Номограмма эффективно-эквивалентной температуры

 

Приложение 1.2

Характеристика отдельных категорий работ

Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энергозатрат организма в ккал/ч (Вт).

К категории Iа относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на пред- приятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.).

К категории Iб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 121...150 ккал/ч (140...174 Вт), производимые сидя, стоя или связан- ные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напря- жением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастеры в различных видах произ- водства и т.п.).

К категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат 151...200 ккал/ч (175...232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, пе- ремещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).

К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 201...250 ккал/ч (233...290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным фи- зическим напряжением (ряд профессий в механизированных литей- ных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машино- строительных и металлургических предприятий и т.п.).

К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передви- жениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набив- кой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

Приложение 1.3

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений [1]

 

Перио*д года	Категория работ по тяжести	Темпера- тура возду- ха, °C	Температура поверхно- стей, °C	Относитель- ная влаж- ность возду- ха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iа	22...24	21...25	40...60	0,1
Iб	21...23	20...24	40...60	0,1
IIа	19...21	18...22	40...60	0,2
IIб	17...19	16...20	40...60	0,2
III	16...18	15...19	40...60	0,3
Теплый	Iа	23...25	22...26	40...60	0,1
Iб	22...24	21...25	40...60	0,1
IIа	20...22	19...23	40...60	0,2
IIб	19...21	18...22	40...60	0,2
III	18...20	17...21	40...60	0,3

* Период года:

– теплый – характеризуется среднесуточной температурой на- ружного воздуха t сс> +10 °С;

– холодный – t сс ≤ +10 °С.

Приложение 1.4

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений [1]

 

Период года	Категория работ по тя- жести	Температура воздуха, °C	Температура поверхно- стей, °C	Относительная влажность воздуха, %   *	Скорость движения воздуха, м/с
диапазон ниже опти- мальных величин	диапазон выше опти- мальных величин	для диапазона температур воз- духа ниже опти- мальных вели- чин, не более	для диапазона температур возду- ха выше опти- мальных вел*и*чин, не более
Холодный	Iа	20,0...21,9	24,1...25,0	19,0...26,0	15...75	0,1	0,1
Iб	19,0...20,9	23,1...24,0	18,0...25,0	15...75	0,1	0,2
IIа	17,0...18,9	21,1...23,0	16,0...24,0	15...75	0,1	0,3
IIб	15,0...16,9	19,1...22,0	14,0...23,0	15...75	0,2	0,4
III	13,0...15,9	18,1...21,0	12,0...22,0	15...75*	0,2	0,4
Теплый	Iа	21,0...22,9	25,1...28,0	20,0...29,0	15...75*	0,1	0,2
Iб	20,0...21,9	24,1...28,0	19,0...29,0	15...75*	0,1	0,3
IIа	18,0...19,9	22,1...27,0	17,0...28,0	15...75*	0,1	0,4
IIб	16,0...18,9	21,1...27,0	15,0...28,0	15...75*	0,2	0,5
III	15,0...17,9	20,1...26,0	14,0...27,0	15...75	0,2	0,5

 

*

При температуре воздуха на рабочих местах 25 °C и выше максимально допустимые величины относительной влажности

воздуха не должны выходить за пределы: 70 % – при температуре воздуха 25 °C; 65 % – при температуре воздуха 26 °C; 60 % – при темп**ературе воздуха 27 °C; 55 % – при температуре воздуха 28 °C.

При температуре 26...28 °C скорость движения воздуха, указанная в таблице для теплого периода года, должна соответ-

ствовать диапазону: 0,1...0,2 м/с – при категории работ Iа; 0,1...0,3 м/с – при категории работ Iб; 0,2...0,4 м/с – при категории работ IIа; 0,2...0,5 м/с – при категории работ IIб и III.

Приложение 1.5

 

Рекомендуемые величины интегрального показателя тепловой нагрузки среды для профилактики перегревания организма [2]

 

Категория работ по тяжести	Энергозатраты, Вт	Величина интегрального показателя, °C
Iа	До 139	22,2...26,4
Iб	140...174	21,5...25,8
IIа	175...232	20,5...25,1
IIб	233...290	19,5...23,9
III	Более 290	18,0...21,8

 

 

Таблица для определения относительной влажности

Приложение 1.6

Разница показаний «сухого» и «влажного» термометров, С Температура «сухого» термометра, С

(по аспирационному психрометру) °

Приложение 1.7

 

Градуировочный график для определения скорости движения воздуха (v, м/с) по анемометру

11

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 1 2 3 4

 

Лабораторная работа 2

 

ЗАЩИТА ОТ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Цель работы – ознакомление с основами теории теплового излу- чения, нормативными требованиями к тепловому излучению и про- мышленными методами защиты от него; приобретение навыков пользования приборами для измерения плотности тепловых потоков и температуры поверхностей. Оценка эффективности защитных эк- ранов.

 

Общие сведения

 

2.1.1. Источники, характеристики и воздействие теплового излучения на организм человека

Любое тело, имеющее отличную от абсолютного нуля температу- ру, излучает энергию в виде электромагнитных волн с длиной волны от нуля до бесконечности. В зависимости от агрегатного состояния вещества его излучение может быть сплошным (твердые вещества, жидкости) и дискретным (пары и газы). Тепловым излучением назы- вают излучение в видимом (длина волны λ = 0,4...0,75 мкм) и ближ-

нем инфракрасном (λ = 0,75...2,5 мкм) спектральных диапазонах.

Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном

тепловое действие. Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насы- щенность крови, понижается венозное давление, замедляется крово- ток и, как следствие, наступает нарушение деятельности сердечно- сосудистой и нервной систем.

Инфракрасное (ИК) излучение способно проникать в живую ткань организма на разную глубину в зависимости от длины волны излуче- ния. Лучи длинноволнового диапазона (с длиной волны >1,5 мкм) по- глощаются поверхностными слоями кожи на глубине 0,1...0,2 мм, и их физиологическое воздействие на организм проявляется, главным образом, повышением температуры кожи и перегревом организма. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей явля- ется катаракта. Лучи коротковолнового диапазона (0,76...1,5 мкм) обладают способностью проникать в человеческий организм на не-

сколько сантиметров. Такое ИК излучение легко проникает через кожу и черепную коробку в ткань мозга, вызывая быструю утомляе- мость, снижение внимания, усиленное потоотделение, а при дли- тельном облучении – тепловой удар. При облучении коротковолно- выми ИК лучами наблюдается повышение температуры легких, по- чек, мышц и других органов. В крови, лимфе, спинномозговой жид- кости появляются специфические биологически активные вещества, наблюдаются нарушения обменных процессов, изменяется состояние центральной нервной системы.

Кроме непосредственного воздействия на человека лучистая теп- лота нагревает окружающие конструкции. Эти вторичные источники отдают теплоту окружающей среде излучением и конвекцией, в ре- зультате чего температура воздуха внутри помещения повышается.

Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно, но значительная интенсивность теплового излучения и высокая тем- пература воздуха могут оказать неблагоприятное действие на чело- века. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м2при кратко- временном воздействии не вызывает неприятного ощущения, при 1050 Вт/м2уже через 3...5 мин на поверхности кожи появляется не- приятное жжение (температура кожи повышается на 8...10 °С), а при 4000 Вт/м2через несколько секунд возможны ожоги [1].

Интенсивность теплового облучения на отдельных рабочих местах мо- жет быть значительной. Например, в момент заливки стали в форму она составляет 12 000 Вт/м2; при выбивке отливок из опок 350...2000 Вт/м2, а при выпуске стали из печи в ковш достигает 7000 Вт/м2[1].

Общее количество теплоты, падающее на тело человека, зависит от размера облучаемой поверхности, температуры источника излуче- ния и расстояния до него. Для характеристики теплового излучения принята величина, названная интенсивностью теплового облучения.

Интенсивность теплового облучения (плотность потока па- дающего излучения) q пад, Вт/м2– это мощность лучистого потока, приходящаяся на единицу облучаемой поверхности.

Основные законы теплового излучения были открыты в следую- щей хронологической последовательности:

1) закон Кирхгофа – отношение плотности потока излучения к поглощательной способности всех тел одинаково, равно плотности потока излучения абсолютно черного тела (АЧТ) при той же темпе- ратуре и зависит от температуры:

(),

q

= q 0= ϕ T

A

где q – плотность потока излучения тела, Вт/м2;

A – поглощательная способность тела;

q 0 – плотность потока излучения АЧТ, Вт/м2;

T – температура, К.

2) закон Стефана – Больцмана устанавливает зависимость пол- ной (по всем длинам волн излучения) плотности потока АЧТ от тем- пературы:

q 0= σ T,

где σ – постоянная Стефана – Больцмана, σ = 5,67 · 10–8Вт/(К4·м2).

3) закон Вина устанавливает распределение энергии в спектре АЧТ в зависимости от температуры: произведение температуры на длину волны с максимальной энергией – величина постоянная:

λmax T = b,

где λmax – длина волны, соответствующая max излучению, м;

b – постоянная, b = 2,9·10–3, (м·К).

4) закон Планка дает зависимость спектральной плотности пото- ка АЧТ (нагретого до температуры Т) от длины волны излучения λ:

−1

0 −5 ⎡

⎛ c 2⎞ ⎤

q λ= c 1λ

⎢exp ⎜ ⎟ −1⎥,

⎣ ⎝ λ T ⎠ ⎦

где q 0λ – спектральная плотность потока, Вт/м3;

с 1, с 2 – константы;

λ – длина волны, м.

2.1.2. Нормирование теплового излучения

В существующей нормативно-технической документации норми- руются следующие величины:

– интенсивность теплового облучения, Вт/м2;

– температура воздуха рабочей зоны, °С;

– температура нагретых поверхностей технологического оборудо- вания, °С;

– интегральный показатель тепловой нагрузки среды – ТНС- индекс, °С.

1. Интенсивность теплового облучения q пад, Вт/м2зависит от доли открытой поверхности тела человека S.

Согласно ГОСТ 12.1.005–88 ССБТ «Общие санитарно- гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» [2] интенсив- ность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоля- ции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна пре- вышать значений, приведенных в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Зависимость интенсивности теплового облучения от доли открытой поверхности тела человека S

 

S	≥0,5	0,25...0,5	≤0,25
q пад, Вт/м2

В любом случае облученность работающих открытыми источни- ками теплового излучения (нагретый металл, стекло, «открытое пла- мя» и т.п.) не должна превышать 140 Вт/м2, облучению не должно подвергаться более 0,25 поверхности тела S при обязательном ис- пользовании средств индивидуальной защиты.

2. При наличии теплового облучения температура воздуха в со- ответствии с ГОСТ 12.1.005–88 [2] не должна превышать на посто- янных рабочих местах верхние границы оптимальных значений для теплого периода года, на непостоянных рабочих местах – верхние границы допустимых значений для постоянных рабочих мест (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Рабочее место Температура, С Категория работы легкая средняя тяжелая Ia Iб IIa IIб III Постоянное           Временное

Допустимые значения температуры воздуха рабочей зоны, °С при наличии теплового излучени°я [2]

 

3. В целях профилактики тепловых травм температура наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств не должна превышать 45 °С (ГОСТ 12.1.005–88 [2]).

В соответствии с ГОСТ 12.4.123–83 ССБТ «Средства коллектив- ной защиты от инфракрасных излучений. Общие технические требо- вания» [3] средства защиты должны обеспечивать температуру по- верхностей оборудования не выше 35 °С при температуре внутри теплоисточника до 100 °С и не выше 45 °С при температуре внутри теплоисточника выше 100 °С.

4. ТНС-индекс рекомендуется использовать для оценки сочетан- ного воздействия параметров микроклимата в целях осуществления мероприятий по защите работающих от возможного перегревания на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превыша- ет 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения – 1200 Вт/м2 (см. лабораторную работу 1).

 

2.1.3. Меры защиты

Основные мероприятия по снижению опасности воздействия ИК излучения на человека включают в себя: снижение интенсивности излучения источника; технические защитные средства; защиту вре- менем, использование средств индивидуальной защиты, лечебно- профилактические мероприятия.

Cогласно ГОСТ 12.4.011–89 ССБТ «Средства защиты работаю- щих. Общие требования и классификация» [4] средства промышлен- ной теплозащиты должны удовлетворять следующим требованиям:

– обеспечивать оптимальный теплообмен организма работника со средой обитания;

– обеспечивать необходимую подвижность воздуха (повышение доли конвективной теплоотдачи) с целью достижения комфортных условий;

– иметь максимальную эффективность теплозащиты и обеспечи- вать удобство эксплуатации.

Все средства защиты работающих в зависимости от характера их применения подразделяют на две категории: коллективные и инди- видуальные.

В соответствии с ГОСТ 12.4.011–89 [4] и ГОСТ 12.4.123–83 [3] к

коллективным средствам теплозащиты относятся устройства: огра- дительные (экраны, щиты и др.); герметизирующие; теплоизоли- рующие; вентиляционные (воздушное душирование, аэрация и др.); автоматического контроля и сигнализации; дистанционного управ- ления; знаки безопасности.

Выбор теплозащитных средств в каждом случае должен осуще- ствляться по максимальным значениям эффективности с учетом тре-

бований эргономики, технической эстетики, безопасности для данно- го процесса или вида работ и технико-экономического обоснования.

Механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление и наблюдение дают возможность пре- бывания рабочих вдали от источника радиационной и конвекцион- ной теплоты.

Уменьшению поступления теплоты в цех способствуют меро- приятия, обеспечивающие герметичность оборудования. Плотно подогнанные дверцы, заслонки, блокировка закрытия технологиче- ских отверстий с работой оборудования – все это значительно сни- жает выделение теплоты от открытых источников.

Теплоизоляция поверхностей источников излучения (печей, со- судов и трубопроводов с горячими газами и жидкостями) снижает температуру излучающей поверхности и уменьшает как общее теп- ловыделение, так и радиационное. Кроме улучшения условий труда тепловая изоляция уменьшает тепловые потери оборудования, сни- жает расход топлива (электроэнергии или пара) и приводит к увели- чению производительности агрегатов.

Теплоизоляция конструктивно может быть мастичной, оберточ- ной, засыпной, с использованием штучных и формовочных изделий (кирпичи и др.) и смешанной.

В настоящее время известно много различных видов теплоизоля- ционных материалов. К неорганическим материалам относятся: ас- бест, асбоцемент, вермикулит, керамзит, минеральная вата и войлок, стекловата и стеклоткань, ячеистый бетон и др. Органическими изо- ляционными материалами являются древесные опилки, пробковые, древесноволокнистые и торфоизоляционные плиты, пенопласт и др. При выборе материала для изоляции необходимо принимать во вни- мание механические свойства материалов, а также их способность выдерживать высокую температуру.

Теплозащитные экраны применяют для локализации источников лучистой теплоты, уменьшения облученности на рабочих местах и снижения температуры поверхностей, окружающих рабочее место.

По способу крепления на объекте экраны подразделяют на: съем- ные и встроенные.

По принципу действия экраны подразделяются на: теплоотра- жающие, теплопоглощающие, теплоотводящие и комбинированные. Отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какая способность экрана более выражена.

По степени прозрачности экраны делят на: непрозрачные (свето- пропускание менее 40 %), полупрозрачные (светопропускание 40...75 %) и прозрачные (светопропускание более 75 %). В непро- зрачных экранах энергия поглощенных электромагнитных волн пре- вращается в тепловую энергию. Экран нагревается и, как всякое на- гретое тело, становится источником теплового излучения. При этом излучение поверхностью экрана, противолежащей экранируемому источнику, условно рассматривается как пропущенное экраном из- лучение источника теплового излучения. К этому классу относят ме- таллические водоохлаждаемые и футерованные асбестовые, альфо- лиевые (из алюминиевой фольги), алюминиевые экраны.

В прозрачных экранах пропущенное излучение, взаимодействуя с веществом экрана, минует стадию превращения в тепловую энергию и распространяется внутри экрана по законам геометрической опти- ки, что и обеспечивает видимость через экран. Прозрачные экраны применяются для смотровых проемов пультов и кабин управления, щитков и т.д. Этот класс составляют экраны из различных стекол: силикатного, кварцевого и органического, бесцветного, окрашенного и металлизированного; пленочные водяные завесы, свободные и сте- кающие по стеклу; вододисперсные завесы. Водяные завесы погло- щают поток тепла до 80 % без существенного ухудшения видимости. Высокой эффективностью обладают аквариальные экраны (до 93 %), представляющие собой коробку из двух стекол, заполненную про- точной чистой водой с толщиной слоя 15...20 мм. Вододисперсная завеса представляет собой плоскую воздушную струю со взвешен- ными в ней капельками воды (эффективность около 70 %).

Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся экраны из металлической сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металличе- ской сеткой; для повышения эффективности все эти экраны могут орошаться водяной пленкой.

Примеры характеристик конструкций оградительных устройств (экранов) приведены в прил. 2.1.

В производственных помещениях для ассимиляции избыточной теплоты предусматривают естественную вентиляцию (аэрацию).

Аэрация – организованный естественный воздухообмен, осущест- вляемый за счет теплового и ветрового напоров.

При интенсивности теплового облучения на открытых рабочих местах 350 Вт/м2и выше и температуре воздуха не ниже 27...28 °С при проведении средней и тяжелой физической работы применяют

зональное мелкодисперсное распыление воды. Водяная пыль, попа- дая на одежду и тело работающего, испаряясь, способствует охлаж- дению, а вдыхаемая водяная пыль предохраняет слизистые оболочки дыхательных путей от высыхания.

Для создания комфортных микроклиматических условий в огра- ниченном объеме (например, на рабочем месте) применяются: воз- душные оазисы, воздушные завесы и воздушные души.

Воздушный оазис создают в отдельных зонах рабочих помещений с высокой температурой. Для этого часть рабочего помещения огра- ничивают легкими переносными перегородками высотой 2 м и в ого- роженное пространство подают прохладный воздух со скоростью 0,2...0,4 м/с.

Воздушные завесы создают для предупреждения проникновения в помещение наружного холодного воздуха путем подачи более тепло- го воздуха с большой скоростью (10...15 м/с) под некоторым углом навстречу холодному потоку.

При воздействии на работающего теплового облучения интенсив- ностью 350 Вт/м2и более, а также 175...350 Вт/м2при площади излу- чающих поверхностей в пределах рабочего места более 0,2 м2приме- няют воздушное душирование. Воздушное душирование представля- ет собой поток воздуха, имеющий заданные параметры (температуру, скорость движения, иногда влажность), подаваемый непосредствен- но на рабочее место. Ось воздушного потока направляют на грудь человека горизонтально или под углом 45°. Охлаждающий эффект воздушного душирования зависит от разности температур тела рабо- тающего и потока воздуха, а также от скорости обтекания воздухом тела человека.

Эффективность любого теплозащитного устройства оценивается как:

Э = q пад

−

q проп⋅100, (2.1)

q пад

где Э – эффективность теплозащитного устройства, %;

q пад – тепловой поток, падающий на теплозащитное устройство (экран) от источника, Вт/м2;

q проп– тепловой поток, пропущенный теплозащитным устройст- вом (экраном), Вт/м2.

К основным организационным мерам защиты относят:

– категорирование помещений (установление тепловой характе- ристики помещения).

Тепловая характеристика помещения устанавливается в зависимо- сти от величины избытков явной теплоты.

Избытки явной теплоты Q яв (теплонапряженность), Вт – тепло- вые потоки от всех источников (тепло, выделяемое печами, нагретым металлом, электрооборудованием, людьми, отопительными прибо- рами, солнечным нагревом) за вычетом теплопотерь через огражде- ния при расчетных параметрах наружного воздуха.

Производственные помещения делят на: помещения с незначи- тельными избытками явной теплоты с теплонапряженностью Q яв≤ 23 Вт/м3= 84 кДж/(м3⋅ч) и помещения с избытками явного теп-

ла с Q яв> 23 Вт/м3(горячие цехи – доменные, сталеплавильные, про-

катные и др.).

– организацию дополнительных перерывов в работе (график пе- рерывов разрабатывается применительно к конкретным условиям работы и в зависимости от тяжести работ, с учетом того, что частые короткие перерывы более эффективны для поддержания работоспо- собности, чем редкие, но продолжительные).

– защиту временем во избежание чрезмерного общего перегрева- ния и локального повреждения (ожога). Регламентируют продолжи- тельность периодов непрерывного ИК облучения человека и пауз между ними в соответствии с Р 2.2.2006–05 «Руководство по гигие- нической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» [5].

– организацию мест отдыха (где обеспечивают благоприятные ус- ловия);

– регулярные медосмотры для своевременного лечения.

К индивидуальным средствам относятся специальная одежда, фартуки, обувь, рукавицы. При защите от тепловых излучений спец- одежда выполняется воздухо- и влагонепроницаемой (хлопчатобу- мажная, льняная, грубошерстное сукно). Для защиты головы от из- лучения применяют каски и войлочные шляпы; для защиты глаз – очки темные или с прозрачным слоем металла, маски с откидным экраном.

При кратковременных работах в условиях высоких температур (тушении пожаров, ремонте металлургических печей), где темпера- тура достигает 80...100 °С, большое значение имеет тепловая трени- ровка. Устойчивость к высоким температурам может быть в некото- рой степени повышена лечебно-профилактическими мероприя-

тиями: использованием фармакологических средств (дибазола, ас- корбиновой кислоты, смеси этих веществ и глюкозы), вдыханием кислорода, аэроионизацией.

Для ослабления воздействия тепловых излучений на организм че- ловека устанавливают рациональный питьевой режим – снабжают рабочих горячих цехов подсоленной газированной водой, белково- витаминными напитками и т.п.