Даются разъяснения по вредному воздействию теплового излучения их нормированию и методам определения. Лабораторная работа Защита от теплового излучения Цель работы – практическое ознакомление с теорией теплового инфракрасного излучения физической сущностью и инженерным расчетом теплоизоляции; с приборами для измерения тепловых потоков нормативными требованиями к тепловому излучению провести измерения интенсивности тепловых излучений в зависимости от расстояния до источника; ознакомление действием теплового излучения на человека; ...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра электротехники и электроники

ЗАЩИТА ОТ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по лабораторной работы по курсу БЖД

Набережные Челны

2006

УДК

Защита от теплового излучения: Методические указания к лабораторной работе по БЖД /Составители: И.М.Нуриев, Г.Ф.Юсупова Набережные Челны: КамПИ; 2004. – 15с.

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей дневной и заочной формы обучения. Даются разъяснения по вредному воздействию теплового излучения, их нормированию и методам определения. Предлагается порядок проведения эксперимента и оформление полученных результатов.

Рецензент: док. технических наук, профессор кафедры МиТЛП Н.Н.Сафронов.

Печатается по решению научно-методического совета Камского государственного политехнического института.

Лабораторная работа

Защита от теплового излучения

Цель работы – практическое ознакомление с теорией теплового (инфракрасного) излучения, физической сущностью и инженерным расчетом теплоизоляции;

С приборами для измерения тепловых потоков, нормативными требованиями к тепловому излучению, провести измерения интенсивности тепловых излучений в зависимости от расстояния до источника;

Ознакомление действием теплового излучения на человека;

Научится оценивать эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов и воздушной завесы.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Лучистый теплообмен между телами представляет собой процесс распространения внутренней энергии, которая излучается нагретыми телами в виде электромагнитных волн в видимой и инфракрасной (ИК) области спектра. Длина волны видимого излучения – от 0,38 до 0,77 мкм, инфракрасного – более 0,77 мкм. Такое излучение называется тепловым (воспринимается человеком в виде тепла и имеет длину волн  = 0,78 - 1000 мкм) или лучистым излучением.

Воздух прозрачен (диатермичен) для теплового излучения, поэтому при прохождении лучистого тепла через воздух температура его не повышается. Тепловые лучи поглощаются предметами, нагревают их и они становятся излучателями тепла. Воздух, соприкасаясь с нагретыми телами, также нагревается и температура воздушной среды в производственных помещениях возрастает.

Интенсивность обмена тепловым излучением может быть определена по формуле Стефана - Больцмана:

(1)

где - интенсивность обмена тепловым излучением, Вт/м 2 ;

Площадь излучающей поверхности, м 2 (ориентировочно – 1,8 м 2 );

Температура излучающей поверхности, К;

Расстояние от излучающей поверхности, м.

Из формулы (1) следует, что количество лучистой теплоты, поглощаемого телом человека, зависит от температуры источника излучения, площади излучающей поверхности и квадрата расстояния между излучающей поверхностью и телом человека.

Тепловой обмен организма человека с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла (термогенезом) в результате жизнедеятельности организма и отдачей им этого тепла во внешнюю среду.

Отдача теплоты осуществляется, в основном, тремя способами: конвекцией, излучением и испарением.

Передача теплоты ИК излучением является наиболее эффективным способом теплоотдачи и составляет в комфортных метеоусловиях 44 – 59% общей теплоотдачи. Тело человека излучает в диапазоне длин волн от 5 до 25 мкм с максимумом энергии на длине волны  max = 9,3 мкм согласно закону Вина:

где С = 2880 мкм * К – постоянная величина, Т = 273,16 + t  С – температура в К (Кельвин); t  С = 36,6  С – температура тела человека в  С (Цельсий).

В производственных условиях, когда работающий человек окружен предметами, имеющими температуру, отличную от температуры тела человека, соотношение способов теплоотдачи может существенно изменяться. Отдача человеческим телом теплоты во внешнюю среду возможна лишь тогда, когда температура окружающих предметов ниже температуры тела человека. В обратном случае, направление потока лучистой энергии меняется на противоположное, и уже тело человека будет получать извне дополнительную тепловую энергию. Воздействие ИК лучей приводит к перегреву организма и тем быстрее, чем больше мощность излучения, выше температура и влажность воздуха в рабочем помещении, выше интенсивность выполняемой работы.

ИК – излучение, помимо усиления теплового воздействия окружающей среды на организм работающего, обладает специфическим влиянием. С гигиенической точки зрения важной особенностью ИК – излучения является его способность проникать в живую ткань на разную глубину.

Лучи длинноволнового диапазона (от 3мкм до 1мм) задерживаются в поверхностных слоях кожи уже на глубине 0,1 – 0,2 мм. По этому их физиологическое воздействие на организм проявляется, главным образом, в повышении температуры кожи и перегреве организма.

Лучи коротковолнового диапазона (от 0,78 до 1,4мкм) обладают способностью проникать в ткани человеческого организма на несколько сантиметров. Такое ИК - излучение легко проникает через кожу и черепную коробку в мозговую ткань и может воздействовать на клетки головного мозга, вызывая его тяжелые поражения. В частности, ИК - излучение может привести к возникновению специфического заболевания – теплового удара, проявляющегося в головной боли, головокружении, учащении пульса, ускорении дыхания, падении сердечной деятельности, потере сознания и др.

При облучении коротковолновыми ИК - лучами наблюдается повышение температуры легких, почек, мышц, и других органов. В крови, лимфе, спинномозговой жидкости появляются активные специфические биологические вещества, наблюдаются нарушения обменных процессов, изменяются функциональное состояние центральной нервной системы.

Интенсивность теплового облучения человека регламентируется, исходя из субъективного ощущения человеком энергии облучения. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов не должна превышать: 35 Вт/м 2 при облучении более 50% поверхности тела; 70 Вт/м 2 при облучении от 25 до 50% поверхности тела; 100 Вт/м 2 – при облучении не более 25% поверхности тела. От открытых источников (нагретые металл и стекло, открытое пламя) интенсивность теплового облучения не должна превышать 140 Вт/м 2 при облучении не более 25% поверхности тела и обязательном использовании средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Нормы ограничивают также температуру нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне, которая не должна превышать 45  С, а для оборудования, внутри которого температура близка к 100  С, температура на его поверхности должна быть не выше 35  С.

В производственных условиях не всегда возможно выполнить нормативные требования. В этом случае должны быть предусмотрены мероприятия по защите работающих от возможного перегрева: дистанционное управление ходом технологического процесса; воздушное или водо-воздушное душирование рабочих мест; устройство специально оборудованных комнат, кабин или рабочих мест для кратковременного отдыха с подачей в них кондиционированного воздуха; использование защитных экранов, водяных и воздушных завес; применение средств индивидуальной защиты; спецодежды, спецобуви и др.

Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением является экранирование излучающих поверхностей. Различают экраны трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.

В непрозрачных экранах поглощаемая энергия электромагнитных колебаний, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию. При этом экран нагревается и, как всякое нагретое тело, становится источником теплового излучения. При этом излучение поверхностью экрана, противолежащей экранируемому источнику, условно рассматривается как пропущенное излучение источника. К непрозрачным экранам относятся, например металлические (в т.ч. алюминиевые), альфолевые (алюминиевая фольга), футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза), асбестовые и др.

В прозрачных экранах 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. Так ведут себя экраны, выполненные из различных стекол: силикатного, кварцевого, органического, металлизированного, а также пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу), вододисперсные завесы.

Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Однако это деление достаточно условно, так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить теплоты. Отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какая его способность выражена сильнее.

Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов широко используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску.

Теплопоглощающими называют экраны, выполненные из материалов с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности). В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату.

В качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используются водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла (акварильные экраны), металла (змеевики) и др.

Оценить эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов можно по формуле:

(2)

где - интенсивность теплового излучения без применения защиты, Вт/м 2 ;

Интенсивность теплового излучения с применением защиты, Вт/м 2 .

При устройстве общеобменной вентиляции, предназначенной для удаления избытка явного тепла, объем приточного воздуха L пр(м 3 /ч) определяют по формуле:

(3)

где - избыток явного тепла, кДж/ч;

Температура удаляемого воздуха,  С;

Температура приточного воздуха,  С;

Плотность приточного воздуха, кг/м 3 ;

Удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг град.

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по формуле:

(4)

где - температура в рабочей зоне, которая не должна превышать установленную санитарными нормами,  С;

Температурный градиент по высоте помещения,  С/м; (обычно 0,5 – 1,5  С/м);

Расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

Высота рабочей зоны, м.

Если количество образующихся тепловыделений незначительно или не может быть точно определено, то общеобменную вентиляцию рассчитывают по кратности воздухообмена n , которая показывает, сколько раз в течении часа происходит смена воздуха в помещении (обычно n находится в пределах от 1 до 10, причем для помещений небольшого объема используются более высокие значения n ). Для удаления воздуха из помещения здание обычно оборудуются так называемыми фонарями.

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.

Воздушный оазис создают в отдельных зонах рабочих помещений с высокой температурой. Для этого небольшую рабочую площадь закрывают легкими переносными перегородками высотой 2 метра и в огороженное пространства подают прохладный воздух со скоростью 0,2 – 0,4 м/с.

Воздушные завесы создают для предупреждения проникновения в помещение наружного холодного воздуха путем подачи более теплого воздуха с большой скоростью (10 – 15 м/с) под некоторым углом навстречу холодному потоку.

Воздушные души применяют в горячих цехах на рабочих местах, находящихся под воздействием лучистого потока теплоты большой интенсивности (более 350 Вт/м 2 ).

Поток воздуха, направленный непосредственно на рабочего, позволяет увеличить отвод тепла от его тела в окружающую среду. Выбор скорости потока воздуха зависит от тяжести выполняемой работы, а также от интенсивности облучения, но она не должна, как правило, превышать 5 м/с, так как в этом случае у рабочего возникают неприятные ощущения (например, шум в ушах). Эффективность воздушных душей возрастает при охлаждении направляемого на рабочее место воздуха или же при подмешивании к нему мелко распыленной воды (водо-воздушный душ).

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

2.1 ОПИСАНИЕ СТЕНДА.

Внешний вид стенда представлен на фото.

Стенд представляет собой стол со столешницей 1, на которой размещаются бытовой электрокамин 2, индикаторный блок 3, линейка 4, стойки 5 для установки сменных экранов 6, стоика 7 для установки измерительной головки 8 измерителя тепловых потоков.

Стол выполнен в виде металлического сварного каркаса со столешницей и полкой, на которой хранится сменные экраны 6.

Бытовой электрокамин 2 используется в качестве источника теплового излучения.

Бытовой пылесос 9 используется для создания вытяжной вентиляции, воздушного душа или воздушной завесы и устанавливается под столом стенда.

Стойки 5 для установки сменных защитных экранов 6 обеспечивают их оперативную установку и замену.

Измерительная головка 8 с помощью винтов крепится к вертикальной стойке 7, которая закреплена на плоском основании 10. Вся эта конструкция может вручную перемещаться по столешнице вдоль линейки 4.

Стандартная металлическая линейка 4 предназначена для измерения расстояния от источника теплового излучения (электрокамина 2) до измерительной головки 8 и жестко закреплена на столешнице 1.

Сменные экраны 6 имеют один типоразмер. Металлические экраны выполнены в виде листов металла с направляющими. Экраны с цепями и брезентом выполнены в виде металлических рамок, в которых закреплены стальные цепи или брезент.

На столешнице закреплен удлинитель 11 для подключения к сети переменного тока электрокамина 2 и пылесоса 9.

В комплект стенда входит также кронштейн 12 для фиксации шланга 13 пылесоса на одну из стоек 5, служащих для установки сменных экранов.

2.2 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.

2.2.1. К работе допускаются студенты, ознакомленные с устройством лабораторного стенда, принципом действия и мерами безопасности при проведении лабораторной работы.

2.2.3. Запрещается прикасаться к электронагревательному элементу электрокамина.

2.2.4. После проведения лабораторной работы отключить электропитание стенда.

2.3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.

2.3.1. Подключить стенд к сети переменного тока, а источник теплового излучения к розетке пульта управления.

2.3.2. Включить источник теплового излучения (верхнюю часть) и измеритель теплового потока ИПП-2м.

2.3.3. Установить головку измерителя теплового потока в штативе таким образом, чтобы она была смещена относительно стойки на 100 мм. Вручную перемещать штатив вдоль линейки, устанавливая головку измерителя на различном расстоянии от источника теплового излучения, и определять интенсивность теплового излучения в этих точках (интенсивность определять как среднее значение не менее 5 замеров). Данные замеров занести в таблицу. Построить график зависимости среднего значения интенсивности теплового излучения от расстояния.

2.3.4. Устанавливая различные защитные экраны, определить интенсивность теплового излучения на заданных расстояниях (п.2.3.3). Оценить эффективность защитного действия экранов по формуле (2). Построить график зависимости среднего значения интенсивности теплового излучения от расстояния.

2.3.5. Установить защитный экран (по указанию преподавателя). Разместить над ним широкую щетку пылесоса. Включить пылесос в режиме отбора воздуха, имитируя устройство вытяжной вентиляции, и спустя 2-3 минуты (после установления теплового режима экрана) определить интенсивность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в п.2.3.3. Оценить эффективность комбинированной тепловой защиты по формуле (2). Построить график зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния.

По результатам измерений определить эффективность «вытяжной вентиляции» (количество уносимого пылесосом тепла). Эту же эффективность определить измеряя температуру теплозащитного экрана с помощью датчика температуры измерителя ИПП-2м в режиме с использованием «вытяжной вентиляции» и без нее.

2.3.6. Перевести пылесос в режим «воздуходувки» и включить его. Направляя поток воздуха на поверхность защитного экрана (режим «душирования»), повторить измерения в соответствии с п.2.3.5. Сравнить результаты измерений п.п.2.3.5 и 2.3.6.

2.3.7. Закрепить шланг пылесоса на одной из стоек и включить пылесос в режиме «воздуходувки», направив поток воздуха почти перпендикулярно тепловому потоку (немного навстречу) – имитация «воздушной завесы». С помощью датчика температуры ИПП-2м измерить температуру воздуха в месте размещения тепловых экранов без воздушной завесы и с завесой. С помощью головки измерителя теплового потока убедиться в диатермичности воздуха, замеряя интенсивность теплового излучения без воздушной завесы и с завесой.

Составить отчет о работе.

3. ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

3.1. Общие сведения.

3.2. Схема стенда.

3.3. Данные измерений (табл. 1).

Таблица 1.

Определение интенсивности теплового излучения.

Расстояние
без защитного экрана
с защитным экраном
с защитным экраном вытяжкой
с защитным экраном душированием

3.4. Графики зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния.

3.5. Расчет эффективности защитного действия экранов.

3.6. Расчет эффективности вытяжной вентиляции.

3.7. Выводы

Контрольные вопросы

1. Что такое ИКИ и каковы его характеристики?
2. Какие основные источники ИКИ в техносфере и биосфере?
3. Какого характера воздействие оказывает ИКИ на организм человека и какие критерии оценки этого воздействия?
4. Расскажите принцип нормирования ИКИ и допустимые величины параметров ИКИ?
5. Перечислите методы и средства защиты от ИКИ.
6. Расскажите о защитных экранах, условиях их применения и основных технических характеристиках.
7. Воздушная завеса и область ее применения.
8. Воздушные оазисы и душирование.
9. Методы и приборы измерения ИКИ.
10. Как проявляется тепловой удар (гипотермия) и какую помощь необходимо оказывать при этом пострадавшему?
11. Что такое самопомощь, первая помощь и доврачебная помощь? Можно ли их применять при гипотермии? Солнечном ударе?
12. Правила поведения практикантов в термических и литейных цехах заводов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Охрана труда. Г.Ф. Денисенко.-М.: Высшая школа, 1985 –319 с.
2. Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. и др. Безопасность жизнедеятельности. - Москва: Изд-во «Высшая школа», 2005. – 606с.
3. ГОСТ 12.4.123 –83. «ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования. Госстандарт СССР, 1983.
4. ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
5. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
6. МР 5168-90. Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и нагревания.
7. Постановление Правительства РФ «О порядке бесплатной выдачи молока или других равноценных пищевых продуктов рабочим и служащим, занятым на работах с вредными условиями труда» от 16 декабря 1987 г. № 731/П-13.
8. Постановление Правительства РФ «Перечень тяжелых работ и работ с вредными условиями труда, при выполнении которых запрещается применение труда женщин» от 25 февраля 2000 г. № 162.
9. Постановление Правительства РФ «Перечень тяжелых работ и работ с вредными или опасными условиями труда, при выполнении которых запрещается применение труда лиц моложе восемнадцати лет» от 25 февраля 2000 г. № 163.
10. Постановление Правительства РФ «О внесении дополнений в перечень тяжелых работ и работ с вредными или опасными условиями труда, при выполнении которых запрещается применение труда лиц моложе восемнадцати лет, утвержденный постановлением правительства РФ» от 20 июня 2001 г. №473.
11. Постановление Совета Министров-Правительства РФ «Список №1 производств, работ, профессий, должностей и показателей на подземных работах, на работах с особо вредными и особо тяжелыми условиями труда, занятость в которых дает право на пенсию по возрасту (по старости) на льготных условиях. Список №2 производств, профессий, должностей и показателей с вредными и тяжелыми условиями труда, занятость в которых дает право на пенсию по возрасту (по старости) на льготных условиях» от 26 января 1991 г. № 10 (в ред. Постановления Кабинета Министров СССР от 9 августа 1991 г. № 591, от 23 июля 1991 г. № 497; Постановления Совмина РСФСР от 2 октября 1991 г. № 517).
12. Постановление Минтруда России «Правила обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты» от 18 декабря 1998 г. № 51.
13. Постановление Минтруда России «Об утверждении разъяснения «о приравнивании ранее применявшихся наименований к наименованиям профессий, предусмотренных списками № 1 и 2 производств, работ, профессий, должностей и показателей, дающих право на льготное пенсионное обеспечение, утвержденными постановлением Кабинета Министров СССР» от 26 января 1991 г. № 10 в связи с изменением наименований профессий отдельных категорий работников» от 30 сентября 1997 г. № 51.
14. Постановление Минтруда России «Типовые отраслевые нормы бесплатной выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты рабочим и служащим предприятий и организаций материально-технического снабжения» от 12 февраля 1981 г. № 47/П-2.
15. РД 04-355-00. Методические рекомендации по организации производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасных производственных объектах. Утверждены Приказом Госгортехнадзора России от 26 апреля 2000 г. № 49.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
425.		ЗАЩИТА ОТ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ	57.97 KB
	Даются разъяснения по вредному действию СВЧ излучения их нормированию и методам определения. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ЗАЩИТА ОТ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Цель работы – ознакомиться с характеристиками электромагнитного излучения с принципом установления нормативных требований к электромагнитному излучению провести измерения электромагнитного излучения СВЧ диапазона в зависимости от расстояния до источника и оценить эффективность экранов из различных материалов. Спектр электромагнитных ЭМ колебаний находится в широких пределах по длине...
3291.		Примеры теплового расчета	7.63 KB
	Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подогрева при входе в цилиндр 200C в интервале 520 в зависимости от газообмена.Коэффициент избытка воздуха а=19. Теоретическое количество молей воздуха необходимое для сгорания 1 кг топлива определится Действительное количество молей воздуха необходимое для сгорания 1 кг топлива будет равно: Рассчитаем параметры процесса наполнения рабочего цилиндра. Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подогрева при входе в цилиндр Δt = 200C Согласно опытным данным давление в конце процесса...
1921.		РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ПРИ ТЕЧЕНИИ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В КАНАЛЕ С ВНЕШНИМИ НАГРЕВАЮЩИМИСЯ ЭЛЕМЕНТАМИ	1.07 MB
	Для численного решения практических задач, связанных с теплопереносом, течением жидкости и другими аналогичными явлениями, требуется, как правило, интегрирование системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных по пространственным координатам и времени.
697.		Радиоактивные излучения	78.24 KB
	Биологическое действие ионизирующих излучений Под воздействием ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические и биологические процессы. Эквивалентная доза представляет собой меру биологического действия на данного конкретного человека. ИРФ создается рассеянными в биосфере искусственными радионуклидами образованными в процессе деятельности человека.
13093.		ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ	326.77 KB
	Поглощение излучения средой.Эйнштейном при построении теории излучения. Напомним читателю что законы Кирхгофа СтефанаБольцмана и Вина а также закон РелеяДжинса в области малых частот излучения для поведения объёмной спектральной плотности излучения “абсолютно черного†тела ρν [ρν] = Джсм3с удавалось объяснить используя аппарат и законы термодинамики.
531.		Воздействие ионизирующего излучения	5.75 KB
	В отсутствии лечения в 20 случаев возможен смертельный исход смерть наступает через 2 – 6 недель после облучения. Дозовые пределы облучения различны для следующих групп людей: персонал то есть лица работающие с техногенными источниками или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия; все население включая лиц из персонала вне сферы и условий их производственной деятельности. Помимо дозовых пределов облучения установлены допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от техногенных источников а также...
530.		Воздействие электромагнитного излучения	4.96 KB
	Инфракрасное излучение это часть электромагнитного спектра с наибольшей длиной волны. Инфракрасное излучение воздействует на обменные процессы в миокарде на водноэлектролитный баланс в организме и на состояние верхних дыхательных путей. Световое или видимое излучение это промежуточный диапазон электромагнитных колебаний. Излучение видимого диапазона при достаточных уровнях энергии также может представлять опасность для кожных покровов и органа зрения.
8259.		ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАЗЕРА И СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ	75.97 KB
	Для них существует вероятность 21 спонтанных переходов в нижнее состояние Е1 с испусканием фотонов обладающих энергией hv: 2 Также существует вероятность B21U вынужденных переходов с испусканием фотонов в присутствии излучения с плотностью энергии U: 3 Коэффициенты Эйнштейна для спонтанных 21 и вынужденных переходов В12 B21 взаимосвязаны: 4 где с скорость света в среде; g1 и g2 степень вырождения соответствующих энергетических уровней. Очевидно что h и следовательно S=h...
1767.		ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СВОЙСТВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ	1.05 MB
	Так же в связи с возникшими сложностями при попытках нагревания кристалла было произведено изучение возможностей прибора для нагревания кристаллов собранного на базе ПИДрегулятора ОВЕН ТРМ101 и произведена настройка прибора написана инструкция по пользованию им для возможности его использования студентами в дальнейшем. Тепловая расстройка тепловой синхронизм В процессе генерации второй гармоники в нелинейном кристалле происходит некоторое поглощение энергии основного излучения и второй гармоники и как следствие нагрев...
20350.		БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ВОДНЫЕ РАСВОРЫ	728.75 KB
	В ходе выполнения работы были получены ИК – спектры и спектры флюоресценции водных растворов ДНК, и проанализировано изменение интенсивности адсорбции под действием комбинированных магнитных полей слабой частоты. Установлено, что у молекул ДНК также как и у аминокислот есть резонансная ионно-циклотронная частота.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

«Ивановский государственный энергетический

Университет имени »

Кафедра «Безопасности жизнедеятельности»

ЗАЩИТА ОТ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ИК-излучение, помимо усиления теплового воздействия окружающей среды на организм работающего, обладает специфическим влиянием. С гигиенической точки зрения важной особенностью ИК-излучения является его способность проникать в живую ткань на разную глубину.

Лучи длинноволнового диапазона (от 3 мкм до 1 мм) задерживаются в поверхностных слоях кожи уже на глубине 0,1 - 0,2 мм. Поэтому их физиологическое воздействие на организм проявляется, главным образом, в повышении температуры кожи и перегреве организма.

Наибольшее воздействие на организм человека оказывает коротковолнового диапазона (от 0,77 до 1,4 мкм), так как оно обладает наибольшей энергией фотонов и способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. В практических условиях тепловое излучение является интегральным, так как нагретые тела излучают одновременно в широком диапазоне длин волн.

Под действием высоких температур и теплового облучения работающих происходят резкое нарушение теплового баланса в организме, биохимические сдвиги, появляются нарушения сердечно-сосудистой и нервной систем, усиливается потоотделение, происходит потеря нужных организму солей, нарушение зрения.

Все эти изменения могут проявиться в виде заболеваний:

- судорожная болезнь , вызванная нарушением водно-солевого баланса, характеризуется появлением резких судорог, преимущественно в конечностях;

- перегревание (тепловая гипертермия) возникает при накоплении избыточного тепла в организме; основным признаком является резкое повышение температуры тела;

- тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях: выполнение тяжелой физической работы при высокой температуре воздуха в сочетании с высокой влажностью. Тепловые удары возникают в результате проникновения коротковолнового инфракрасного излучения (до 1,5 мкм) через покровы черепа в мягкие ткани головного мозга;

- катаракта (помутнение кристалликов) – профессиональное заболевание глаз, возникающее при длительном воздействии инфракрасных лучей с λ = 0,78-1,8 мкм. К острым нарушениям органов зрения относятся также ожог, конъюктивиты, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза.

Кроме того, ИК-излучение воздействует на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс в организме, на состояние верхних дыхательных путей (развитие хронического ларингоринита, синуситов), не исключается мутагенный эффект теплового излучения.

Поток тепловой энергии, кроме непосредственного воздействия на работающих, нагревает пол, стены, перекрытия, оборудование, в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается, что также ухудшает условия работы.

2. НОРМИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕГО

Интенсивность теплового облучения человека регламентируется, исходя из субъективного ощущения человеком энергии облучения. Согласно интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов не должна превышать: 35 Вт/м2 при облучении более 50 % поверхности тела; 70 Вт/м2 при облучении от 25 до 50 % поверхности тела; 100 Вт/м2 - при облучении не более 25 % поверхности тела. От открытых источников (нагретые металл и стекло, открытое пламя) интенсивность теплового облучения не должна превышать 140 Вт/м2 при облучении не более 25 % поверхности тела и обязательном использовании средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Нормы ограничивают также температуру нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне, которая не должна превышать 45 °С, а для оборудования, внутри которого температура близка к 100 °С, температура на его поверхности должна быть не выше 35 °С.

В производственных условиях не всегда возможно выполнить нормативные требования. В этом случае должны быть предусмотрены мероприятия по защите работающих от возможного перегрева : дистанционное управление ходом технологического процесса; воздушное или водо-воздушное душирование рабочих мест; устройство специально оборудованных комнат, кабин или рабочих мест для кратковременного отдыха с подачей в них кондиционированного воздуха; использование защитных экранов, водяных и воздушных завес; применение средств индивидуальной защиты, спецодежды, спецобуви и др.

Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением является экранирование излучающих поверхностей. Различают экраны трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.

В непрозрачных экранах энергия электромагнитных колебаний взаимодействует с веществом экрана и превращается в тепловую энергию. Поглощая излучение, экран нагревается и, как всякое нагретое тело, становится источником теплового излучения. При этом излучение поверхностью экрана, противолежащей экранируемому источнику, условно рассматривается как пропущенное излучение источника. К непрозрачным экранам относятся, например, металлические (в т. ч. алюминиевые), альфолевые (алюминиевая фольга), футерованные (пенобетон, пеностекло , керамзит, пемза), асбестовые и др.

В прозрачных экранах 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. Так ведут себя экраны, выполненные из различных стекол: силикатного, кварцевого, органического, металлизированного, а также пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу), вододисперсные завесы.

Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Однако это деление достаточно условно, так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло. Отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какая его способность выражена сильнее.

Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов широко используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску.

Теплопоглощающими называют экраны, выполненные из материалов с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности). В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату.

В качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используются водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла (акварильные экраны), металла (змеевики) и др.

Оценить эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов можно по формуле:

(2)

где Q - интенсивность теплового излучения без применения защиты, Вт/м

Q3 - интенсивность теплового излучения с применением защиты, Вт/м2.

При устройстве общеобменной вентиляции , предназначенной для удаления избытка явного тепла, объем приточного воздуха Lnp (м3/ч) определяют по формуле:

где Qi - избыток явного тепла, кДж/ч;

Ту - температура удаляемого воздуха, °С;

Тпр - температура приточного воздуха, °С;

ρпр - плотность приточного воздуха, кг/ м3;

с - удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг∙град.

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по формуле:

где Тр. з - температура в рабочей зоне, которая не должна превышать установленную санитарными нормами , °С;

∆T- температурный градиент по высоте помещения, °С/м; (обычно 0,5 - 1,5 °С/м);

H - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

2 - высота рабочей зоны, м.

Если количество образующихся тепловыделений незначительно или не может быть точно определено, то общеобменную вентиляцию рассчитывают по кратности воздухообмена n, которая показывает, сколько раз в течение часа происходит смена воздуха в помещении (обычно n находится пределах от 1 до 10, причем для помещений небольшого объема используются более высокие значения n).

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.

Воздушный оазис создают в отдельных зонах рабочих помещений с высокой температурой. Для этого небольшую рабочую площадь закрывают легкими переносными перегородками высотой 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 путем подачи более теплого воздуха с большой скоростью (10-15 м/с) под некоторым углом навстречу холодному потоку.

Воздушные души применяют в горячих цехах на рабочих местах, находящихся под воздействием лучистого потока теплоты большой интенсивности (более 350 Вт/ м2).

Поток воздуха, направленный непосредственно на рабочего, позволяет увеличить отвод тепла от его тела в окружающую среду. Выбор скорости потока воздуха зависит от тяжести выполняемой работы, а также от интенсивности облучения, но она не должна, как правило, превышать 5 м/с, так как в этом случае у рабочего возникают неприятные ощущения (например, шум в ушах). Эффективность воздушных душей возрастает при охлаждении направляемого на рабочее место воздуха или же при подмешивании к нему мелко распыленной воды (водо-воздушный душ).

2.1. ОПИСАНИЕ СТЕНДА

Внешний вид стенда представлен на рисунке 1.

Стенд представляет собой стол со столешницей 1, на которой размещаются бытовой электрокамин 2, индикаторный блок 3, линейка 4, стойки 5 для установки сменных экранов 6, стойка 9 для установки измерительной головки 7 измерителя тепловых потоков, вентилятора 8, водяного насоса 14, душ 10, емкость с водой 11.

Стол выполнен в виде металлического сварного каркаса со столешницей и полкой, на которой хранятся сменные экраны 6.

Бытовой электрокамин 2 используется в качестве источника теплового излучения.

Вентилятор 8 используется в качестве источника "воздушной завесы" и устанавливается на стойке 12 с помощью хомута 13 .

Металлические стойки 5 для установки сменных защитных экранов 6 обеспечивают их оперативную установку и замену.

Для установки измерительной головки 7 служит вертикальная стойка 9, закрепленная на плоском основании 15. На стойке 9 с помощью струбцины 16 с винтами крепится измерительная головка 7. Стойку можно вручную перемещать по столешнице вдоль линейки 4.

Стандартная металлическая линейка 4 предназначена для измерения расстояния от источника теплового излучения (электрокамина 2) до измерительной головки 7 и жестко закреплена на столешнице 1.

Водяной насос 14, душ 10 и емкость с водой 11 служат для создания «водяной завесы» совместно со стеклянным экраном 6. Душ 10 крепится к стойкам 5 при помощи двух хомутов 17.

Сменные экраны 6 имеют одинаковый размер, что позволяет поочередно устанавливать их между стойками 5. Металлические экраны выполнены в виде листов металла с направляющими. Экраны с цепями и брезентом выполнены в виде металлических рамок, в которых закреплены стальные цепи или брезент.

На левой боковой поверхности стола расположены выключатели 18, которые позволяют подключать к сети переменного тока электрокамин 2, вентилятор 8, измеритель теплового потока ИПП-2М и водяную помпу 14.

Рисунок 1. Внешний вид установки

2.2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

К работе допускаются студенты, ознакомленные с устройством лабораторного стенда, принципом действия и мерами безопасности при проведении лабораторной работы.

Запрещается использовать воздушную помпу более 30 минут непрерывно.

Не допускается работа с металлическим экраном более 5 мин.

Запрещается прикасаться к электронагревательному элементу электрокамина.

Смену экранов производить в теплоизоляционной рукавице.

Запрещается включать «водяную завесу» на разогретый стеклянный экран во избежание его повреждения.

После проведения лабораторной работы отключить электропитание стенда.

2.3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

2.3.1. Подключить лабораторный стенд к сети переменного тока. Включить источник теплового излучения и измеритель теплового потока ИПП-2м.

2.3.2. Установить головку 7 (см. рисунок 1) измерителя теплового потока в штативе таким образом, чтобы она была смещена относительно стойки 9 примерно на 100 мм (в направлении к источнику 2 теплового излучения). Вручную перемещать штатив вдоль линейки, устанавливая головку измерителя на различном расстоянии от источника теплового излучения, и определять интенсивность теплового излучения в этих точках (интенсивность определять как среднее значение не менее 5 замеров). Данные замеров занести в таблицу. Построить график зависимости среднего значения интенсивности теплового излучения от расстояния.

2.3.3. Устанавливая различные защитные экраны, определить интенсивность теплового излучения на расстояниях, заданных преподавателем. Оценить эффективность защитного действия экранов по формуле (2). Построить график зависимости среднего значения интенсивности теплового излучения от расстояния.

При проведении экспериментов с водяной завесой установить стеклянный экран и, включив водяную помпу, создать стекающую по стеклу водяную завесу. Провести необходимые измерения, затем выключить водяную помпу и спустя 2-3 минуты (после установления теплового режима экрана) повторить измерения.

2.3.4 . Установить защитный экран (по указанию преподавателя). Разместить рядом с ним воздуходувку, направив её сопло 14 в центр экрана под некоторым углом. Включить воздуходувку, имитируя устройство воздушного душирования, и спустя 2-3 минуты (после установления теплового режима экрана) определить интенсивность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в п. 2.3.3. Оценить эффективность комбинированной тепловой защиты по формуле (2). Построить график зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния.

2.3.5. Установить воздуходувку на расстоянии мм до головки измерителя теплового потока, направив поток воздуха перпендикулярно тепловому потоку - имитация «воздушной завесы». С помощью датчика температуры ИПП-2м измерить температуру воздуха в месте размещения тепловых экранов без воздушной завесы и с завесой. С помощью головки измерителя теплового потока убедиться в диатермичности воздуха, замеряя интенсивность теплового излучения без воздушной завесы и с завесой.

Составить отчет о работе.

3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Курс, группа, состав бригады.

Общие сведения.

Данные измерений (табл. 1)

Таблица 1. Результаты измерений

Графики зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния.

Расчет эффективности защитного действия экранов.

Расчет эффективности комбинированной защиты.

Контрольные вопросы

Назовите источники тепловых излучений в производственных условиях?

Назовите области ИК-диапазона спектра излучения и их длины волн.

От чего зависит тепловой эффект воздействия на организм человека?

От какой величины зависит глубина проникания лучистого тепла через кожный покров человека?

Как влияет длина волны излучения на организм человека?

Опишите возможные последствия теплового облучения для организма человека.

Охарактеризуйте основные меры защиты от теплового излучения в производственных условиях.

Принцип работы защитных экранов, устанавливаемых на пути теплового потока.

Дайте оценку эффективности экрана из цепей и водяной завесы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Охрана труда. . - М.: Высшая школа, 198с.

2. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / , и др. М. : Высшая школа, 19с..

3. ГОСТ 12.4.«ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения.
Классификация. Общие технические требования. Госстандарт СССР, 19с.

4. ГОСТ 12.1.«ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические
требования». Издательство стандартов, 19с.

5. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М. : Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 19с.

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 .

Методы и средства защиты от опасностей. Защита от источников тепловых излучений

Защита от источников тепловых излучений

Для защиты от теплового излучения применяются средства коллективной (СКЗ) и индивидуальной (СИЗ) защиты. Классификация СКЗ дана на рис. 2.4. Основными методами защиты являются: теплоизоляция рабочих поверхностей источников излучения теплоты, экранирование источников или рабочих мест, воздушное душирование рабочих мест, радиационное охлаждение, мелкодисперсное распыление воды с созданием водяных завес, общеобменная вентиляция, кондиционирование.

Рис. 2.4. Классификация средств коллективной защиты от тепловых излучений

Средства защиты от теплового излучения должны обеспечивать: тепловую облученность на рабочих местах не более 0,35 кВт/м2, температуру поверхности оборудования не более 35 °С при температуре внутри источника теплоты до 100 °С и 45 °С при температуре внутри источника теплоты более 100 °С

Теплоизоляция горячих поверхностей (оборудования, сосудов, трубопроводов и т. д.) снижает температуру излучающей поверхности и уменьшает общее выделение теплоты, в том числе ее лучистую часть, излучаемую в инфракрасном диапазоне ЭМИ. Для теплоизоляции применяют материалы с низкой теплопроводностью.

Конструктивно теплоизоляция может быть мастичной, оберточной, засыпной, из штучных изделий и комбинированной.

Мастичную изоляцию осуществляют путем нанесения на поверхность изолируемого объекта изоляционной мастики.

Оберточная изоляция изготовляется из волокнистых материалов — асбестовой ткани, минеральной ваты, войлока и др. — и наиболее пригодна для трубопроводов и сосудов.

Засыпная изоляция в основном используется при прокладке трубопроводов в каналах и коробах. Для засыпки применяют, например, керамзит.

Штучная изоляция выполняется формованными изделиями — кирпичом, матами, плитами и используется для упрощения изоляционных работ.

Комбинированная изоляция выполняется многослойной. Первый слой обычно выполняют из штучных изделий, последующие — мастичные и оберточные материалы.

Теплозащитные экраны применяют для экранирования источников лучистой теплоты, защиты рабочего места и снижения температуры поверхностей предметов и оборудования, окружающих рабочее место. Теплозащитные экраны поглощают и отражают лучистую энергию. Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. По конструктивному выполнению экраны подразделяются на три класса: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.

Непрозрачные экраны выполняются в виде каркаса с закрепленным на нем теплопоглощающим материалом или нанесенным на него теплоотражающим покрытием.

В качестве отражающих материалов используют алюминиевую фольгу, алюминий листовой, белую жесть; в качестве покрытий — алюминиевую краску.

Для непрозрачных поглощающих экранов используется теплоизоляционный кирпич, асбестовые щиты.

Непрозрачные теплоотводящие экраны изготовляют в виде полых стальных плит с циркулирующей по ним водой или водовоздушной смесью (рис. 2.5), что обеспечивает температуру на наружной поверхности экрана не более 30...35 °С.

Рис. 2.5. Водоохлаждаемый экран для радиационного охлаждения и защиты от теплового облучения рабочих мест: 1 — подвод воды; 2 — сток воды; 3 — перегородки; 4 — переливное окно; 5 — труба с водой для промывки экрана; 6 — полость с перегородками; 7 — полость без перегородок

Полупрозрачные экраны применяют в тех случаях, когда экран не должен препятствовать наблюдению за технологическим процессом и вводу через него инструмента и материала. В качестве полупрозрачных теплопоглощающих экранов используют металлические сетки с размером ячейки 3—3,5 мм, завесы в виде подвешенных цепей. Для экранирования кабин и пультов управления, в которые должен проникать свет, используют стекло, армированное стальной сеткой. Полупрозрачные теплоотводящие экраны выполняют в виде металлических сеток, орошаемых водой, или в виде паровой завесы.

Прозрачные экраны изготовляют из бесцветных или окрашенных стекол — силикатных, кварцевых, органических. Обычно такими стеклами экранируют окна кабин и пультов управления. Теплоотводящие прозрачные экраны выполняют в виде двойного остекления с вентилируемой воздухом воздушной прослойкой, водяных и вододисперсных завес.

Воздушное душирование представляет собой подачу на рабочее место приточного прохладного воздуха в виде воздушной струи, создаваемой вентилятором. Могут применяться стационарные источники струи и передвижные в виде перемещаемых вентиляторов (рис. 2.6). Струя может подаваться сверху, снизу, сбоку и веером.

Рис. 2.6. Устройства воздушного душирования: а — стационарные; б — передвижные

Цель работы – практическое ознакомление с теорией теплового (инфракрасного) излучения, физической сущностью и инженерным расчетом теплоизоляции

Тепловым излучением называется процесс, при котором лучистая энергия распространяется в форме инфракрасных лучей с длиной волны до 10 мм. Источниками тепловых излучений являются все нагретые тела.

В условиях производства источниками тепловых излучений могут быть наружные стенки котлов, горячих теплопроводов, машин, проводников электросетей, электрических машин и аппаратов, нагревательных приборов и др. Источниками инфракрасных лучей являются расплавленные и раскаленные металлы и другие вещества.

Выделение тепла в воздух помещения оценивают количеством его (ккал/ч, Дж/ч) на 1 м 3 строительного объема здания.

Лучистая тепловая энергия воздухом почти не поглощается, а передается от более нагретых тел к поверхности менее нагретых, повышая их температуру. Сам же воздух нагревается от нагретых тел путем конвекции.

Нормальной температурой воздуха в производственном помещении считается температура порядка 20 °С. При этой температуре в организме человека наилучшим образом осуществляется терморегуляция, т.е. поддержание постоянной температуры тела на уровне около 37 °С.

При значительном перегреве организма возникает опасное заболевание, характеризуемое нарушение работы сердечнососудистой системы. Такое внезапное заболевание, называется также тепловым ударом, в тяжелых случаях может быть смертельным. Поэтому санитарными нормами проектирования регламентированы параметры благоприятного микроклимата в производственных помещения. Так, например, комфортным условиям для организма человека при неподвижном воздухе соответствует температура 25° С при влажности 60 %.

В зависимости от наличия в помещении источников тепла и опасности перегрева для поддержания нормального микроклимата применяется вентиляция или более совершенное средство - кондиционирование воздуха. Следует отметить, что вентиляция и кондиционирование воздуха не защищают организм от тепловых лучей, которые проходят через воздух почти беспрепятственно. Защита от лучистого тепла может осуществляться путем устранения источников тепловых лучей и при помощи защиты людей от их действия экранами из малотеплопроводных материалов (асбест, шифер). Индивидуальная защита осуществляется применением

спецодежды и защитных средств (брезентовые или суконные костюмы, очки со светофильтрами, щитки из органического стекла и др.).

В горячих цехах важную роль играет снабжение рабочих питьевой подсоленной или газированной водой, что улучшает водный баланс организма.

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.

Теплозащитные экраны (рис. 15) применяют для локализации источников лучистой теплоты, уменьшения облученности на рабочих местах и снижения температуры поверхностей, окружающих рабочее место. Ослабление теплового потока за экраном обусловлено его поглотительной и отражательной способностью. Кратность ослабления теплового потока т при установке п экранов со степенью черноты ε э и пренебрежимо малыми термическими сопротивлениями

определяется по формуле

где Е 1 и Е 2 - интенсивность теплового облучения на рабочем месте соответственно.

Эффективность установки теплозащитного экрана оценивается долей задержанной теплоты и определяется по формуле

Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны.

В свою очередь по степени прозрачности они делятся на три класса: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные. К первому классу относят металлические водоохлаждающие и футерованные асбестовые, альфолиевые, алюминиевые экраны. Ко второму - экраны из металлической сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой. Экраны первого и второго классов могут орошаться водяной пленкой. К третьему классу относят экраны из различных стекол: силикатного, кварцевого и органического, бесцветного, окрашенного и металлизированного, пленочные водяные завесы, свободные и стекающие по стеклу, вододисперсные завесы.

Рис. 7. Конструктивные схемы непрозрачных теплозащитных экранов: а - экран из альфоля, уложенного рядами в воздушных прослойках; б - экран из скомканного альфоля в воздушных прослойках; в - комбинированный экран; 1 - металлический лист; 2 - слой альфоля; 3 -слой из теплоизоляционного металла; 4 - профилированный алюминиевый лист; 5-рамка.

Непрозрачные экраны. В качестве материалов для непрозрачных теплоотражающих экранов используют альфоль (алюминиевую фольгу), алюминий листовой, белую жесть, алюминиевую краску. Экран состоит из несущего каркаса, отражающей поверхности и деталей крепления к экранируемому оборудованию. Межэкранное пространство при установке нескольких простых одинарных экранов принимается обычно (по конструктивным соображениям) равным 20...25 мм. Уменьшение межэкранного пространства до 5 мм улучшает теплозащитные свойства экранов вследствие устранения конвективного теплообмена между слоями экрана.

Теплоотражающие экраны для трубопроводов изготовляются в виде квадратных коробов или полуцилиндрических скорлуп, оклеенных внутри альфолем. При температуре трубопровода выше 90 °С нужен двойной экран. Достоинством теплоотражающих экранов является высокая эффективность, малая масса, экономичность. Однако применение их ограничивается, так как они не выдерживают высоких температур и механических воздействий. Эффективность экранов ухудшается при отложении на них пыли, сажи и при окислении.

В качестве непрозрачных теплопоглощающих экранов используют металлические заслонки и щиты, футерованные огнеупорным или теплоизоляционным кирпичом, асбестовые щиты на металлической раме, сетке или листе и другие конструкции.

Непрозрачные экраны радиационного охлаждения - это сварные или литые (с замкнутым змеевиком) конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. Их можно футеровать с одной стороны. Временные экраны можно изготовлять в виде металлических щитов, орошаемых водой. Футерованные теплоотводящие экраны могут применяться при любых встречающихся в практике интенсивностях облучения, нефутерованные - при интенсивностях 5... 14 кВт/м 2 , орошаемые щиты- при интенсивностях 0,7...3,5 кВт/м 2 .

Полупрозрачные экраны. Их применяют в тех случаях, когда экран не должен препятствовать наблюдению или вводу через него инструмента, материалов. В качестве полупрозрачных теплопоглощающих экранов используют металлические сетки с размером ячейки 3...3,5 мкм, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло. Металлические сетки применяют при интенсивностях облучения до 0,35... 1,05 кВт/м 2 . Эффективность экранов из сетки зависит от количества слоев: один слой - 33...50, два слоя -

Цепные завесы применяют при интенсивностях облучения 0,7...5 кВт/м 2 . Эффективность цепной завесы равна около 70 %. Для повышения эффективности можно применять орошение завесы водяной пленкой и устраивать двойные экраны.

Армированное стальной сеткой стекло применяют для экранирования тех поверхностей кабин и пультов управления, которые должны пропускать видимый свет, но четкого различения объектов через них не требуется. Допустимая интенсивность облучения и эффективность экранов из армированного стекла такая же, как и у цепной завесы. Эффективность экрана может быть повышена орошением водяной пленкой и устройством двойного экрана.

Полупрозрачные теплоотводящие экраны выполняют в виде металлических сеток, орошаемых водяной пленкой, или паровой завесы. Эти экраны имеют коэффициент эффективности до 75 % и применяют при интенсивностях облучения 0,7... 2,1

кВт/м 2 .Теплопоглощающие прозрачные экраны изготовляют из различ­ных бесцветных или окрашенных стекол (силикатных, кварцевых, органических). Для повышения эффективности применяют двойное остекление с вентилируемой воздушной прослойкой.

Стекла всех теплозащитных экранов обладают спектральной селективностью, и поэтому их эффективность в большой степени зависит от спектрального состава излучения. При длине волны излучения более 5 мкм для защиты может быть использовано обычное оконное стекло толщиной 1 мкм. При длине 2,8...5 мкм требуется бесцветное стекло толщиной 5 мм. При длине волны в диапазоне 0,78...2,8 мкм требуется применять теплозащитное стекло толщиной

Эффективность теплозащиты стекол зависит от температуры источника излучения теплоты. Наибольшую эффективность при температуре до 1100°С имеет органическое стекло толщиной 6...8 мм. Выше этой температуры □ закаленное стекло, окрашенное в массе, со светопропусканием 40%. Если тепловой поток действует на стекло постоянно, то эффективность теплозащиты снижается в среднем на 10 % по сравнению с периодически действующим потоком.

Выбор стекла для смотровых окон постов правления должен производиться с учетом значений интенсивности облучения и температуры источника излучения.

Прозрачные теплоотводящие экраны (водяные и вододисперсные завесы) применяют для экранирования рабочих окон печей и т. п., если через экран необходимо вводить инструмент или заготовки. Водяные завесы рекомендуется применять при интенсивности облучения 0,350... 1,400 кВт/м 2 . Коэффициент эффективности водяных завес в различных участках спектра в значительной степени зависит от толщины слоя и достигает 80 %.

Тонкие водяные пленки (толщиной до 15 мм) хорошо поглощают тепловые лучи с длиной волны более 1,9 мкм, а лучше - с длиной волны более 3,2 мкм. Поэтому они пригодны для экранирования источников с температурой до 800 °С. При толщине слоя воды 15... 20 мм полностью поглощаются тепловые лучи с длиной волны более 1 мкм. При таком слое вода эффективно защищает от теплового

излучения источников с температурой до 1800 °С. Экраны в виде водяной пленки, стекающей по стеклу, более устойчивы сравнению со свободными водяными завесами. Они имеют коэффициент эффективности порядка 90 % и могут применяться при интенсивности облучения до 1,75 кВт/м 2 .

Аквариумные экраны, представляющие собой коробку из двух стекол, заполненную проточной чистой водой с толщиной слоя 15...20 мм, имеют коэффициент эффективности до 93 % и рекомендуются при интенсивности облучения до 2,0 кВт/мг.

Коэффициент эффективности вододисперсных завес постоянен в диапазоне длин 1... 3 мкм и достигает 0,7. Рекомендуемая область применения завес при интенсивности облучения до 3,5.. .7 кВт/м 2 .

Контрольные вопросы

1. Укажите основные мероприятия по защите от вредного действия теплового излучения.

2. Индивидуальные средства защиты от теплового излучения.

3. По каким признакам классифицируют теплозащитные экраны?

4. Теплозащитные экраны: область применения, преимущества и недостатки.

5. Конструкции непрозрачных теплозащитных экранов.

6. Эффективность теплозащитных экранов. Сформулируйте пути повышения эффективности их защиты.

7. Водяные и вододисперсные завесы: область применения, преимущества и недостатки.

6.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ

Для снижения и предупреждения травматизма на производстве применяют современные средства обеспечения безопасности (рис16). Несмотря на их непрерывное совершенствование, полностью устранить опасности из производственного процесса и исключить их влияние на работающих не удается, так как нулевой риск возможен лишь в системах, лишенных запасенной энергии, а также химических или биологических активных компонентов.

Средства управления включают в себя все системы, задействованные в управлении рабочими органами машин и оборудования (пускатели, кнопки, рычаги, тормозные системы, рулевое управление и т. д.).

Информативные средства служат для обеспечения операторов всей необходимой для работы информацией. К таким средствам относят соединенные с преобразователями (датчиками) индикаторы, табло, средства сигнализации (звуковой сигнал, стоп-сигнал, указатели поворота и т. п.), зеркала заднего вида, стеклоочистители, омыватели стекол и т. п.

Средства регулирования микроклимата (кондиционеры, отопители, вентиляторы, пылеотделители, аспирационное оборудование и др.) поддерживают требуемые параметры воздушной среды рабочей зоны оператора.

Дополнительные средства используют при техническом обслуживании или ремонте машин и ликвидации отклонений от нормального протекания технологического процесса. К таким средствам относят приспособления для настройки предохранительных муфт, очистки рабочих органов (крючки, чистики), огнетушители, лопаты и т. п.

Ограждения (кожух, капот, решетки, сетки, крышки, перила, барьеры, экраны, жалюзи, козырьки и т. д.) защищают оператора от механических воздействий движущихся и вращающихся частей, высоких или низких температур, повышенных уровней излучений, агрессивного действия химических веществ, биологических вредностей и излишней информации. По способу установки и особенностям эксплуатации ограждения подразделяют на съемные, открываемые и раздвижные; по времени эксплуатации - на постоянные, служащие неотъемлемыми частями машин или оборудования, и временные, устанавливаемые на период выполнения работ небольшой продолжительности на непостоянных рабочих местах.

С помощью блокировок можно предотвратить включение рабочих органов при снятом ограждении, самопроизвольное включение рабочих органов и др. Ограничители энергии служат для предотвращения появления в технических системах излишнего количества энергии, влекущего за собой развитие нестационарных режимов и экстремальных ситуаций. К ограничителям энергии жидкости и газов относят клапаны (предохранительные, взрывные, перепускные), мембраны, шайбы; механической энергии

предохранительные муфты, срезные шпонки, штифты и шпильки, регуляторы частоты вращения, концевые выключатели, ловители; электрической энергии - предохранители, защитно-отключающие устройства, плавкие вставки, заземляющие устройства, устройства защитного зануления и т. п.

Защитные устройства должны удовлетворять следующим требованиям: быть достаточно прочными, простыми в изготовлении и применении; исключать возможность травмирования; надежно фиксироваться в требуемом положении; не мешать при работе, техническом обслуживании или ремонте машин и механизмов.

Конструкция защитного устройства должна быть такой, чтобы при отказе его отдельных элементов действие других не прекращалось раньше завершения действия опасного производственного фактора. Средства защиты не должны снижать производительности труда и качества обработки, ухудшать условия наблюдения при выполнении трудовых операций.

Ограждают все потенциально опасные вращающиеся или движу щиеся части машин, механизмов и оборудования (кроме тех, которые нельзя оградить с учетом их функционального назначения); зоны возможного выброса рабочего материала и инструмента; зоны факторов повышенной опасности (высоких температур, напряжений, излучений).

Защитные ограждения, приспособления и устройства должны исключать:

Возможность соприкосновения работника с движу щимися частями машины;

Выпадение или вылет обрабатываемых деталей (материалов), а также частей рабочих органов при их поломках;

Попадание в работающих частичек обрабатываемого материала;

Возможность травмирования при установке и смене рабочих органов, инструментов.

Внутренние поверхности защитных ограждений и посадочные места для них окрашивают в красный цвет, сигнализирующий об опасности в случае их открывания, а на наружной поверхности наносят предупреждающий знак. Для удержания ограждений при съеме и установке их снабжают рукоятками, скобами и другими устройствами, не допускающими самопроизвольного открывания во время работы. Ограждения должны отвечать эстетическим требованиям, быть компактными, пропорциональными, без выступающих крепежных деталей и острых углов.

Ограждения особо опасных рабочих органов или открывающиеся дверцы, крышки, щитки в этих ограждениях необходимо снабжать электрическими либо механическими блокирующими устройствами, обеспечивающими останов машин или оборудования при съеме или открывании ограждения. Дверцы или съемные крышки должны иметь приспособления, не допускающие их самопроизвольного открывания или смещения во время работы оборудования.

Ограждение ремней должно быть расположено возможно ближе к ним и быть шире их не менее чем на 50 мм.

Оградительные устройства чаще всего изготавливают в виде сплошных жестких щитов и кожухов из листовой стали толщиной не менее 0,8 мм либо листового алюминия толщиной не менее 2 мм, либо из прочной пластмассы толщиной не менее 4 мм. При необходимости осмотра ограждаемых механизмов или деталей оборудования ограждения снабжают смотровыми окнами из безопасного стекла толщиной не менее 4 мм. С этой же целью, а также для снижения массы конструкции ограждения выполняют с отверстиями. Они могут представлять собой решетки или сетки. Решетчатые и сетчатые ограждения необходимо располагать не ближе 50 мм от движущихся частей. Обычно размер ячеек сетки не превышает 10x10 мм.

Блокировки должны отвечать следующим требованиям:

Исключать возможность выполнения операций при незафиксированном рабочем материале или его неправильном положении (установке);

Не допускать самопроизвольных перемещений рабочих устройств, транспортных средств, механизмов подъема, поворота и других подвижных элементов линий, оборудования;

Не допускать выполнения следующего цикла до окончания предыдущего;

Обеспечивать останов линии при снятии или открывании ограждения и входе человека в зону ограждения;

Обеспечивать невозможность пуска линии при снятых или открытых ограждениях, а также при нахождении человека в зоне ограждения;

Исключать возможность одновременного использования дублированных органов или пультов управления;

Обеспечивать останов при выходе исполнительных устройств оборудования за пределы запрограммированного пространства, отказе оборудования или выходе параметров энергоносителей за допустимые пределы.

Ограждения представляют собой физическую преграду между человеком и опасным или вредным производственным фактором. В зависимости от назначения и условий работы ограждения изготавливают из различных материалов. Они могут одновременно выполнять роль паро-, газо- и пылеприемников, исключать воздействие тепловых и электромагнитных излучений на работающих, а в отдельных случаях снижать шум и т. д. Такие ограждения называют комбинированными. Например, ограждение заточного круга кроме защиты человека от отлетающих частиц (в том числе и частей самого круга при его разрушении) выполняет функцию пылеприемника.

Расчет ограждений

Ограждения помимо ограничительных функций должны гаран­тировать безопасность рабочего и обслуживающего персонала в случае отлета из рабочей зоны разрушенных частей инструмента, сорвавшихся заготовок, деталей, элементов крепления.

При расчете сплошных ограждений из металла по действующей ударной нагрузке определяют толщину стенки ограждения.

Для абразивного круга или вращающейся детали в случае их разрыва на две части ударная нагрузка на ограждения, Н,

где m К - масса круга или детали, кг; v вр - окружная скорость вращения, м/с; - радиус центра тяжести половины абразивного круга или детали, м.

Радиус центра тяжести, м,

где R -радиус внешней окружности круга или детали, м;г-радиус центрального отверстия круга или детали, м.

Ударная (центробежная) сила, которой обладает деталь при ос­вобождении зажимного устройства фрезерного станка, а также сила удара разорвавшегося ремня, цепи или части сломанного инструмента, Н,

где m - масса детали или ее части, кг; v - скорость движения детали, части, м/с; r 1 - радиус кривизны траектории отрыва детали, части, м.

Толщину стенки ограждения, изготавливаемого из листовой конструкционной стали, принимают по справочным данным.

Сплошные ограждения, толщина стенок которых подсчитана указанным методом, могут быть заменены отдельными кружками или сеткой после соответствующего перерасчета конструкции ограждения в зависимости от характера нагрузки (растяжение, изгиб, срез).