Лабораторная работа №1 “Защита от теплового излучения”

Цель работы - определить интенсивность тепловых излучений в зависимости от различных параметров и оценить эффективность защиты от теплового излучения с помощью водяной завесы и экранов.

Общие сведения

Физическая сущность теплового излучения

Лучистый теплообмен между телами 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.

Воздух прозрачен (диатермичен) для теплового излучения, поэтому при прохождении лучистого тепла через воздух температура его не повышается. Лучи поглощаются предметами, нагревают их и они становятся излучателями тепла. Воздух, соприкасаясь с нагретыми телами, нагревается, и температура воздушной среды в производственных помещениях возрастает.

Энергия теплового излучения может быть определена по формуле:

Q - энергия теплового излучения, Вт/м² ;

F - площадь излучающей поверхности, м²;

Т⁰- температура излучающей поверхности, ⁰К;

l- расстояние от излучающей поверхности до объекта, м.

Из формулы (1) 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.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ 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 /1/.

Передача тепла инфракрасным излучением (ИК - излучением) является наиболее мощным из всех путей теплоотдачи и составляет в комфортных метеоусловиях 44-59 % общей теплоотдачи. Излучение тела человека находится в диапазоне длин волн от 5 до 25 мкм с максимальной энергией, приходящейся на 9,4 мкм /2/.

В производственных условиях, когда работающий окружен предметами, имеющими температуру, отличную от температуры тела человека, соотношение способов теплоотдачи может существенно изменяться. Отдача человеческим телом тепла во внешнюю среду возможна только тогда, когда температура окружающих предметов ниже температуры тела человека. В обратном случае направление потока лучистой энергии меняется на противоположное, и уже тело человека будет получать извне дополнительную тепловую энергию. Воздействие инфракрасных лучей приводит к перегреву организма и тем быстрее, чем больше мощность излучения, выше температура и влажность воздуха в рабочем помещении, больше интенсивность выполняемой работы.

ИК - излучение, помимо усиления теплового воздействия окружающей среды на организм работающего, обладает специфическим влиянием. С гигиенической точки зрения важной особенностью ИК - излучения является способность этих лучей проникать на разную глубину в живую ткань.

Лучи длинноволнового диапазона (длина волны от 3,0 мкм до 1 мм) задерживаются в поверхностных слоях кожи уже на глубине 0,1-0,2 мм. Поэтому их физиологическое воздействие на организм проявляется, главным образом, в повышении температуры кожи и перегреве организма.

Наоборот, коротковолновый диапазон ИК - излучения характеризуется способностью проникать в ткани человеческого организма на несколько сантиметров. Так, лучи с длиной волны 0,78 x1,4 мкм легко проникают через кожу и черепную коробку в мозговую ткань, что может привести к воздействию на клеточные образования головного мозга. Тяжелые поражения головного мозга ИК - лучами приводят к возникновению специфического заболевания - теплового удара, внешне выражающегося в головной боли, головокружении, учащении пульса, ускорении дыхания, падении сердечной деятельности, потере сознания и т.д.

При облучении коротковолновыми ИК - лучами, проникающими в глубоко лежащие ткани, наблюдается повышение температуры легких, почек, мышц и других органов. В крови, лимфе, спинномозговой жидкости появляются специфические биологически активные вещества, наблюдаются нарушения обменных процессов, изменяется функциональное состояние центральной нервной системы.

НОРМИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Интенсивность теплового облучения человека регламентируется, исходя из субъективного ощущения человеком энергии облучения. Человек может неопределенно долго выдерживать излучение интенсивностью до 350 Вт/м². Эта величина считается верхним пределом оптимального облучения. При более высоких значениях должно осуществляться воздушное душирование рабочих мест.

Нормы ограничивают также температуру нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне, которая не должна превышать 45⁰ С, а для оборудования внутри которого температура равна или ниже 100⁰ С, температура на его поверхность устанавливается не выше 35⁰ С /4/.