17.Основы защиты окружающей среды от энергетических воздействий.
При решении задач защиты выделяют источник, приемник энергии и защитное устройство (рис.1), которое уменьшает до допустимых уровней поток энергии к приемнику.
Защитное устройство (ЗУ) обладает способностями: отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии.
Рис.1. Энергетический баланс защитного устройства
Из общего потока энергии W+, поступающего к ЗУ, часть Wa поглощается, часть W- отражается и часть W~ проходит сквозь ЗУ.
Тогда ЗУ можно охарактеризовать следующими энергетическими коэффициентами: коэффициентом поглощения а = Wa/W+, коэффициентом отражения р = W-/W+, коэффициентом передачи т = /Г- /Г .
При этом выполняется равенство
а + р + г= 1. (1)
Сумма а + г = 1- р = v (где v = Wv/W+) характеризует неотраженный поток энергии Wv, прошедший в ЗУ. Если а = 1, то ЗУ поглощает всю энергию, поступающую от источника; при р = 1 ЗУ обладает 100%-ной отражающей способностью; а равенство т = 1 означает абсолютную прозрачность ЗУ, т.е. энергия проходит через устройство без потерь.
Принципы защиты:
принцип: р —> 1; защита осуществляется за счет отражательной способности ЗУ;
принцип: а —> 1; защита осуществляется за счет поглощательной способности ЗУ;
принцип: т —> 1; защита с учетом свойств прозрачности ЗУ.
На практике принципы комбинируют, получая различные методы защиты. Наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением.
Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ. В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т.е. выполнение условия τ→0. При этом можно выделить два основных метода изоляции. Метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ, т.е. условие τ→0 обеспечивается условием а → 1, и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ, т.е. условие τ→0, обеспечивается условием ρ →1.
В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в ЗУ, т.е. достижения условия ν →1. Различают два вида поглощения энергии ЗУ. Поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора в той или иной форме от источника (в том числе в виде необратимых потерь), характеризуется коэффициентом а. И поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ, характеризуемой коэффициентом τ.
Так как при ν → 1 коэффициент ρ → 0, то методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от ЗУ.
При рассмотрении распространения колебаний наряду с коэффициентом α используют коэффициент потерь η (эта), который характеризует количество энергии рассеянной ЗУ:
η = WS/ω*ε = εS/(2π*ε), (2)
где WS и εS – средние за период колебаний Т мощность потерь и рассеянная за тоже время энергия; ω = 2π/Т – круговая частота; ε – энергия, запасенная системой.