Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Теплоизоляция технологического оборудования
Общие сведения Для горячих цехов и участков наиболее характерны тепловые излучения, которые поступают на рабочие места от расплавленных или нагретых материалов, горячего оборудования, аппаратов, трубопроводов, пламени. Искусственными источниками теплового (инфракрасного) излучения являются любые поверхности, температура которых выше, по сравнению с поверхностями, подвергающимися облучению. Относительно работающего человека такими источниками могут быть все окружающие его поверхности с температурой выше температуры тела человека (36-37 °С). Чем больше разность температур излучающих и облучаемых поверхностей, тем интенсивнее облучение. Облучаемые поверхности обладают различной способностью поглощать инфракрасные лучи и, следовательно, при облучении нагреваются по-разному. Воздух совершенно не поглощает инфракрасные лучи и поэтому не нагревается. Лучистый поток теплоты, кроме непосредственного воздействия на рабочих, нагревает пол, стены, перекрытия, оборудование, в результате чего ухудшаются условия работы. Интенсивность облучения на рабочих местах в зависимости от размеров и температуры источника излучения может достигать 7000 Вт/м2 (10кал/см2×мин). Интенсивность солнечной радиации в летний безоблачный день составляет 1000 Вт/м2 (1,5 кал/см2×мин). Инфракрасные излучения оказывают на организм, в основном, тепловое воздействие. Эффект теплового действия зависит от спектра излучения, который обуславливает глубину их проникновения в организм, интенсивности облучения, величины излучающей поверхности, размера облучаемого участка организма, длительности облучения, угла падения лучей. Инфракрасные излучения подразделяют на три области: А – с длиной волны от 0,76 до 1,4 мкм; Б – от 1,4 до 3,0 мкм; С – более 3,0 мкм. Излучение в области А обладает большой проникающей способностью через кожные покровы, поглощается кровью и подкожной жировой клетчаткой. В областях Б и С излучение поглощается большей частью в эпидермисе (наружном слое кожи). В практических условиях излучение является интегральным, поскольку нагретые тела излучают одновременно различные длины волн, причем по мере увеличения температуры источника излучения максимум энергии излучения перемещается в сторону коротких волн. При этом длина волны с максимальной энергией теплового излучения определяется по закону смещения Вина:
λ max =0,29∙103/ Tи, (1.1) где λ max - длина волны; Ти температура излучающей поверхности; 0,29·103 – постоянное число. Действие инфракрасных лучей при поглощении их в различных слоях кожи сводится к ее нагреванию, что обуславливает переполнение кровеносных сосудов кровью и усиление обмена веществ. При этом изменяется морфологический состав крови – уменьшается число лейкоцитов и тромбоцитов, происходит поляризация кожи человека. Инфракрасные излучения влияют на функциональное состояние центральной нервной системы, приводят к изменениям в сердечно-сосудистой системе. При длительном пребывании человека в зоне теплового лучистого потока происходит резкое нарушение теплового баланса в организме. Нарушается терморегуляция организма, усиливается деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, увеличивается потоотделение, происходят потери нужных организму солей. Обеднение организма водой вызывает сгущение крови, ухудшается питание тканей и органов. Потеря организмом солей лишает кровь способности удерживать воду, приводит к быстрому выведению из организма вновь выпитой жидкости. Нарушение водосолевого баланса вызывает так называемую судорожную болезнь, характеризующуюся появлением резких судорог, преимущественно в конечностях. Нарушение теплового баланса вызывает заболевание, называемое тепловой гипертермией или перегревом. Оно характеризуется повышением температуры тела, обильным потоотделением, учащением пульса и дыхания, слабостью, головокружением, изменением зрительных ощущений и зачастую потерей сознания. При длительном инфракрасном облучении может развиваться также профессиональная катаракта. Тепловое излучение, кроме непосредственного воздействия на рабочих, нагревает окружающие конструкции (пол, стены, перекрытия, оборудование), в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается, что также ухудшает условия труда и снижает уровень безопасности. Существующие способы защиты от теплового излучения:
- теплоизоляция излучающих горячих поверхностей; - удаление рабочего от источника теплового излучения путем автоматизации и механизации производственных процессов, а также дистанционного управления; - экранирование источников излучений; - применение аэрации и воздушного душирования; - охлаждение теплоизлучающих поверхностей; - применение защитной одежды. Как теплоизоляционные материалы широко используются: асбест, пробка, минеральная вата, стеклоткань, керамзит, кирпич, войлок и др. На производстве применяют также защитные экраны для ограждения источников теплового излучения от рабочих мест. По принципу действия теплозащитные экраны делятся на: - теплоотражающие (полированные или покрытые белой краской металлические листы, закаленное стекло с пленочным покрытием, металлизированные ткани, пленочный материал); - теплопоглощающие (металлические листы и коробки с теплоизоляцией, закаленное силикатное органическое стекло и др.); - теплоотводящие (водяные завесы и металлические листы или сетки, с которых стекает вода); - комбинированные. Воздушное душирование применяют для создания на постоянных рабочих местах требуемых метеорологических условий при тепловом облучении и при открытых производственных процессах, если технологическое оборудование, выделяющее вредные вещества, не имеет укрытий или местной вытяжной вентиляции. При душировании можно подавать или наружный воздух с обработкой его в приточных камерах (очисткой, охлаждением и нагреванием в холодный период года в случае необходимости), или внутренний воздух. Важное значение для профилактики перегрева имеют индивидуальные средства защиты. Спецодежда должна быть воздухо- и влагопроницаема (из хлопка, льна, грубошерстного сукна с огнестойкой пропиткой), иметь удобный покрой. Для работы в экстремальных условиях применяются специальные костюмы с повышенной тепло-светоотдачей. Для защиты головы от излучения применяют дюралевые, фибровые каски, войлочные шляпы; для защиты глаз – очки с темными стеклами, маски с откидным экраном. Защита от воздействия пониженных температур достигается использованием теплой спецодежды, а во время осадков – плащей и резиновых сапог.
Методические указания При расчете тепdлоизоляции следует придерживаться следующего порядка. Сначала устанавливаются допустимые тепловые потери объекта, при наличии изоляции задавшись температурой на поверхности изоляции. Количество теплоты q, отдаваемое единицей поверхности нагретого объекта в единицу времени в окружающую среду , Вт/м2, (1.2) где a – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к воздуху, Вт/ (м2×°С); tиз – температура на наружной поверхности изоляции, °С; tв – температура воздуха в помещении, °С. Зная теплопотери с единицы поверхности изолируемого объекта q, определяем коэффициент теплопередачи по формуле , Вт/ м2∙°С, (1.3) где tвн – температура среды внутри объекта (аппарата), °С;; q- плотность теплового потока, Вт/м2. В свою очередь коэффициент теплопередачи , (1.4) где a1 и a2 – коэффициенты теплоотдачи соответственно на внутренней и наружной стороне аппарата, Вт/ (м2 × °С); dст, lст - толщина (м) и коэффициент теплопроводности изолируемой стенки, Вт/(м × град); dиз, lиз - толщина (м) и коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м ×°С).
Коэффициент теплопередачи для однослойной плоской стенки определяем по формуле , (1.5) Преобразуя выражение (1.4), определяющее коэффициент теплопередачи К, получаем формулу для определения толщины теплоизоляции, которая имеет следующий вид: , м (1.6) Температура внутренней поверхности аппарата может быть рассчитана по формуле , (1.7) Температура наружной поверхности аппарата определяется по формуле , (1.8) Общее количество теплоты, выделенной наружной поверхностью аппарата F (м2) в течение часа составляет (1 ватт∙час = 3,6 килоджоулей) , кДж, (1.9) Тепловыделение от остывающего продукта определяется по формуле , кДж, (1.10) где m - масса остывающего продукта, кг; с - теплоемкость остывающего продукта, кДж/(кг×°С); tнач, tкон - соответственно начальная и конечная температура остывающего продукта, °С
Условия задач Задача 1. Рассчитать толщину теплоизоляции d из (мм) для цилиндрического аппарата, изготовленного из металла (М), толщина стенки аппарата d ст (мм). Температура среды внутри аппарата t вн (оС); температура воздуха в помещении t в(оС); температура на поверхности изоляции 45оС. В качестве изоляции используется изоляционный материал (ИЗ). Коэффициент теплоотдачи от поверхности аппарата к воздуху a2 = 6 (Вт/(м2 оС)). Коэффициент теплоотдачи на внутренней стороне печи a1 = 20 (Вт/(м2 оС)). Коэффициент теплопроводности стенок аппарата l ст (Вт/(м оС)); коэффициент теплопроводности изоляционного материала l из (Вт/(м оС)). Указание: принять температуру внутренней стенки аппарата равной температуре среды в аппарате.
Задача 2 В печном отделении хлебозавода установлено n одинаковых печей. Площадь тепловыделяющей поверхности каждой печи F (м2). Стены печей покрыты двухслойной тепловой изоляцией. Кожух печей выполнен из стали толщиной d 1= 3 мм с коэффициентом теплопроводности l 1= 46 Вт/м∙°С. Первый слой изоляции выполнен из шамотного кирпича толщиной d 2 = 250 мм с коэффициентом теплопроводности l 2 = 0,14 Вт/(м×°С). Второй слой изоляции толщиной d 3 = 100 мм выполнен из шлаковаты, с коэффициентом теплопроводности l 3 = 0,04 Вт/(м×°С). Температура внутри печи t вн = 240°С; температура воздуха в печном отделении t в, 0С. Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности печей к окружающему воздуху a 2 = 6 Вт/(м2×°С). Коэффициент теплоотдачи на внутренней стороне печи a 1 = 20 Вт/(м2×°С). Определить потери тепла Q п (кВт) от печей в помещении.
Задача 3 Определить плотность теплового потока, проходящего через плоскую стенку из стали толщиной δ, мм с коэффициентом теплопроводности λ = 50 Вт/(м ∙0С), а также коэффициент теплопередачи, если температура газов с одной стороны стенки t в, 0С, а температура кипящей воды с другой стороны t вн, 0C, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α 1=100 Вт/(м2·0С), и от стенки к кипящей воде α 2=5000 Вт/(м2·0С).
Задача 4 Определить количество тепла Q (кВт), поступающего в окружающую среду в единицу времени от котла с толщиной стенки d ст и коэффициентом теплопроводности l ст, покрытого теплоизоляционным материалом толщиной d из и коэффициентом теплопроводности l из. Площадь котла F (м2). Температура внутренней среды t вн. Коэффициент теплоотдачи от поверхности котла в окружающую среду a 1 = 8 Вт/(м2∙°С), а коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности котла a 2. = 20 Вт/(м2∙°С). Температура окружающего котла воздуха t возд.
Задача 5 Определить температуру на поверхности аппарата t пов (°С), при условии что аппарат площадью F (м2) выделяет тепловой поток Q (Вт). Аппарат теплоизолирован материалом толщиной d из и коэффициентом теплопроводности l из. Температура внутри аппарата t вн, температура воздуха в помещении t возд. Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности аппарата, омываемым горючим газом a 1 = 20 Вт/м2×град.
Контрольные вопросы 1. За счет каких процессов образуется тепло в организме человека? Каким путем организм теряет большую часть тепла? 2. Какими способами происходит отдача тепла организмом человека? 3. От каких параметров зависит величина интенсивности теплового излучения на рабочем месте? Указать единицу измерения интенсивности. 4. От какого параметра излучения зависит глубина его проникновения в живую ткань? Воздействие излучения на какие органы наиболее опасно? 5. Какой диапазон ИК-излучения при облучении вызывает более тяжелые последствия? 6. Какое специфическое заболевание может вызвать нарушение терморегуляции? Каковы симптомы этого заболевания? 7. Какое профессиональное заболевание может вызвать длительное тепловое облучение? 8. Через величину какой характеристики оценивается действие теплового излучения на человека? Указать единицу ее измерения. 9. От каких факторов зависит эффект воздействия теплового излучения? В каких случаях будет более тяжелым эффект воздействия теплового излучения? 10. Какими способами обеспечивается защита работников от перегревания? Какой из способов является наиболее распространенным?
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 444; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.222.117.109 (0.045 с.) |