МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный Университет

путей сообщения (МИИТ)

К а ф е д р а

«Безопасность жизнедеятельности»

О.И. Грибков

Оценка тепловых нагрузок

Методические указания к лабораторной работе № 2/1

Москва – 2004

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

К а ф е д р а

«Безопасность жизнедеятельности»

О.И. Грибков

Утверждено

редакционно-издательским

Советом университета

Оценка тепловых нагрузок

Методические указания к лабораторной работе № 2/1

для студентов специальности «Безопасность жизнедеятельности»

Москва – 2004

УДК 535.15.

Г82

Грибков О.И. Оценка тепловых нагрузок: Методические указания - М.: МИИТ, 2004. -16 с.

Рассмотрены вопросы технических мер защиты от теплового излучения (ИКИ) и приведены характеристики данного вида излучений.

Предназначены для студентов всех специальностей при выполнении лабораторных работ и практических занятий по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

©Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ), 2004

Учебно-методическое издание

Грибков Олег Игоревич

Оценка тепловых нагрузок

Методические указания к лабораторной работе для студентов специальности «Безопасность жизнедеятельности»

П одписано в печать Формат 60´84/16 Тираж100 экз.

Усл. печ. л. Заказ№ Изд.№ Цена 7 руб

Типография МИИТа. 127994, Москва, ул. Образцова, 15.

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

1. Характеристика теплового излучения

ИКИ — часть электромагнитного излучения с длиной волны λ=780 НМ...1000 мкм, энергия которого при поглощении вызы­вает тепловой эффект. Источником ИКИ является любое нагретое тело: нагретый металл, пламя и т. д.

Различают коротковолновое ИКИ-А (λ=780... 1400 нм), средневолновое ИКИ-В (λ= 1400...300О нм) и длинноволновое ИКИ-С (λ=3000 нм...1000 мкм).

Воздух прозрачен (диатермичен) для теплового излучения, поэтому при прохождении лучистой теплоты его температура не повышается. ИКИ поглощается предметами, нагревая их. Последние, соприкасаясь с воздухом, нагревают его. ИКИ является одной из составляющих микроклимата рабочих зон производственных помещений.

Лучеиспускающая способность определяется состоянием излучаемого тела. Лучеиспускающая способность тела пропорциональна его лучепоглощающей способности, т. е. абсолютно черное тело характеризуется наибольшим излучением. Это объ­ясняет применение поглощающей защитной одежды, светофильтров и окраски оборудования.

С повышением температуры тела интенсивность ИКИ возрастает по закону Стефана — Больцмана

І = σΤ⁴, (1)

где σ — постоянная Стефана—Больцмана (σ=5,67032*10^-8 Втм^-2 х К^-4 ); Т — абсолютная температура, К.

Количество тепловой энергии, передаваемой излучением, определяется по формуле

I=С₁С₂σ(T⁴ ₁- T⁴ ₂), (2)

где C₁,T₁ и С₂,Т₂ — константы и температуры излучения по­верхностей, между которыми происходит теплообмен.

Максимум энергии излучения соответствует волнам, длины которых устанавливаются по закону смещения Вина

Λ_max=C/T, (3)

где С=2880 — постоянная величина; Т — температура излучаю­щей поверхности, К.

Энергия теплового излучения может быть определена по за­висимости

I=0,78S(0,01 T⁴-110)/L², (4)

где S — площадь излучаемой поверхности, м²; L — расстояние от излучающего объекта до поверхности, м.

Из формулы (4) следует, что количество теплоты, поглощае­мой человеком, зависит от температуры и площади поверхности излучения и обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.

В практических условиях излучение является интегральным. При температуре твердого тела 400...500 °С излучение происходит в основном в области длинных волн. В горячих цехах (литейные производства) интенсивность ИКИ составляет 1390...3500 Втм^-2. В отдельных случаях интенсивность ИКИ

достигает 10000 Втм^-2 и более.

В производственных помещениях на долю ИКИ приходится до 70 % выделяемой теплоты.

2. Действие инфракрасного излучения на человека

Несмотря на значительные возможности терморегулирующего аппарата, организм человека может сохранять состояние теплового равновесия только в известных пределах. Нормальная жизнедеятельность человека возможна в диапазоне температур всего нескольких градусов. Нарушение гомеостаза и понижение температуры тела ниже 36 ⁰С и повышение выше 40…41 ⁰С опасны и могут иметь тяжёлые последствия для организма.

Для человека, находящегося в состоянии полного покоя, верхним пределом температуры для сохранения теплового равновесия является температура 31 ⁰С (относительная влажность 85%) или 40 ⁰С (относительная влажность 70%). При выполнении физической работы эти границы вследствие повышения в организме теплообразования снижаются.

При перегревании организма возникающие болезненные явления могут проявляться в головной боли, слабости, тошноте, учащении пульса и дыхания, повышении температуры тела и обильного выделения пота. В тяжёлых случаях наблюдается внезапная потеря сознания, лицо бледнеет, слабый пульс, значительное повышение температуры, возможны судороги мышц. Такое состояние организма называют тепловым ударом.

При непосредственном воздействии солнечного тепла на голову и повышении температуры головного мозга до 40…42 ⁰С возникает солнечный удар. При внезапной потере сознания температура тела может оставаться нормальной или повышаться незначительно. Иногда наблюдаются случаи смешанного перегревания организма в форме солнечно-теплового удара.

При работах в жаркий период времени на открытом воздухе важную роль в профилактике перегревания имеют следующие мероприятия:

применение рациональной одежды с защитным головным убором от солнечных лучей;

устройство навесов и тентов в местах отдыха или устройство мест отдыха в затенённых местах;

устройство мест для умывания холодной водой;

организация перерывов в работе в наиболее жаркие часы рабочего дня;

организация питьевого режима.

Тепловое (инфракрасное) облучение работающих возникает от поверхностей нагретого технологического оборудования, осветительных приборов, расплавленного металла и т.п.

Теплообмен человека и окружающей среды осуществляется в основном путем излучения, конвекции и испарения. Передача теплоты излучением является наиболее весомой частью и со­ставляет до 60 % даже в комфортных микроклиматических ус­ловиях.

Воздействие ИКИ имеет ряд особенностей. При длительном воздействии на человека происходит нарушение теплового ба­ланса организма, что вызывает тепловой удар (тепловую гипо­термию: обильное потоотделение, повышение температуры до 40...41 °С, головокружение, слабость). Наиболее часто от дейст­вия ИКИ поражаются кожный покров (расширение капилля­ров, ожоги, пигментация кожи) и органы зрения (ожог и по­мутнение роговицы и хрусталика). Наблюдаются также наруше­ния водно-электролитического баланса организма, состояния верхних дыхательных путей и мутагенные изменения. Длинно­волновое излучение ИКИ-С задерживается поверхностью кожи уже на глубине 0,1...0,2 мм и главным образом связано с воздействием на кожу и перегревом организма. Коротковолновое излучение ИКИ-А проникает глубоко в организм и приводит к тепловой гипотермии.

При интенсивности I=280...560 Втм^-2 ИКИ переносится в течение рабочего дня без нарушения терморегуляции. При ин­тенсивности 3500 Втм^-2 ИКИ терпимо не более 2...5 с, возможен тепловой удар.