Меры защиты от действия инфракрасного излучения

Основным путем оздоровления труда в горячих цехах, где ИКИ — основной компонент микроклимата, является изменение технологиче­ских процессов в направле-нии ограничения источников тепловыделе­ний и уменьшении времени контакта работа-ющих с ними. Дистанционное управление процессом увеличивает расстояние между рабочим и источником тепла и излучения, что снижает интенсивность влияющей на че-ловека радиации. Важное значение имеют теплоизо­ляция поверхности оборудования; устройство защитных экранов, по­крытых теплоизоляционными материалами, огражда-ющих рабочих от лучистого и конвекционного тепла, водяные и воздушные завесы; укрытие поверхности нагревательных печей полыми экранами с цир­кулирующей в них проточной водой снижает температуру воздуха на рабочем месте и полностью устраня-ет ИКИ.

Средства коллективной защиты работающих от тепловых излуче­ний представлены на рис. 4.9.

По действующим санитарным нормам температура нагретых по­верхностей оборудования и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45° С.

Для снижения интенсивности излучений от наружных поверхностей применяется водное охлаждение. При этом температура наружной поверхности не превышает температуры отходящей воды (35...40° С).

Расход воды на охлаждение, кг/ч:

,

где Ф — тепловой поток, Дж/с; с — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг °С); — разность температур отводя щей и поступающей воды, °С.

 

 

 

Рис. 4.9. Классификация средств промышленной теплозащиты

 

 

Наиболее распространенный и эффективный способ защиты от излучения — экранирование источников излучений. Экраны приме­няют как для экранирования источников излучения, так и для защиты рабочих мест от инфракрасного излучения.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплопроводящие. Это деление условно, так как любой экран об-ладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно.

В зависимости от возможности наблюдения за рабочим процессом экраны можно разделить на три типа: I — непрозрачные, II — полу­прозрачные и III —прозрачные.

Кратность ослабления светового потока защитным экраном

,

где — плотность теплового потока между параллельными плоско­стями 1 и 2, e — степень черноты материала (табл. 4.4).

;

— плотность теплового потока между экраном и плоскостью 2; С₀ — коэффициент излучения абсолютно черного тела (5,67 Вт/(м²×К⁴)):

.

Кратность снижения температуры излучающей поверхности

.

Коэффициент пропускания теплового потока

.

Коэффициент эффективности экрана

.

Таблица 4.4. Степень черноты e полного излучения различных материалов

Материал	t °С	e
Алюминий полированный окисленный при температуре 600° С	225... 575 200...600	0,039...0,057 0,11...0,19
Сталь листовая шлифовальная окисленная шероховатая оцинкованная блестящая оцинкованная окисленная луженая блестящая	940...1100 40...370	0,52...0,61 0,94...0,97 0,228 0,276 0,043...0,064
Чугун шероховатый сильноокисленный расплавленный	40...250 1300...1400	0,95 0,29
Золото полированное	225...625	0,018...0,035
Медь полированная		0,023
Асбестовый картон		0,96
Кирпич динасовый шероховатый шамотный глазурованный магнезитовый силлиманитовый красный шероховатый		0,8 0,75 0,39 0,29 0,93

 

При t ₁ > 400° С можно допустить

.

При равенстве степеней черноты всех участвующих в теплообмене поверхностей т = 2.

В случае установки n экранов и при разных степенях черноты источника излучения и экрана

.

Если , то

.

При заданной температуре экрана требуемое число экранов

.

Экран, отражая часть теплового потока обратно на источник излу­чения, повышает температуру последнего. Это повышение описывается эмпирической формулой

где — температура неэкранированной поверхности.

Полупрозрачные экраны. К полупрозрачным экранам относятся ме­таллические сетки с размером ячейки 3...3,5 мм, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло. Сетки применяют при интен­сивности облучения 0,35... 1,05 кВт/м², и их коэффициент эффектив­ности порядка 0,67. Цепные завесы применяются при интенсивности облучения 0,7...4,9 кВт/м². Коэффициент эффективности цепных завес зависит от толщины цепей. С целью повышения эффективности защитных свойств применяют завесы водяной пленкой и устраивают двойные экраны. Армированное стекло применяют при тех же интенсивностях облучения, что и цепные завесы, и имеют такой же коэф­фициент эффективности. Увеличение эффективности достигается орошением водяной пленки и устройством двойного экрана.

Прозрачные экраны. Для прозрачных экранов используют силикат­ное, кварцевое или органическое стекло, тонкие (до 2 нм) металличе­ские пленки на стекле, воду в слое или дисперсном состоянии.

Коэффициент пропускания воды в различных участках спектра в значительной степени зависит от толщины слоя воды. Тонкие водяные пленки начинают заметно поглощать излучение с длиной волны более 1,9 мкм и значительно поглощают волны длиной более 3,2 мкм. Поэтому они пригодны для экранирования источников с температурой до 800° С. При толщине слоя воды 15...20 мм полностью поглощаются излучения с длиной волны более 1 мкм, поэтому такой слой води эффективно защищает от теплового излучения источников с темпера­турой до 1800° С. Экраны в виде водяной пленки, стекающей по стеклу, более устойчивы по сравнению со свободными завесами: они имеют более высокий коэффициент эффективности (порядка 0,9) и могут применяться при интенсивностях облучения 1750 Вт/м².

Теплопоглощающие прозрачные экраны изготовляют из различных стекол (сили-катных, кварцевых, органических), бесцветных или окра­шенных. Для повышения эффе-ктивности применяется двойное остек­ление с вентилируемой воздушной прослойкой.

Органическое стекло применяют для защиты лица от теплового облучения в виде налобовых щитков. Эффективность стекол зависит от спектра излучения, т.е. стекло обладает узкополосными свойствами.

В последнее время одним из методов предупреждения влияния лучистой энергии является охлаждение стен, пола и потолка и приме­нение специальных экранов на рабочих местах.

Кроме мер, направленных на уменьшение интенсивности теплового излучения на рабочих местах, предусматривают также условия, при которых обеспечивается отдача тепла человека непосредственно на месте работы. Это осуществляется путем создания оазисов и душирования, с помощью которых непосредственно на рабочее место направ­ляется воздушный поток определенной температуры и скорости в зависимости от категории работы, сезона года и интенсивности инф­ракрасной радиации согласно ГОСТ 12.1.005 — 98.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ИСКУССТВЕННОМУ ПРОИЗВОДСТВЕННОМУ ОСВЕЩЕНИЮ

Источники искусственного производственного освещения. Источниками све-та при искусственном освещении являются газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Газоразрядные лампы предпочтительнее для применения в систе­мах искусственного освещения. Они имеют высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт) и большой срок службы (10 000...14 000 ч). Световой поток от газоразрядных ламп по спектральному составу близок к естественному освещению и поэтому более благоприятен для зрения. Однако газоразрядные лампы имеют существенные недостатки, к числу которых относится пульсация светового потока. При рассмотрении быстро движущихся или вращающихся деталей в пульсирующем све­товом потоке возникает стробоскопический эффект, который прояв­ляется в искажении зрительного восприятия объектов (вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажаются направление и скорость движения). Это явление ведет к увеличению опасности производственного травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операций.

В системах производственного освещения применяют люминес­центные газоразрядные лампы, имеющие форму цилиндрической стек­лянной трубки. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газо­вого электрического разряда в видимый свет. Люминесцентные газо­разрядные лампы в зависимости от применяемого в них любминофора создают различный спектральный состав света. Различают несколько типов ламп: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цвето­передачей (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого света (ЛБ).

Кроме люминесцентных газоразрядных ламп (низкого давления), в производственном освещении применяют газоразрядные лампы вы­сокого давления: лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные); галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами); ксеноновые лампы ЛКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), которые в основном применяются для освещения территорий предприятия; натриевые лам­пы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые), используемые для освещения цехов с большой высотой (в частности, многих литейных цехов).

Применяются для освещения производственных помещений также лампы нака-ливания, в которых свечение возникает путем нагревания нити накала до высоких тем-ператур. Они просты и надежны в эксплу­атации. Недостатками их являются низкая све-товая отдача (не более 20 лм/Вт), ограниченный срок службы (до 1000 ч), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие. В освети-тельных системах используют лампы накаливания различных типов: вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с криптоноксеноновым наполне-нием (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др. Все большее распро­стра-нение получают лампы накаливания с йодным циклом — галоид­ные лампы, которые имеют лучший спектральный состав света и хорошие экономические характеристики.

Эксплуатация осветительных установок. Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором светильников, представляющих собой совокуп­ность источника света и осветительной арматуры. Основное назначе­ние светильников заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механи­ческом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, а также защите ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды.

Важной характеристикой светильника является коэффициент по­лезного дейст-вия — отношение светового потока светильника к све­товому потоку лампы, помещен-ной в светильник.

Рис. 4.10. Защитный угол светильника (a):

а — с лампой накаливания; b — с люминесцентными лампами; d — расстояние от края отражате­ля; h — глубина утопления лампы

 

Рис. 4.11. Основные типы светильников:

1 — «Универсаль»; 2 — «Глубокоизлучатель»; 3 — «Люцетта»; 4 — «Молочный шар»; 5 — взрывобезопасный типа ВЗГ; 6 — типа ОД; 7 —типа ПВЛП

 

Устранение слепящего действия источника света обеспечивается конструкцией светильника и характеризуется защитным углом, т.е. углом между горизонталью и линией, касательной к светящемуся телу лампы и краю отражателя (рис. 4.10).

По конструктивному исполнению светильники делятся: на открытые, защищенные закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные и взрывобезопасные. По распределению светового потока в пространстве светильники бывают прямого, преимущественно прямого, рассеянного и отраженного света (рис. 4.11).

Светильники местного освещения часто предусматривают возмож­ность их перемещения и изменения направления светового потока и выполняются с не просвечивающимися отражателями, которые имеют защитный угол не менее 30°.

При эксплуатации осветительных установок производственного освещения необходимо проводить регулярную очистку остекленных проемов и светильников от загрязнений, своевременную замену пере­горевших ламп, контроль напряжений в осветительной сети, система­тический ремонт элементов светотехнической и электрической частей осветительной установки. Чистка стекол световых проемов должна производиться не менее двух раз в год для помещений с незначительным выделением пыли и не реже четырех раз в год для помещений со значительным выделением пыли. Чистка светильников должна произ­водиться 4...12 раз в год в зависимости от запыленности производст­венного помещения. Проверка уровня освещенности в контрольных точках помещения или на отдельных рабочих местах производится не реже 1 раза в год.

Основным прибором для измерения освещенности является фото­электрический люксметр (Ю — 16, Ю — 117 и др.). Для создания благо­приятного светового климата в производственных помещениях важное значение имеет не только правильное проектирование системы осве­щения, но и цветовое оформление.

Основные правила цветового оформления производственных помещений заключаются в следу­ющем: в любом производственном помещении должно быть светло, стены и потолки должны быть окрашены в светлые тона при относи­тельно небольшой насыщенности и высоком коэффициенте отраже­ния. Необходимо использовать также контрасты между теплыми и холодными тонами (если стены окрашены в теплые тона, то оборудо­вание — в холодные, и наоборот). Цветовое решение внутренней отделки помещения должно соответствовать климатической зоне, ори­ентации по сторонам света, особенностям технологического процесса и т.д. Освещение и цветовое оформление производственных помеще­ний при правильном решении и удачном сочетании оказывают благо­приятное влияние на настроение и работоспособность человека, рост производительности труда и снижение числа и тяжести производст­венных травм.

 

 

Таблица 4.5. Коэффициент использования светового потока

Светильник

«Астра», УПМ-15

УПД

НСП-07

ВЗГ-200 с отражателем

ЛСП-01

ПВЛ

, % , %

i

Коэффициент использования,

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,5

 

Методы расчета общего искусственного освещения рабочих помеще­ний. Метод светового потока (коэффициента использо­вания) применяется при равномерном расположении светильников и при нормированной горизонтальной освещенности. С помощью этого метода рассчитывают среднюю освещенность поверхности. При этом наиболее целесообразно рассчитывать освещение для помещений со светлым потолком и стенами, особенно при рассеянном и отраженном свете. Световой поток лампы Ф_л (лм) для ламп накаливания или световой поток люминесцентных ламп светильника рассчитывают по формуле:

,

где Е — минимальная нормированная освещенность (лк), принимае­мая по СНиП 23-05 — 95 — или отраслевым нормам; — площадь освещаемого помещения, м; К — ко-эффициент запаса, принимаемый по СНиП 23-05 — 95 (1,4 — 1,7); z — коэффициент минимальной осве­щенности, равный отношению . Его значения для ламп на-ка­ливания и ДРЛ — 1,15; для люминисцентных — 1,1; — число светильников в по-мещении; h — коэффициент использования светового потока, представлен в табл. 4.5. Он зависит от индекса помещения i, высоты подвеса светильников и коэффициен-тов отражения стен потолка . Коэффициенты отражения оцениваются субъектив-но (табл. 4.6).

 

Таблица 4.6. Значения коэффициентов отражения потолка и стен (%)

 

Состояние потолка	, %	Состояние стен	, %
Свежепобеленный		Свежепобеленные с окнами, за­крытыми белыми шторами
Побеленный, в сырых помеще­ниях		Свежепобеленные с окнами без штор
Чистый бетонный		Бетонные с окнами
Светлый деревянный (окрашен­ный)		Оклеенные светлыми обоями
Бетонный грязный		Грязные
Деревянный неокрашенный		Кирпичные неоштукатуренные
Грязный (кузницы, склады)		С темными обоями

 

Индекс помещения i определяют по формуле

,

где а и b — длина и ширина помещения, м; — число светильников в помещении.

Для расчета общего равномерного и локализованного освещения помещений и открытых пространств, а также местного освещения при любом расположении освещаемых поверхностей применяется точечный метод.

Освещенность какой-либо точки А горизонтальной поверхности выражается формулой

,

где — сила света (кд), заданная для условной лампы со световым потоком 1000 лм; a — угол между вертикальной плоскостью и направ­лением светового потока на освещаемую точку; — высота подвеса светильника, м.

Относительная освещенность

.

Эта величина численно соответствует освещенности точки А, распо­ложенной на том же луче, но на плоскости, по отношению к которой высота установки светильника равна 1 м. Чтобы подчеркнуть, что освещенность рассчитывается не вообще, а для ламп со световым потоком 1000 лм, заменив обозначение освещенности Е на е, запишем , где е — условная освещенность. Хотя относительная осве­щенность есть функция угла а, ее удобнее изображать кривыми в функции отношения (рис. 4.12). Переход от относительной освещенности к освещенности данной поверхности производится в соответствии с вышеприведенными выражениями. Если же требуется найти освещенность для лампы с про­извольным световым потоком Ф, то основная формула принимает следу­ющий вид:

.

Рис. 4.12. Кривые относительной освещенности для светильников УПД ДЛР

 

Кривые относительной освещен­ности (рис. 4.12) позволяют вести рас­чет с высокой точностью, но при этом требуются определение отношения; d/h или h/d и деление на h ². Пользо­вание пространственными изолюксами устраняет эти операции. Прост­ранственные изолюксы строят для каждого типа светильника, они пока­зывают условную горизонтальную освещенность е являющуюся функцией параметров и d и h.

Порядок расчета освещенности по точечному методу. Выбрать тип и размеще-ние светильников и высоту их подвески . Вычертить в масштабе план помещения со светильниками. На план нанести контрольную точку и найти расстояние d от нее до проекций светильников. По пространст­венным изолюксам горизонтальной освещенно-сти отыскать условную освещенность (е) от каждого светильника. Вычислить общую условную освещенность от всех светильников. Рассчитать горизонтальную осве-щенность в контрольной точке по формуле:

,

где m — коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников и отраженного светового потока (прини­мается в пределах 1,1... 1,2); К — коэффициент запаса, принимаемый равным 1,3... 1,5 (в зависимости от периодичности чистки светильни­ков).

Если мощность источника света предварительно не выбрана, то ее можно найти по световому потоку

.

Расчет по удельной мощности основан на анализе большого количества светотехнических расчетов, выполненных по методу коэффициента использования светового потока.

Удельная мощность W _y — отношение мощности W источников света всех осветительных установок освещаемого помещения к осве­щаемой площади , т.е.

.

Значение удельной мощности зависит от следующих основных факторов: светильников, размещения их в помещениях, мощности и типа ламп, характеристики освещаемого помещения.

Метод применяется при расчете общего равномерного освещения, особенно для помещений большой площади.