Защита от тепловых излучений

Основным путем оздоровления труда в горячих цехах, где инфракрасное излучение – основной компонент микроклимата, является изменение технологических процессов в направлении ограничения источников тепловыделений и уменьшении времени контакта работающих с ними. Дистанционное управление процессом увеличивает расстояние между рабочим и источником тепла и излучения, что снижает интенсивность влияющей на человека радиации. Важное значение имеют теплоизоляция поверхности оборудования; устройство защитных экранов, покрытых теплоизоляционными материалами, ограждающих 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 устраняет инфракрасные излучения.

Средства коллективной защиты работающих от тепловых излучений представлены на рис. 86.

Мастичная теплоизоляция достигается нанесением на горячую поверхность изоляционной мастики. Мастичную изоляцию можно применять на объектах любой конфигурации. В качестве оберточной изоляции используют асбестовую ткань, минеральную вату, войлок. Наиболее пригодна оберточная изоляция для трубопроводов. Засыпная изоляция используется при прокладке трубопроводов в каналах, где требуется большая толщина изоляционного слоя. Она достигается применением молотого диатомита, перлита и т.п.

Смешанная теплоизоляция состоит из нескольких слоев. В первом слое обычно устанавливают штучные изделия. Наружный слой изготавливают из мастичной или оберточной изоляции. Целесообразно устанавливать алюминиевые кожухи снаружи теплоизоляции. Затраты на устройство кожухов быстро окупаются вследствие уменьшения тепловых потерь на излучение и повышения долговечности изоляции под кожухом.

Рис. 86. Классификация средств промышленной теплозащиты

В основе расчета теплоизоляции лежит допустимая величина тепловых потерь.

Наиболее распространенным и эффективным способом защиты от инфракрасного (теплового) излучения является экранирование. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты людей и рабочих мест от воздействия лучистого тепла.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие. Это деление в известной степени является условным, так как любой экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно.

Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. Они выполняются из металла, могут быть водоохлаждаемые и футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза). Для теплоотражающих экранов материалом служат листовой алюминий, оцинкованная сталь, белая жесть, алюминиевая фольга (альфоль), укрепляемые на несущем материале – картоне, сетке и т.п. Снижение температуры теплоотражающего экрана оценивают по коэффициенту экранирования _, где и – температура у источника и на обратной стороне экрана соответственно.

Температуру экрана можно рассчитать по формуле

_,

где a – коэффициент теплопоглощения экрана; Р –интенсивность облучения, Вт/м²;
α – удельная теплоотдача экрана, Вт/(м² · °С).

Эффективность теплозащиты таких экранов достигает 80–98%.

В теплопоглощающих экранах применяют материалы с большим термическим сопротивлением (огнеупорный кирпич, асбестовые щиты на металлической сетке или листе и т.п.), вследствие чего температура наружной поверхности резко уменьшается. Эффективность экранирования можно оценить по формуле

,

где Р и Р ₀– мощность лучистого потока в точке пространства при наличии и отсутствии экрана; δ – коэффициент ослабления; l – толщина экрана.

К теплоотводящим экранам относятся экраны, от которых тепло отводится водой. Они представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. Они могут применяться при любых интенсивностях излучения. Расчет экрана основан на определении температуры внутренней и наружной поверхности экрана с учетом ограничений на температуру наружной поверхности (≤ 45^oC).

В зависимости от возможности наблюдения за рабочим процессом экраны можно разделить на три типа:

- непрозрачные (металлические, альфолевые, футерованные, асбестовые и др.), где поглощаемая энергия, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию;

- прозрачные (силикатное, кварцевое, органическое, металлизированное стекло, а также пленочные водяные завесы свободные и стекающие по стеклу, вододисперсные завесы), где излучение, взаимодействуя с веществом экрана, минует стадию превращения в тепловую энергию и распространяется внутри экрана по законам геометрической оптики, что и обеспечивает видимость через экран;

- полупрозрачные (металлические сетки, цепные завесы, экраны из стекла и др.), где объединяются свойства прозрачных и непрозрачных экранов

Местную приточную вентиляцию широко используют для создания требуемых параметров микроклимата в ограниченном объеме, в частности, непосредственно на рабочем месте. Это достигается созданием воздушных оазисов, воздушных завес и воздушных душей.

Воздушные оазисы создаются в отдельных зонах рабочих помещений с высокой температурой. Для этого небольшую рабочую площадь закрывают легкими переносными перегородками высотой в 2 м и в огороженное пространство подают прохладный воздух со скоростью 0,2–0,4 м/с.

Воздушные завесы создают для предупреждения проникновения в помещение наружного холодного воздуха (нагретого), а также на постоянные рабочие места, расположенные вблизи ворот, дверей, технологических проемов. Скорость выпуска воздуха из щелей воздушной завесы 8–15 м/с.

Воздушные души применяют в горячих цехах на рабочих местах, находящихся под воздействием лучистого потока теплоты большой интенсивности (более 350 Вт/м² ). Воздушное душирование осуществляется свободными и полуограниченными струями, создаваемые воздухораспределителями. Скорость движения воздуха в струе 1–3,5 м/с, температура в струе 17–28°С. К воздуху можно подмешивать мылкораспыленную воду (водовоздушный душ).

В целях исключения или снижения воздействия тепловых излучений на организм человека (при облучении свыше 100 Вт/м²) применяются средства индивидуальной защиты. Защита достигается снабжением работающих спецодеждой, выполненной из невоспламеняемого, стойкого против теплового излучения воздухонепроницаемого материала (сукно, брезент, ткань с металлическим покрытием). Для защиты глаз используют маски, щитки и очки со специальными светофильтрами.