Основным путем оздоровления труда в горячих цехах, где ИКИ - 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 ИКИ.
Средства коллективной защиты работающих от тепловых излучений представлены на рис. 4.9.
По действующим санитарным нормам температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45 °С.
Для снижения интенсивности излучений от наружных поверхностей
182
Рис. 4.9. Классификация средств промышленной теплозащиты
применяется водное охлаждение. При этом температура наружной поверхности не превышает температуры отходящей воды (35...40 °С). Расход воды на охлаждение, кг/ч:
σ =
,
где Φ - тепловой поток, Дж/с; с - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг °С); Δt - разность температур отводящей и поступающей воды, °С.
Наиболее распространенный и эффективный способ защиты от излучения - экранирование источников излучений. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты рабочих мест от инфракрасного излучения.
По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплопроводящие. Это деление условно, так как любой экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно.
В зависимости от возможности наблюдения за рабочим процессом экраны можно разделить на три типа: I - непрозрачные, II - полупрозрачные и III - прозрачные.
Кратность ослабления светового потока защитным экраном
m = q1,2 /qэ2 =
+
183
где q1,2 - плотность теплового потока между параллельными плоскостями 1 и 2, ε - степень черноты материала (табл. 4.4).
q1,2 = C0 ε1,2 [(
)4 -
()4] ;
qэ2 - плотность теплового потока между экраном и плоскостью 2; С0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела (5,67 Вт/(м2 · К4)):
qэ2 =
[()4 -
()4] .
Кратность снижения температуры излучающей поверхности
μ = T1 /Tэ .
Коэффициент пропускания теплового потока
τ = 1/m .
Коэффициент эффективности экрана
η = 1 - τ =
.
Таблица 4.4. Степень черноты ε полного излучения различных материалов
| Материал |
t °C |
ε |
| Алюминий |
|
|
| полированный |
225...575 |
0,039...0,057 |
| окисленный при температуре 600 °С |
200...600 |
0,11...0,19 |
| Сталь |
|
|
| листовая шлифовальная |
940...1100 |
0,52...0,61 |
| окисленная шероховатая |
40...370 |
0,94...0,97 |
| оцинкованная блестящая |
28 |
0,228 |
| оцинкованная окисленная |
24 |
0,276 |
| луженая блестящая |
25 |
0,043...0,064 |
| Чугун |
|
|
| шероховатый сильноокисленный |
40...250 |
0,95 |
| расплавленный |
1300...1400 |
0,29 |
| Золото полированное |
225...625 |
0,018...0,035 |
| Медь полированная |
115 |
0,023 |
| Асбестовый картон |
24 |
0,96 |
| Кирпич |
|
|
| динасовый шероховатый |
1000 |
0,8 |
| шамотный глазурованный |
1100 |
0,75 |
| магнезитовый |
1500 |
0,39 |
| силиманитовый |
1500 |
0,29 |
| красный шероховатый |
20 |
0,93 |
184
При t1 > 400 °С можно допустить
μ = 4√m .
При равенстве степеней черноты всех участвующих в теплообмене поверхностей т = 2.
В случае установки п экранов и при разных степенях черноты источника излучения и экрана
m =
(
n + 1)
Если ε1,2 = εэ1, то
т = п + 1.
При заданной температуре экрана Tэ = Т1 /μ требуемое число экранов
n =
| 1 - (T2 /T1)4 |
| 1/μ4 - (T2 /T1)4 |
·
- 1 .
Экран, отражая часть теплового потока обратно на источник излучения, повышает температуру последнего. Это повышение описывается эмпирической формулой
t1 = 2,1t20,65
где t2 - температура неэкранированной поверхности.
Полупрозрачные экраны. К полупрозрачным экранам относятся металлические сетки с размером ячейки 3...3,5 мм, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло. Сетки применяют при интенсивности облучения 0,35...1,05 кВт/м2, и их коэффициент эффективности порядка 0,67. Цепные завесы применяются при интенсивности облучения 0,7...4,9 кВт/м2. Коэффициент эффективности цепных завес зависит от толщины цепей. С целью повышения эффективности защитных свойств применяют завесы водяной пленкой и устраивают двойные экраны. Армированное стекло применяют при тех же интенсивностях облучения, что и цепные завесы, и имеют такой же коэффициент эффективности. Увеличение эффективности достигается орошением водяной пленки и устройством двойного экрана.
Прозрачные экраны. Для прозрачных экранов используют силикатное, кварцевое или органическое стекло, тонкие (до 2 нм) металлические пленки на стекле, воду в слое или дисперсном состоянии.
Коэффициент пропускания воды в различных участках спектра в значительной степени зависит от толщины слоя воды. Тонкие водяные пленки начинают заметно поглощать излучение с длиной волны более 1,9 мкм и значительно поглощают волны длиной более 3,2 мкм. Поэтому они пригодны для экранирования источников с температурой
185
до 800 °С. При толщине слоя воды 15...20 мм полностью поглощаются излучения с длиной волны более 1 мкм, поэтому такой слой воды эффективно защищает от теплового излучения источников с температурой до 1800 °С. Экраны в виде водяной пленки, стекающей по стеклу, более устойчивы по сравнению со свободными завесами: они имеют более высокий коэффициент эффективности (порядка 0,9) и могут применяться при интенсивностях облучения 1750 Вт/м2.
Теплопоглощающие прозрачные экраны изготовляют из различных стекол (силикатных, кварцевых, органических), бесцветных или окрашенных. Для повышения эффективности применяется двойное остекление с вентилируемой воздушной прослойкой.
Органическое стекло применяют для защиты лица от теплового облучения в виде налобовых щитков. Эффективность стекол зависит от спектра излучения, т.е. стекло обладает узкополосными свойствами.
В последнее время одним из методов предупреждения влияния лучистой энергии является охлаждение стен, пола и потолка и применение специальных экранов на рабочих местах.
Кроме мер, направленных на уменьшение интенсивности теплового излучения на рабочих местах, предусматривают также условия, при которых обеспечивается отдача тепла человека непосредственно на месте работы. Это осуществляется путем создания оазисов и душирования, с помощью которых непосредственно на рабочее место направляется воздушный поток определенной температуры и скорости в зависимости от категории работы, сезона года и интенсивности инфракрасной радиации согласно ГОСТ 12.1.005-98.
186
