1160 Вт/м 2 , но остав­ляет открытым доступ в рабочее пространство печи.

Теплоотводящие экраны представляют собой различные кон­струкции, охлаждаемые, как правило, водой. Используются при любых интенсивностях излучений. Наиболее простым по съеме и распространенными в практике являются экраны в виде водяной завесы, встраиваемой у рабочих окон печей.

При относительно небольших интенсивностях излучений (до 2320 Вт/м 2) с целью сохранения теплового баланса в организме человекаи, как следствие его полной трудоспособности, исполь­зуется воздушное душирование или обдувание на рабочем месте от переданных или стационарных вентиляционных установок.

Скорости подаваемого потока воздуха в зависимости от ка­тегории работы, времени года, температуры воздуха и величины интенсивности излучения (при нормальной относительной влажности = 40-60 % и барометрическом давлении 1013 гПА приве­дены в СН 245-71).

Результаты экспериментальных

Исследований

	Экранирование цепями	Водяная завеса	Стекло
Без экрана	1 экран	2 экрана	3 экрана	Без завесы	С завесой
Кал/см 2 мин	0,8	0,6	0,5	0,4	0,8	0,4	0.2
Вт/м 2
Эффективность экранирования, %	–		37,5		–
Допустимое время облучения		Переносимо в течении раб дня и более	Переносимо в течении раб дня и более	Порог чувствительности
Длина волны излучения с max энергии l MAX = 3,25 мкм
Температура источника в 0 С Т = 893,46
Допустимое значение облученности в Вт/м 2 [Е Р.М. ] = 330

По результатам исследований можно судить о необходимости экранирования теплового излучения при действии его на человека, условно находящего в лаборатории в 30 см от источника. Как видно, без экрана тепловое излучение будет выше допустимого значения, что неблагоприятно сказывается как на здоровье самого рабочего, так и на его труде. Допустимое значение облученности удовлетворяется и при экране из трёх цепей, а также при экране из сплошного стекла. Также можно сделать вывод, что для экранирования теплового излучения целесообразней применять экран из стекла.