Защита от теплового излучения. Тепловое излучение и защита от него
Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: снижение интенсивности излучения источника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование средств индивидуальной защиты, лечебно-профилактические мероприятия.Снижение интенсивности инфракрасного излучения источника достигается выбором технологического оборудования, обеспечивающего минимальные излучения.
Средства защиты от тепловых излучений подразделяются на коллективные и индивидуальные.
Среди коллективных наиболее распространенными средствами защиты от инфракрасного излучения являются устройства, соответствующие классификации, приведенной в ГОСТ 12.4.123-83. Согласно этого документа защита достигается следующими приемами:
– герметизацией оборудования
– использованием оградительных, теплоизолирующих устройств
– максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов с выводом работающих из «горячих зон» (дистанционное управление)
– оптимальным размещением оборудования и рабочих мест
– средствами вентиляции
– автоматическим контролем и сигнализацией
– примененим средств коллективной и индивидуальной защиты.
К средствам коллективной защиты относятся оградительные устройства – это конструкции, отражающие поток электромагнитных волн или преобразующие энергию инфракрасного излучения в тепловую энергию, которая отводится или поглощается конструктивными элементами защитного устройства (экраны, водяные и воздушные завесы). Возможен комбинированный принцип действия оградительных устройств. Примером отражающих оградительных устройств являются конструкции, состоящие из одной или нескольких пластин, которые размещены параллельно и с зазором. Охлаждение пластин осуществляется естественным или принудительным способом. С помощью этих устройств ограждаются излучающие поверхности или рабочее место оператора. Для локализации инфракрасного излучения от стен печей, нагретых материалов, а также для ограждения кабин операторов используются полированные пластины из алюминия толщиной 1-1,5мм, устанавливаемые с зазором 25-30м, смотровые проемы ограждаются листовыми стеклами, установленными с зазором 20-30мм.
Локализация инфракрасного излучения о нагретых стен и открытых проемов печей может осуществляться с помощью экранов из металлического листа; укрывающего набора труб, по которым под напором движется вода. Аналогичный эффект достигается с помощью устройства, состоящего из сварных заслонок, которые футерованы огнеупорными материалами. Охлаждение этого экрана осуществляется водовоздушной смесью.
Экраны могут быть изготовлены из металлической сетки или из подвешенных металлических цепей, интенсивно орошаемых водой. Сетка используется для экранирования нагретых продуктов переработки, а цепи – для экранирования открытых проемов печей. Если температура источника тепла не превышает 373К (100 0 С), то поверхность оборудования должна иметь температуру не более 308К (35 0 С), а при температуре источника выше 373К (100 0 С) – не более 318К (45 0 С).
Для выбора средств защиты от переоблучения необходимы сведения о величине плотности потока энергии для конкретных условий работы.
Различные виды сварки (в том числе аргонодуговая сварка цветных металлов) характеризуются интенсивным излучением электромагнитных волн. При сварке титанового сплава суммарный уровень облученности на расстоянии 0,2мм от сварочной дуги составляет 5500Вт/м 2 (длина волны в интервале 0,2-3,0 мкм). Основные составляющие облучения – это инфракрасное излучение в диапазоне от 0,76 до 3,0 мкм (62,3%) и ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,2-0,4мкм (24%). На расстоянии 0,5м уровень облученности снижается в 3,5раза.
Сварка алюминиевого сплава АМГ характеризуется еще большей интенсивностью электромагнитного излучения; при этом на расстоянии 0,2м от дуги она достигает 7000 Вт/м 2 . В спектре преобладает интенсивное инфракрасное излучение в диапазоне от 0,76 до 3,0 мкм (23-48%) и ультрафиолетовое излучение (24%). Увеличение расстояния до 0,5 м снижает облученность в 1,5-2 раза. При сварке меди суммарная облученность значительно меньше, но в данном случае наибольшую интенсивность имеет инфракрасное излучение с длиной волны 0,2-0,4 мкм и с преобладанием инфракрасного излучения в 1,5 мкм и выше.
Теплоизоляция горячих поверхностей снижает температуру излучающей поверхности и уменьшает как общие выделения теплоты, так и лучистую его часть. Кроме улучшения условий труда теплоизоляция уменьшает тепловые рлтери оборудования, снижает расходы топлива (электороэнергии, пара) и приводит к увеличению производительности агрегатов. Теплозащитныеустройства должны обеспечивать:
Интенсивность теплового излучения на рабочих местах ≤350 Вт/м 2
Температуру поверхности оборудования ≤35 0 С (температура внутри источника до 100 0 С) и ≤45 0 С (при температуре внутри источника >100 0 С).
К средствам коллективной защиты относятся также такие приемы, как сокращение продолжительности смены, рабочего стажа, организация подсмен, питьевого режима (5 л/смену на человека подсоленной газированной воды, чая).
В качестве средств индивидуальной защиты используются:
– специальные костюмы невоспламеняемого, стойкого к тепловому излучению,прочного, мягкого, влагоемеого, гигроскопичного материала (например, суконо, лен, брезент)
– валенки или ботинки
– рукавицы суконные или брезентовые
– широкие суконные, войлочные, фетровые шляпы или каски
– очки защитные со светофильтрами.
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.
3. Меры и средства индивидуальной защиты от тепловых излучений
Для снижения опасности воздействия тепловых излучений используют следующие способы:
· уменьшение интенсивности излучения источника,
· защитное экранирование источника или рабочего места,
· воздушное душирование,
· применение средств индивидуальной защиты,
· организационные и лечебно-профилактические мероприятия.
Нормирование параметров и организационные меры
Прежде чем реализовывать в горячих цехах те или иные способы защиты необходимо знать, до каких значений рекомендуют снизить параметры микроклимата на рабочих местах врачи-гигиенисты или позволяет сделать это современный уровень развития техники. Эти данные приведены, как известно, в нормативно-технической документации.
Допустимая интенсивность теплового облучения с д работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования (на постоянных и непостоянных рабочих местах) зависит от величины облучаемой поверхности тела человека S, %, (значения согласно ГОСТ 12.1.005--88 приведены в таблице 2.)
Таблица 2. Допустимая интенсивность теплового облучения
Интенсивность теплового облучения работающих открытыми источниками (нагретым металлом, "открытым пламенем" и др.) не должна превышать 140 Вт/м 2 , при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела при обязательном использовании средств индивидуальной защиты.
При наличии теплового облучения температура воздуха на постоянных рабочих местах не должна превышать указанные в ГОСТ 12.1.005--88 верхние границы оптимальных значений для теплого периода года, на непостоянных рабочих местах -- верхние допустимые значения для постоянных рабочих мест.
Температура нагретых поверхностей оборудования (например, печей), по оценкам гигиенистов, не рекомендуется более 35 °С. По действующим санитарным нормам (СН 245--71) температура нагретых поверхностей и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45 °С, а температура на поверхности оборудования, внутри которого t < 100 °С, не должна превышать 35 °С.
При невозможности по техническим причинам достигнуть указанных температур вблизи источников значительных тепловых излучений предусматривается защита работающих от возможного перегрева:
· водовоздушное душирование,
· высокодисперсное распыление воды на облучаемые поверхности и кабины,
· помещения для отдыха и др.
Правильная организация отдыха имеет большое значение для восстановления работоспособности. Длительность перерывов и их, частота определяются с учетом интенсивности облучения и тяжести работы. В местах отдыха недалеко от места работы обеспечиваются благоприятные метеорологические условия. Регулярно организуются медосмотры для своевременного лечения.
Технические меры защиты
Технические меры защиты от тепловых излучений:
· механизация, автоматизация и дистанционное управление и наблюдение за производственными процессами,
· тепловая изоляция и герметичность печей,
· экранирование печей и рабочих мест.
Совершенствование способов и технологии производства сталей и цветных металлов (например, замена мартеновского производства конвертерным), применение средств автоматизации и вычислительной техники в металлургии позволяет резко сократить количество рабочих мест вблизи мощных источников тепловых излучений.
Снижение интенсивности теплового излучения источника обеспечивается заменой устаревших технологических схем современными (например, замена пламенных печей на электрические); рациональной компоновкой оборудования, обеспечивающей минимальную площадь нагретых поверхностей.
Тепловая изоляция поверхностей источников излучения (печей, ковшей, трубопроводов с горячими газами и жидкостями) снижает температуру излучающей поверхности и уменьшает как общее тепловыделение, так и радиационную его часть. Тепловая изоляция, уменьшая тепловые потери оборудования, обуславливает сокращение расхода топлива (электроэнергии).
Наиболее распространенным и эффективным способом защиты от теплового излучении является экранирование. Экраны применяются для локализации источников лучистой теплоты, снижения облученности на рабочих местах, снижения температур окружающих рабочее место поверхностей.
Цели экранирования -- снижение температуры наружного ограждения теплового источника и локализация его тепловыделений (рисунок 1а), защита отдельных объектов от излучения источника (рисунок 1б) -- теплозащита отдельных рабочих мест, постов управления, кабин кранов, строительных несущих конструкций.
Рисунок 1. Расчетные схемы экранирования:
а - локализация источника; б - защита от внешнего источника
Если экранирование снижает поток излучения Q 12 в т раз, то температура наружной поверхности экрана Т э будет в м раз меньше температуры поверхности источника Т 1 , т.е. м = T 1 /T э.
Качество экранирования характеризует коэффициент эффективности экрана:
з = 1 - = , где
Q 12 - поток излучения от источника;
Q э2 - поток излучения от экрана.
Для достижения заданной температуры экрана Тэ=Т 1 /м?35 о С необходимо n экранов, количество которых рассчитывается по формуле:
n = (/[м -4 - () 4 ]) - 1
Конструкция экрана должна обеспечивать свободный восходящий поток воздуха в межэкранном пространстве, чтобы максимально использовать охлаждающее действие конвективных потоков.
По конструкции и возможности наблюдения за технологическим процессом экраны можно разделить на:
· непрозрачные,
· полупрозрачные,
· прозрачные.
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,
· 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, металла (змеевики) и др.
В таблице 3 отражены виды защитных экранов от теплового излучения.
Таблица 3 - Виды защитных экранов от теплового излучения
По принципу действия |
По конструкции и возможности наблюдения за технологическим процессом |
|||
Непрозрачные |
Полупрозрачные |
Прозрачные |
||
Теплопоглощающие |
Материалы с большим термическим сопротивлением; Используют при высоких интенсивностях излучений и температурах, механических ударах и запыленной среде. |
Металлические сетки, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло |
Разные стекла (силикатные, органические, кварцевые), тонкие металлические пленки, осажденные на стекле |
|
Теплоотводящие |
Сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой; Практически теплонепроницаемы |
Металлические сетки, орошаемые водяной пленкой |
Водяные завесы у рабочих окон печей, водяная пленка, стекающая по стеклу. |
|
Теплоотражающие |
Материал: листовой алюминий, белая жесть, алюминиевая фольга; Достоинства: высокая эффективность, малая масса, экономичность; Недостатки: нестойкость к высоким температурам, механическим воздействиям |
Пульты управления (или кабины) должны удовлетворять следующим требованиям:
· объем кабины оператора > 3 м 3 ;
· стены, пол и потолок оборудованы теплозащитными ограждениями;
· площадь остекления достаточна для наблюдения за технологическим процессом и минимальна для уменьшения поступления теплоты.
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).
Средства индивидуальной защиты от теплового излучения предназначены для защиты глаз, лица и поверхности тела. Для защиты глаз и лица используют очки со светофильтрами и щитки, голову от перегрева защищают каской, иногда -- широкополой войлочной или фетровой шляпой. Остальную часть тела защищают спецодеждой из трудновоспламеняемых, прозрачных и воздухопроницаемых материалов: сукна, брезента или льняных тканей и спецобувью. В горячих цехах для поддержания водного баланса в организме необходимо обеспечить питьевой режим.
Заключение
В заключении, можно сделать вывод о том, что снижение теплоизлучений является основной задачей для обеспечения нормальных условий труда металлургов, т.к., например, ИК излучение, которое способно проникать в ткани человеческого тела приводят к повышению температуры кожи и лежащих глубже тканей. При коротковолновом излучении повышается температура легких, головного мозга, почек и т.п., может появиться инфракрасная катаракта.
К основным мерам защиты от тепловых излучений можно отнести следующие: уменьшение интенсивности излучения источника, защитное экранирование источника или рабочего места, воздушное душирование, применение средств индивидуальной защиты, организационные и лечебно-профилактические мероприятия, технические меры защиты (дистанционное управление и наблюдение, тепловая изоляция и герметичность печей, экранирование печей и рабочих мест).
Особое внимание уделяется экранированию целью, которого, является снижение температуры наружного ограждения теплового источника и локализация его тепловыделений, защита отдельных объектов от излучения источника -- теплозащита отдельных рабочих мест, постов управления, кабин кранов, строительных несущих конструкций. В свою очередь экраны по конструкции и возможности наблюдения за технологическим процессом можно разделить на непрозрачные, полупрозрачные, прозрачные, а по принципу действия на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие.
Таким образом, защита от тепловых излучений должна производиться на каждом предприятии, где возможно нахождение таких источников излучения во избежание неблагоприятных последствий для здоровья работающих.
безопасность жизнедеятельность защита шум Спецодежда в горячих цехах должна быть малотеплопроводной, влагонепроницаемой и невоспламеняющейся. Этими свойствами в большой степени обладает сукно шинельного типа...
Безопасность технологических процессов и производств
Способы борьбы с шумом различны. Основным из них является уменьшение шума в источнике. Этого можно достичь изменением технологического процесса или конструкции машины, механизма, инструмента. Например...
Действия населения в зонах радиоактивного загрязнения
Применение противогазов, респираторов, противопыльных тканевых масок и ватно-марлевых повязок в значительной степени снизит (исключит) попадание радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания...
Защита от тепловых излучений
К числу горячих цехов с терморадиационным режимом (преобладает лучистый теплообмен) относятся доменные, сталеплавильные и прокатные цехи заводов черной металлургии...
Защита от тепловых излучений
тепловое излучение организм защита Терморадиационный режим в горячих цехах характеризуется облученностью от стационарных и подвижных источников. Рассеянное излучение от первичных и вторичных источников создает фоновую облученность...
Индивидуальные средства защиты работников
Индивидуальные средства защиты. Тушение пожаров
Основные принципы радиационной безопасности заключаются в не превышении установленного основного дозового предела, исключении всякого необоснованного облучения и снижении дозы излучения до возможно низкого уровня...
Обеспечение требований безопасности при производстве рыбы горячего копчения
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) предназначены для защиты одного работника. СИЗ применяют в случаях, когда безопасность работ не может быть обеспечена конструкцией оборудования, организацией производственных процессов...
Основы охраны труда при производстве гипсокартонных листов
Согласно законодательным правилам РФ рабочие, занятые на угрожающем состоянию организма производстве, обязательно должны иметь в распоряжении средства индивидуальной защиты. Основная задача...
Основы физиологии и гигиены труда
В производственных условиях не всегда возможно ликвидировать опасные и вредные выделения или полностью исключить аварии. Поэтому большое значение приобретают средства индивидуальной защиты...
Радиоактивное загрязнение пищевых продуктов
Разработка мероприятий по улучшению условий труда в ремонтно-механическом цехе на рабочем месте слесаря автомобилей
На основании Приказа Минздравсоцразвития России от 01.06.2009 N 290н (ред. от 12.01.2015) "Об утверждении Межотраслевых правил обеспечения работников специальной одеждой...
Средства индивидуальной защиты
На работах с вредными условиями труда, а также на работах, производимых в особых температурных условиях или связанных с загрязнением, работникам выдаются бесплатно спецодежда, спецобувь и другие средства индивидуальной защиты...
Средства индивидуальной защиты и безопасность производственной деятельности
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) предназначены для сохранения боеспособности личного состава и обеспечения выполнения боевой задачи в условиях применения противником оружия массового поражения...
Травматизм и несчастные случаи при проведении высотных работ в строительстве на объектах предприятия ООО "Газпром трансгаз Ухта"
В соответствии со статьями 212 и 219 Трудового Кодекса Российской Федерации работникам предприятия, занятым на работах с вредными или опасными условиями труда, а также на работах...
Короткий путь http://bibt.ru
5.5. Защита от тепловых излучений.
Тепловым излучением называется процесс, при котором теплота излучения распространяется в основном в форме инфракрасного излучения с длиной волны около 10 мм. Источниками тепловых излучений являются все тела, нагретые до температуры выше температуры окружающей среды. В условиях производства источниками тепловых излучений могут быть наружные стенки котлов и горячих трубопроводов, технологическое оборудование, провода и кабели электросетей, электрические машины и аппараты и др. Расплавленные и раскаленные металлы являются источниками инфракрасных излучений.
Теплота излучения воздухом почти не поглощается, она передается от более нагретых тел к телам с меньшей температурой, вызывая их нагревание. Окружающий воздух нагревается не тепловым излучением, а конвекцией, т. е. при соприкосновении с поверхностями нагретых тел. Превышение температуры воздуха в помещении выше оптимальной вызывает нарушение нормальной терморегуляции организма и может быть причиной расстройства сердечно-сосудистой системы. В ряде случаев возможно внезапное заболевание, называемое тепловым ударом.
Санитарные нормы допускают воздействие теплоты излучения на организм работающих в количестве не более 1,25 МДж/(м 2 *ч).
Температура нагретых поверхностей производственного оборудования и ограждений на рабочих местах (печей, ванн и др.) не должна превышать 45 °С, а для оборудования, внутри которого температура равна или ниже 100 °С, температура на поверхности не должна превышать 35 °С.
Для защиты людей от вредного воздействия теплового излучения и высоких температур применяют теплоизоляцию горячих поверхностей, например путем обмазки наружных поверхностей котлов и трубопроводов горячей воды каким-либо строительным раствором с наполнителем в виде стекловаты или асбеста. Общей защитой от излучения могут служить экраны из малотеплопроводных материалов (асбест, шифер), а в качестве средств индивидуальной защиты применяются спецодежда (брезентовые или суконные костюмы), очки со светофильтрами, щитки из органического стекла и др.
В горячих цехах существенную роль играет снабжение рабочих питьевой подсоленной или газированной водой, употребление которой улучшает водный баланс организма.