30. Порядок розрахунку інтенсивності опромінення робочих місць на промислових підприємствах.

Для обоснования необходимости проектирования средств защиты от тепловых излучений необходимо определить фактическое значение интенсивности тепловых излучений (облученность) экспериментально (например, актинометром) или расчетом.

Величину облученности, создаваемую источником излучения, можно определить по закону Стефана-Больцмана по зависимости

;

где q_u – интенсивность тепловых излучений, Вт/м²;

С₀ – излучательная способность абсолютно черного тела, Вт/м²К⁴ (С₀ = 5,6703 Вт/м²К⁴);

Е_пр – приведенная степень черноты источника излучения и объекта облучения;

Ψ – угловой коэффициент, учитывающий взаимное расположение источника излучения и объекта облучения, а также влияние (в неявной форме) расстояния от источника излучения до объекта облучения;

Т_и и Т₀ – соответственно температура источника излучения и объекта облучения, К⁴.

Однако зависимостью пользоваться не всегда удобно при расчете облученности рабочих мест, т.к. не всегда известны данные для человеческого тела по степени черноты, по угловому коэффициенту и др. Поэтому для расчета облученности рабочих мест определим :

при ;

при ,

где q_u – интенсивность тепловых излучений, действующих на работающих, Вт/м²;

F – площадь излучаемой поверхности, м²;

T_u – температура источника тепловых излучений, К;

l_u – расстояние от центра излучаемой поверхности до облучаемого тела, м;

A – коэффициент, учитывающий условия лучистого теплообмена, К⁴;

При q_u  q_доп условия труда по тепловым излучениям соответствуют санитарным требованиям,

31. Розрахунок тепловідбивного, теплопоглинального екрану, а також екрана, що відводить тепло, для локалізації джерела променистого тепла. Принцип дії екранів, його конструкція і застосовувані матеріали.

ТЕПЛООТВОДЯЩИЙ ЕКРАН

Экраны, которые отводят тепло, представляют собой сварные конструкции, по которым циркулирует вода или воздушно-водяная смесь.

Наиболее подходящие размеры екрана принимаются по диаметру трубы, которая подводит воду или воздушно-водяную смесь к экрану.

Экраны устанавливают в зоне окон печей, которые нужно открывать для ведения технологического процесса, на расстоянии 500-600 мм от горячих поверхностей и на расстоянии 15-20 мм от внешних поверхностей оборудования без окон.

Рисунок 3.1 – Схема экрана, который отводит тепло

Условны обозначения на рисунку:

1 – входной штуцер;

2 – экран;

3 – выходной штуцер;

4 – лабиринтные перегородки.

Максимальное нагревание воды в экране не должно превышать 10-15º через возможность образования накипи.

1. При расчете выходили из теплового баланса

Qв = Qвип,

2. Интенсивность тепловых излучений можно определить по закону Стефана-Больцмана

где C₀ - коэффициент излучательной способности абсолютно черного тела (C₀ = 5,67 Вт/(м2К4));

_пр - приведен степень черноты источника излучения и стального листа экрана;

 - угловой коэффициент, который учитывает взаимное расположение источника излучения и объекта облучения (то есть экрана). Для условий установки экрана на стенке оборудования можно принять = 1;

T_е - температура экрана, К;

Тд - температура источника излучения с учетом ее роста при экранировании на 20-30%, K.

3. Определяем степень черноты

4. Определяем количество тепла, которое необходимо отвести водой от экрана

5. Далее определяем Необходимую весовую расход воды

6. С учетом плотности воды _в в объемный расход воды

Принимают плотность пресной воды _в = 1000 кг/м3, а морской - _в = 1010-1050 кг/м3.

На трубопроводах, подводящих воду в экран, обязательно устанавливают фильтр.

7. При проектировании экранов, которые отводят тепло, кроме расчета расхода воды на экран также необходимо определить:

- размеры экрана и трубопроводов (размеры трубопроводов выбирают по таблицам из стандартного ряда трубопроводов);

- гидравлический расчет затрат давления воды в экране (с учетом установки фильтров);

- проверка давления цеховой сети на возможность преодоления рассчитанных затрат напора, то есть если Рпот > Рс, то необходимо предусмотреть установку насоса на входе в экран.

Расходы давления воды состоят из расходов на трение, на местных сопротивлениях и на фильтре.

Экраны, которые отводят тепло, эффективно поглощают тепловые излучения во всем диапазоне длин волн (от длины волны 1,5 мкм и выше), что является их достоинством.

Недостатки этих экранов:

- громоздкость конструкции, что не всегда допустимо по условиям производства;

- необходимость наличия трубопроводов, фильтров и насосов для подачи воды;

- необходимость подготовки воды (умягчение, фильтрации и т.п.) для повышения срока службы экрана;

- сравнительно малый срок службы экрана через отложения накипи.

Поэтому эти экраны применяют для экранирования высокотемпературных печей (доменных, сталеплавильных, нагревательных и др.).

Проектирование теплоотражающих экранов Тепловой поток, встречая на пути экран из высокой теплоотражающей способностью, отражается от него в основном обратно к источнику и только некоторая частица его поглощается экраном. Нагреваясь в результате поглощения некоторого количества энергии к температуре, экран в свою очередь становится источником излучения и от екрана возникает тепловой поток. Однако это излучение в значительной степени ослаблено. Если установить ряд экранов, то излучение можно значительно снизить. Необходимо определить фактическое значение интенсивности тепловых излучений по формулам:

при ;

при ,

q_д-о – интенсивность тепловых излучений от источника до объекта облучения (без экрана), Вт/м2

q_э-д – отраженный тепловой поток от экрана до источника излучения, Вт/м2;

Ти - температура источника излучения, К;

То - температура экрана, К;

То – q_э-о – тепловой поток от экрана до объекта облучения, Вт/м2;

T_и – температура источника излучения, К;

Tэ – температура екрана, К;

T_о – температура объекта облучения, К.

1. Конечно температура источника излучения Тд известна. Поэтому определяем коэффициент понижения температуры источника от Тд к То.

где Тд - температура источника излучения с учетом ее роста при экранировании на 30-40%, К;

2. Определяем необходимый коэффициент снижения теплового потока

Если t_д  400 С, то m_нб  ⁴ (При этом погрешность расчета равен+3 %).

3. Задаемся материалом экрана и определяем по _и, _о, _э.

4. Определяем приведены степени черноты

5. Определяем необходимое количество экранов

Если материал источника излучения и екрана одинаковый, то при одном экране поток уменьшается в два раза.

Материал теплоотражательных экранов:

– алюминиевый лист;

– алюминиевая фольга (альфоль);

– белая жесть и др.

Достоинства теплоотражающих экранов:

- простота конструкции;

- сравнительно малые габариты экранов;

- удобство в эксплуатации;

- эффективное снижение тепловых лучей (при установке двух и более экранов).

К недостаткам стоит отнести возможность снижения эффективности экранирования при изменении отражательной способности материала экрана (когда экран темнеет).

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

При расчете экрана исходим из теплового баланса

Qп = Qвип,

где Qвип - количество лучистого тепла, что действует на экран, Вт;

Qп - количество тепла, поглощенного экраном, Вт.

Q_п = mc(t_к – t_п),

где m - масса экрана, кг/с;

с - теплоемкость материала экрана, Дж/(кг K);

tк - конечная температура экрана (не более 35 ºC), ºC;

tп - начальная температура экрана, ºС.

При этом под массой экрана понимают такую массу, что в течение одного часа действия теплового излучения обеспечит нагрев экрана не выше 35 ºС. Если необходимо, чтобы экран работал в этих условиях 2 часа, то массу экрана нужно удвоить, 3 часа - массу утроить и т.д.

Возможные виды теплопоглощающих экранов:

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

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

– кирпичная стенка толщиной в полкирпича;

- стальная сетка с закаленным органическим или силикатным стеклом;

– стекла закаленные силикатные или органические.