536.24 (07)

3 – 402 № 4565

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное

автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Южный федеральный университет”

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В г. ТАГАНРОГЕ

Защита от теплового излучения

Методические указания к лабораторным работам

по курсам

Безопасность жизнедеятельности

Техносферная безопасность

Для студентов всех специальностей и форм обучения

Таганрог 2010

УДК: 536.24 (07.07)

Бакаева Т.Н. Защита от теплового излучения. Методические указания к лабораторной работе по курсам «Безопасность жизнедеятельности» и «Техносферная безопасность».  Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010.  24 с.

Методические указания предназначены для изучения воздействия избыточного тепла на человека и мер защиты. Содержит лабораторную работу, которая может выполняться студентами бакалавриата и специалитета всех направлений при изучении дисциплин «Безопасность жизнедеятельности» и «Техносферная безопасность». Содержит контрольные вопросы в помощь преподавателю и студенту, изучающему эту тему.

Табл. 3. Ил. 6. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент Л.В. Толмачева, канд. тех. наук, доцент каф. ПиБЖ ТТИ ЮФУ.

Содержание

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ……………………………………….……..……4

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………..……………………………4

2.1. Тепловое (инфракрасное) излучение………………………..…4

2.2. Меры защиты от воздействия высоких температур и теплового излучения……………………………………………...….8

3. Оборудование и приборы для выполнения лабораторной работы………………………………………11

3.1. Устройство и принцип работы стенда………………………..11

3.2. Устройство и принцип работы измерителя плотности теплового потока ИПП-2………………………………………...…14

3.3. Меры безопасности при выполнении лабораторной работы…………………………………………………………..……18

3.4. Подготовка стенда к работе…………………………………...18

4. Порядок выполнения работы………………………....19

5. Содержание отчета………………………………………..21

Контрольные вопросы к лабораторной работе…..21

Библиографический список………………………………….22

1. Цель работы

Исследовать теплозащитные свойства различных материалов и получить навыки работы с приборами по измерению теплового потока.

2. Теоретическая часть

На температуру воздуха в помещении значительное влияние оказывают источники теплового излучения: открытое пламя, нагретый и расплавленный металл, поверхность оборудования, тепловое излучение солнца.

2.1. Тепловое (инфракрасное) излучение

Тепловое (инфракрасное) излучение представляет собой невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 до 540 нм, обладающее волновыми, квантовыми свойствами. По длине волны инфракрасные лучи делят на коротковолновую (менее 1,4 мкм), средневолновую (1,4-3 мкм), длинноволновую (более 3 мкм) область. В производственных условиях гигиеническое значение имеет более узкий диапазон – 0,76 – 79 мкм. Интенсивность теплоизлучения измеряют Вт/м². Инфракрасные лучи, проходя через воздух, его не нагревают, но, поглотившись твердыми телами, лучистая энергия переходит в тепловую, вызывая их нагревание.

Источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело. Степень инфракрасного излучения обусловлена следующими основными законами, важными в гигиеническом отношении.

1. Лучеиспускание обусловливается только состоянием излучающего тела и не зависит от окружающей среды (закон Кирхгофа). Лучеиспускательная способность любого тела пропорциональна его лучепоглощательной способности. Тело, поглощающее все падающие на него лучи (абсолютно черное тело), обладает максимальным излучением. На этом законе основано применение отражающей защитной одежды, светофильтров, окраска оборудования, устройство приборов измерения теплового излучения.

2. С повышением температуры излучающего тела мощность излучения увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры (закон Стефана – Больцмана):

, (1)

где Е – мощность излучения, Вт/м²; G – постоянная Стефана – Больцмана, равная 5,67032 ^.10^-8 Вт/(м²К); Т – абсолютная температура тела, ^оК (Кельвин).

В соответствии с этим законом даже небольшое повышение температуры тела приводит к значительному росту отдачи тепла излучением. Используя этот закон, можно определить величину теплообмена излучением в производственных условиях.

Количество тепловой энергии, передаваемое излучением, определяется законом Стефана – Больцмана по формуле

, (2)

где – теплоотдача, Вт; и – константы излучения с поверхностей; – постоянная Стефана-Больцмана; и – температура поверхностей (К), между которыми происходит теплообмен излучением.

3. Произведение абсолютной температуры излучающего тепла на длину волны излучения ( ) с максимальной энергией величина постоянная (закон Вина – закон смещения): , где – 2 880; – абсолютная температура (t + 273 ^оС); – длина волны, мкм. Исходя из закона Вина, длина волны максимального излучения нагретого тела обратно пропорциональна его абсолютной температуре: = С/Т.

По температуре источника можно ориентировочно определить длину волны максимального излучения и оценить биологический эффект его воздействия.

Отмечено, что с повышением абсолютной температуры нагретого тела изменяется спектральный состав излучения: длина волны максимального излучения смещается в сторону более коротких волн.

Биологическое действие теплового излучения имеет ряд особенностей: прогревание более глубоких слоев кожи, образование в тканях биологически активных веществ, в частности пирогенных, способствующих повышению температуры тела в органах за счет усиления обмена веществ.

Коротковолновое излучение (до 1,4 мкм) проникает в ткани на глубину нескольких сантиметров, более длинноволновое (1 – 8 мкм) поглощается верхними слоями кожи.

При инфракрасном облучении кожи повышается ее температура, изменяется тепловое ощущение. При значительных интенсивностях излучения возникают ощущения жжения, боль. Время переносимости теплового излучения уменьшается с увеличением длины волны и интенсивности излучения.

Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. Основная реакция организма на инфракрасное облучение – изменение температуры облучаемых и удаленных участков тела. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом – изменяется температура легких, головного мозга, почек и т.д. Значительное изменение общей температуры тела (1,5 – 2 ^оС) происходит только при облучении инфракрасными лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань, коротковолновое излучение вызывает так называемый "солнечный удар". Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в глазах, нарушение координации движений, потерю сознания.

При воздействии на глаза наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное последствие воздействия инфракрасного излучения на глаза – появление инфракрасной катаракты.

Влияние радиационного тепла различно в зависимости от зоны облучения: наибольший эффект наблюдается при облучении шейной области и верхней половины туловища, наименьший – при облучении ног (области бедра). Молодые рабочие более чувствительны к излучению, поэтому целесообразно увеличивать время облучения их на производстве постепенно.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88*, СанПиН 2.2.4.548–96 интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветитель-ных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м² при облучении 50 % поверхности тела и более, 70 Вт/м² – при величине облучаемой поверхности от 25 до 50 % и 100 Вт/м² – при облучении не более 25 % поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, "открытое" пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м², при этом облучению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной, в том числе средств защиты лица и глаз.

Колебания интенсивности теплового облучения человека на рабочих местах зависят от многих причин: характера технологического процесса, температуры источника излучения, расстояния рабочего места от источника излучения, степени теплоизоляции, наличия индивидуальных и коллективных средств защиты и т.д.