производственная санитария

В производственных помещениях с большим тепловыделением (горячие цеха) до-

ля тепла, приходящее на инфракрасное излучение, может составлять до 2/3 выделяе-

мого тепла и только 1/3 составляет конвекционное тепло, т.е. тепло, передающееся при контакте с нагретым воздухом.

Интенсивность теплового излучения на рабочих местах может колебаться от 175

Вт/м2 до 13956 Вт/м2.

В литейных цехах (нагрев и обработка деталей) интенсивность излучения состав-

ляет 1392-3480 Вт/м2 .

Основная физическая характеристика инфракрасного излучения - интенсивность облучения (плотность потока) Е (Вт/м2) зависит от температуры излучателя, его пло-

щади и расстояния до исследуемой точки пространства и определяется по следующим формулам:

где S - площадь поверхности излучателя, м2,

Тu - абсолютная температура излучателя, °К,

R - расстояние от излучателя до точки замера, м

Биологическое действие теплового излучения

Лучистое тепло имеет ряд особенностей. ИКИ, помимо усиления теплового воз-

действия среды, на организм работающего, обладает и специфическим влиянием, за-

висящим от интенсивности энергии излучения отдельных участков его спектра.

Существенное влияние на лучистый теплообмен организма оказывают оптиче-

ские свойства кожного покрова с его избирательной характеристикой коэффициентов

41

отражения, поглощения и пропускания по отношению к различным участкам спектра инфракрасной радиации.

Воздействие ИКИ на организм человека проявляется как общими, так и местными реакциями. Местная реакция - выражается сильнее при длинноволновом облучении,

поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости при длинноволновом облучении короче, чем при коротковолновой радиации.

За счет большой глубины проникновения в ткани тела коротковолновая область спектра ИКИ обладает выраженным общим действием на организм человека, вызывая повышение температуры глубоколежащих тканей: например, при длительном облуче-

нии глаза может привести к помутнению хрусталика (профессиональная катаракта).

Под влиянием ИКИ в организме человека возникают биохимические сдвиги и из-

менения функционального состояния центральной нервной системы: образуются спе-

цифические биологически активные вещества типа гистамина, холина, повышается уровень фосфора и натрия крови, усиливается секреторная функция желудка, подже-

лудочной и слюнной желез, в центральной нервной системе развиваются тормозные процессы, уменьшается нервно-мышечная возбудимость, понижается общий обмен.

При инфракрасном облучении кожи повышается ее температура, изменяется теп-

ловое ощущение. При значительных интенсивностях возникают ощущения жжения,

боль. Время переносимости тепловой радиации уменьшается с увеличением длины волны и ее интенсивности (табл.1).

Таблица 1. Время переносимости (в секундах) инфракрасной радиации в зависимости от ее интенсивности и длины волны.

Участки кожи, подвергающиеся инфракрасному облучению, получают большое количества тепла, перегреваются. При сильном перегреве происходит омертвление тканей, так называемый термический ожог. Перегрев сначала носит местный характер,

42

но вследствие циркуляции крови он вскоре охватывает весь организм и самочувствие работающего значительно ухудшается.

При длительном воздействии высокой температуры и лучистой энергии темпера-

тура тела человека может повыситься на 1-2 °С. Из организма тогда усиливается выде-

ление пота, причем пот содержит значительное количество поваренной соли, вследст-

вие чего происходит обеднение крови солью, и самочувствие человека ухудшается.

При прекращении работы и переходе в помещение с нормальной температурой спустя 20-30 мин. Восстанавливается нормальное самочувствие.

Влияние радиационного тепла различно в зависимости от зоны облучения: наи-

больший эффект наблюдается при облучении шейной области верхней половины ту-

ловища, наименьший - при облучении ног (области бедра). Выносливость к облучению возрастает с увеличением периода облучения, при котором наблюдаются процессы приспособления (адаптация), сохраняющиеся довольно долго.

В довольно редких случаях, когда перегрев достигает 40,5 °С и выше и организм не в состоянии справиться с ним и нарушениями, которые перегрев вызывает, может наступить тепловой удар. Человек тогда впадает в чрезвычайно болезненное состоя-

ние, которое при определенных условиях может привести к смерти.

Нормирование воздействия теплового излучения

(ГОСТ 12.1.005-88).

ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА РАБОТАЮЩИХ ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСТОЧНИ-

КОВ

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный ме-

талл, стекло, пламя и др.) не должны превышать 140 Вт/м2. При этом облучению не долж-

43

но подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

При наличии теплового облучения работающих температура воздуха на рабочих местах не должна превышать в зависимости от категории работ следующих величин:

25° C – при категории работ Iа;

24° C – при категории работ Iб;

22° C – при категории работ IIа;

21° C – при категории работ IIб;

20° C – при категории работ III.

Меры по предупреждению перегревов на производстве

В производственных условиях не всегда возможно выполнить нормативные требова-

ния. В этом случае должны быть предусмотрены мероприятия по защите работающих от возможного перегрева.

Классификация средств коллективной защиты от тепловых излучений работни-

ков

44

Рис. 1. Классификация средств промышленной теплозащиты

Интенсивность теплового излучения на рабочих местах может колебаться от 175

Вт/м2 до 13956 Вт/м2.

В производственных помещениях с большим тепловыделением (горячие цеха) до-

ля тепла, приходящее на инфракрасное излучение, может составлять до 2/3 выделяе-

мого тепла и только 1/3 составляет конвекционное тепло, т.е. тепло, передающееся при контакте с нагретым воздухом.

К горячим цехам относят цеха, в которых тепловыделение превышает 20 Вт/м2 (23 Дж/м2 ).

В литейных цехах (нагрев и обработка деталей) интенсивность излучения состав-

ляет 1392-3480 Вт/м2.

Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением является экранирование излучающих поверхностей.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКРАНОВ

45

По принципу действия экраны подразделяются на теплопоглощающие, теплоотводя-

щие и теплоотражающие.

Однако это деление достаточно условно, так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло. Отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какая его способность выражена сильнее.

Теплопоглощающими называют экраны, выполненные из материалов с высоким тер-

мическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности). В качестве тепло-

поглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест,

шлаковату.

Асбестовые экраны применяются при интенсивности потока до 3500 Вт/м2, футерован-

ные огнеупорными материалами - до 10000 Вт/м2.

В качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используются водяные завесы,

свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (на-

пример, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла (акварильные экраны), металла (змеевики) и др. Водяные завесы применяются при интенсивности излу-

чения 350 -1400 Вт/м2 .

Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов широко используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску.

По возможности наблюдения за технологическим процессом различают экраны трех типов: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.

В непрозрачных экранах энергия электромагнитных колебаний взаимодействует с веществом экрана и превращается в тепловую энергию. Поглощая излучение, экран на-

гревается и, как всякое нагретое тело, становится источником теплового излучения. При этом излучение поверхностью экрана, противолежащей экранируемому источнику, услов-

но рассматривается как пропущенное излучение источника. К непрозрачным экранам от-

носятся, например, металлические (в т.ч. алюминиевые), альфолевые (алюминиевая фоль-

га), футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза), асбестовые и др.

Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армиро-

46

ванного металлической сеткой. При интенсивности излучения 350 - 1000 Вт/м2, цепные завесы и армированное стекло - 700 - 5000 Вт/м2

В прозрачных экранах излучение, взаимодействуя с веществом экрана, минует ста-

дию превращения в тепловую энергию и распространяется внутри экрана по законам гео-

метрической оптики, что и обеспечивает видимость через экран. Так ведут себя экраны,

выполненные из различных стекол: силикатного, кварцевого, органического, металлизи-

рованного, а также пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу), водо-

дисперсные завесы.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКРАНОВ

Кратность ослабления теплового потока, защитным экраном определяется по

Еu - интенсивность потока излучателя, Вт/м2

Еэ - интенсивность потока теплового излучения экрана, Вт/м2

Кратность снижения температуры излучающей поверхности "μ", определяется по формуле:

tu - температура излучателя, °С,

tэ - температура за экраном, °С

Коэффициент пропускания экраном теплового потока "τ", равен:

47

Коэффициент эффективности экрана "η", равен:

48

Лекция 4. ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется: конвекцией

в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью, излучением на окружающие предметы и в процессе тепломассообмена при испарении влаги, выводимой на поверх-

ность кожи потовыми железами и при дыхании.

Количество тепла, отдаваемого организмом каждым из этих путей, зависит от па-

раметров микроклимата на рабочем месте.

Величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давле-

нием, подвижностью и влагосодержанием воздуха. Теплопроводность тканей человека мала, поэтому основную роль в процессе транспортирования теплоты внутри организма играет конвективная передача с потоком крови.

Теплопроводность сухого воздуха мала, поэтому теплоотдача через соприкосно-

вение человека с воздухом также мала. Более интенсивно идет обмен теплом при сопри-

косновении человека с не нагретыми поверхностями, но, как правило, поверхность сопри-

косновения в этом случае незначительна.

Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Излучение тепла происходит в окружающую среду,

если в ней температура ниже температуры поверхности одежды (27-30 оС) и открытых частей тела (33,5 оС). При высоких температурах (30 - 35 оС) окружающей среды теплоот-

дача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении - от окружающей поверхности к человеку.

Количество теплоты, отдаваемой в окружающий воздух с поверхности тела при испарении пота, зависит как от температуры воздуха и интенсивности работы, так и от скорости окружающего воздуха и его относительной влажности.

Количество теплоты, выделяемой человеком с выдыхаемым воздухом, зависит от его физической нагрузки, влажности, и температуры вдыхаемого воздуха.

Комфортные условия для организма человека обеспечиваются при соблюдении теплового баланса.

Терморегуляция организма человека

49

Основными параметрами, обеспечивающими процесс теплообмена с окружающей средой, являются параметры микроклимата. В естественных условиях эти параметры из-

меняются в существенных пределах.

Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувст-

вие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции,

способствующие его восстановлению.

Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной темпера-

туры тела человека называются терморегуляцией. Она позволяет сохранять температуру внутренних органов постоянной, близкой к 36,5°С.

Уравнение теплового баланса для организма человека за определенный период времени может быть представлено в следующем виде:

M +S Qизл Qконв Qисп = 0,

где M - тепло процессов метаболизма, полученное из химических субстратов пи-

щи, подвергшихся расщеплению в клетках; S - накопленное организмом тепло; Qизл - теп-

ло отданное (со знаком -) или полученное (со знаком +) путем излучения, Qконв - тепло от-

данное (со знаком -) или полученное (со знаком +) путем конвекции, теплопередачи; Qисп -

тепло, отданное за счет испарения.

Qизл увеличивается с понижением температуры воздуха;

Qконв увеличивается с понижением температуры и увеличением скорости воздуха;

Qисп увеличивается с увеличением температуры и скорости движения воздуха, уменьше-

нием влажности воздуха.

В состоянии покоя при температуре воздуха 22 0С:

Qконв = 14-23%, Qизл = 44-69 %, Qисп=22-29 %, Выделение пота: до 30 мл/час.

При tвозд > t ≥ 30-32 0С, а также при тяжелой работы

Qизл → 0, Qконв → 0, Qисп→100%. Выделение пота: до1,0-1,5 л/час.

С потом выделяются минеральные соли и водорастворимые витамины (С, В, Ка и

NaCl – до 140 г).

При потере 20% NaCl (28-30 г) – прекращается выделение желудочного сока

50