3. Проектирование теплопоглощающих экранов

Теплопоглощающие экраны применяются как переносные (при ремонтных работах), а при наличии пауз в технологическом процессе (необходимых для охлаждения экрана) и как стационарные.

При расчете экрана исходим из теплового баланса

Q_п = Q_изл, (3.27)

где Q_изл – количество лучистого тепла, действующего на экран (определяется по зависимости 7.3), Вт;

Q_п – количество тепла, поглощенного экраном, Вт.

Q_п = mc(t_к – t_н), (3.28)

где m – масса экрана, кг/с;

с – теплоемкость материала экрана, Дж/(кгК);

t_к – конечная температура экрана (не более 35 С), С;

t_н – начальная температура экрана, С.

, кг/ч (3.29)

При этом под массой экрана понимают такую массу, которая в течение 1 часа действия теплового излучения обеспечит нагрев экрана не выше 35 С. Если необходимо, чтобы экран работал в этих условиях 2 часа, то массу экрана надо удвоить, 3 часа – массу утроить и т.д.

Возможные виды теплопоглощающих экранов:

– стальной лист с теплоизоляцией из перлита, вермикулита, асбеста, кирпича и т.д.;

– алюминиевый лист с теплоизоляцией из перлита, вермикулита, асбеста, кирпича и т.д.;

– кирпичная стенка толщиной в полкирпича;

стальная сетка (одинарная или двойная) с закаленным органическим или силикатным стеклом);

– стекла закаленные силикатные или органические.

Более подробно классификация типовых средств защиты (теплоотводящих, теплоотражательных и теплопоглощающих) приведена в [3, 4].

Теплоотражающие экраны эффективно поглощают тепловые излучения в заданном интервале времени, но основной недостаток – это необходимость наличия пауз для охлаждения экрана.

Литература

1. Бабалов А.Ф. Промышленная теплозащита в металлургии.– М.: Металлургия, 1971.– 360 с.

2. Петров С.В., Шорин А.Ф. Теплозащита в металлургии.– М.: Металлургия, 1981.–

3. Справочник по охране труда на промышленном предприятии/ К.Н.Ткачук, Д.Ф.Иванчук, Р.В.Сабарно и др.– К.: Техніка, 1991.– 285 с.

4. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник/ С.В.Белов, А.Ф.Козьяков, О.Ф.Партолин и др.: Под ред. С.В.Белова.– М.: Машиностоение, 1989.– 368 с.

Индивидуальное задание

Разработать технические мероприятия по защите работающих от действия инфракрасного излучения (ИКИ), излучаемого источником излучения (боковой стенкой оборудования, нагретыми или расплавленными материалами и др.). Исходные данные для расчета приведены в таблице 3.1.

Для всех вариантов расчета дополнительно принять следующие данные:

• температура экрана – 35˚С;

• коэффициент поглощения ИКИ экраном – 0,9;

• теплоемкость воды – 4190 Дж/(кгК) (для теплоотводящих экранов);

• плотность воды – 1000 кг/м³ (для теплоотводящих экранов);

• степень черноты материала экрана – 0,06 (для алюминиевых экранов) и 0,28 (для оцинкованного железа);

Проектирование экранов производить для постоянных рабочих мест. Поэтому анализ производить только для двух типов экранов: теплоотражающих и теплоотводящих.

План решения индивидуального задания

1. Обосновать необходимость проектирования теплозащиты.

2. Обосновать выбор типа защитного экрана (теплоотводящего или теплоотражающего).

3. Спроектировать выбранный экран. Для этого пределить количество воды, которое необходимо подать на теплоотводящий экран, или количество слоев теплоотражающего экрана.

Таблица 3.1 – Исходные данные к индивидуальному заданию

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Температура источника ИКИ, 0С	140	250	1125	180	1350	85	800	300	650	750
Площадь источника ИКИ, м2	10	6	0,5	9	0,25	15	1,5	8	4	2
Степень черноты источника ИКИ	0,75	0,66	0,55	0,80	0,28	0,70	0,8	0,78	0,68	0,74
Степень черноты объекта облучения (окружающего оборудования)	0,69	0,8	0,88	0,79	0,72	0,76	0,78	0,82	0,84	0,86
Расстояние от источника ИКИ до рабочего места, м	1	1,2	3	1,5	1,3	2,5	2	0,8	1,3	1,6
Температура воздуха в рабочей зоне, 0С	28	26	30	25	33	22	29	31	35	32
Температура воды на входе в экран, 0С	25	26	24	29	23	27	22	28	30	29
Коэффициент А, учитывающий условия лучистого теплообмена, К4	85	110	85	110	110	85	85	110	85	110
Допустимая интенсивность ИКИ на рабочем месте, Вт/м2	35	70	140	100	140	35	140	70	100	140

Продолжение таблицы 3.1

Параметр	Вариант
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Температура источника ИКИ, 0С	160	280	1225	280	1450	185	850	360	690	950
Площадь источника ИКИ, м2	13	6,6	0,45	9,5	0,35	16	1,9	1,8	3.4	2,5
Степень черноты источника ИКИ	0,74	0,86	0,45	0,75	0,18	0,65	0,8	0,78	0,68	0,74
Степень черноты объекта облучения (окружающего оборудования)	0,69	0,8	0,88	0,79	0,72	0,76	0,78	0,82	0,84	0,86
Расстояние от источника ИКИ до рабочего места, м	1,2	1,3	3,3	0,5	2,3	2,2	2,5	1,8	2,3	2,6
Температура воздуха в рабочей зоне, 0С	28	26	30	25	33	22	29	31	35	32
Температура воды на входе в экран, 0С	25	26	24	29	23	27	22	28	30	29
Коэффициент А, учитывающий условия лучистого теплообмена, К4	85	110	85	110	110	85	85	110	85	110
Допустимая интенсивность ИКИ на рабочем месте, Вт/м2	35	70	140	100	140	35	140	70	100	140