Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ПАРАМЕТРЫ.doc
Скачиваний:
33
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
190.98 Кб
Скачать

9

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Первое высшее техническое учебное заведение россии

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра безопасности производства и разрушения горных пород

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ПАРАМЕТРЫ

Санкт-Петербург

2009 год

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

Характеристика теплового излучения.

Лучистый теплообмен между гелями представляет собой процесс рас­пространения внутренний энергии, которая излучается в виде электромагнитных волн. Все электромагнитные излучения имеют одинаковую природу и отличаются только длиной волны. Например, длины волн ультрафиолетового излучения равны 0,02-0,4 мкм, видимого излучения - 0,4-0,76 мкм и инфракрасного - более 0,76 мкм. Видимое и инфракрасное излучения называют тепловым или лучистым.

Теплота температурой Т>00К является источником электромагнитного излучения. Это излучение осуществляется за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения. Часть этого интегрального излучения с длиной волн = 0,78 ÷1000 при облучении любого тела вызывает тепловой эффект и носит название ИКИ. На долю ИКИ производственных помещений приходится до 70% выделяемой теплоты.

При температурах до 500 0С с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи, а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасных лучей появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи. Распределение лучистой энергии по спектру вычисляется по закону перемещения максимального излучения Вина в зависимости от температуры поверхности источника Т и оптических свойств материала (степени черноты и качества отделки поверхности). Длина волны лучистого потока () с максимальной энергией теплового излучения для абсолютно черного тела определяется по формуле:

max= C/T ,(1)

где Т – температура, 0К; С – постоянная величина (С=2880 0К).

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

Энергия теплового излучения может быть определена по формуле:

Вт/м2(2)

где Q- энергия теплового излучения, Вт/м2;

F - площадь излучающей поверхности, м2;

Т0- температура излучающей поверхности, °К;

L- расстояние от излучающей поверхности до объекта, м.

Из формулы следует, что количество лучистого тепла, поглощаемого телом человека, зависит от температуры источника излучения, площади излучающей по­верхности, от квадрата расстояния между излучающей поверхностью и телом че­ловека.

Тепловой обмен организма человека с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла (термогенезом) в результате жизне­деятельности организма и отдачей им этого тепла во внешнюю среду. Отдача теп­ла осуществляется, в основном тремя способами: конвекцией, излучением и испа­рением.

В производственных помещениях со значительными избытками явной теплоты (более 23,3 Вт/м 3) большинство технологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру окружающей среды. В результате рабочие, находясь вблизи расплавленного или нагретого металла, пламени, горячих поверхностей и т.п., подвергаются действию теплоты, излучаемой этими источниками. Источники лучистой энергии в зависимости от температуры поверхности можно разделить на четыре группы.

1. Источники с температурой поверхности до 500 0С. Это паропроводы, сушильные агрегаты, наружные поверхности печей и др. В спектре излучения этих источников содержатся в основном инфракрасные лучи с длиной волны 3,7÷9,3 .

2. Источники с температурой поверхности от 500 до 1300 0С. Это открытые проёмы нагревательных печей, открытое пламя, нагретые слитки, заготовки, расплавленный чугун, бронза. В спектре излучения этих источников длины волн ИКИ с максимальной энергией находится в пределах 1,9÷3,7 .

3. Источники с температурой поверхности от 1300 до 1800 0С. Это расплавленная сталь, открытые проёмы плавильных печей и др. спектр излучения содержит инфракрасные лучи с max =1.2÷1,9 и видимые лучи.

4. Источники излучения с температурой поверхности свыше 1800 0С. Это дуговые печи, сварочные аппараты. Спектр излучения таких источников содержит все длины волн лучистой энергии.

Интегральная изучающая способность абсолютно черного тела определяется законом Стефана-Больцмана:

I = T4 (3)

где I –интенсивность излучения, Вт/м2; - универсальная постоянная Стефана-Больцмана ( = 5,6703210-8, 0К-4).

Основываясь на зависимости (2), для практических расчетов с учетом степени черноты облучаемых поверхностей пр и коэффициента облученности ( ) интенсивность облучения на рабочем месте определяется по формулам:

приL S 0.5 I=0.91S(0.01T 4-A)/L2(4)

приL> S 0.5 I=0.91S 0.5(0.01T 4-A)/L2 (5)

здесь L –расстояние от источника ИКИ, м; A – эмпирический коэффициент (для кожи человека и хлопчатобумажной ткани А= 85, для сукна А= 110); S – площадь излучающей поверхности, м2.