Описания лабораторных работ / Описание лаб9 БЖД

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Филиал государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ» В Г. СМОЛЕНСКЕ

кафедра «Физика»

Лабораторная работа №9

Исследование эффективности теплопоглотительных и отражательных экранов

Задание и описание к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Смоленск 2015

УДК 502.3 (076.5) О-62

Допущено Учебно-методическим советом в качестве лабораторного практикума для студентов филиала

ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске, обучающихся по всем направлениям подготовки бакалавров

Подготовлено на кафедре физики

Рецензент Доктор технических наук, профессор Панченко С.В.

Лабораторная работа № 9 «Исследование эффективности теплопоглотительных и отражательных экранов».

Богатырев А. Ф. Задание и описание к лабораторной работе «Исследование эффективности теплопоглотительных и отражательных экранов» [Электронный ресурс] / А. Ф. Богатырев, А. И. Лазарев, В. Р. Белалов. Электрон. текстовые дан. – Смоленск : филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске, 2015. – Режим доступа: URL https://sites.google.com/site/physicasbmpei/studentu/bezopasnost-ziznedeatelnosti/opisania- rabot

Лабораторный практикум содержит описание лабораторной работы по методике определения интенсивности тепловых излучений и эффективности теплопоглотительных и отражательных экранов.

© филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске, 2015

2

Цель работы: Определение интенсивности тепловых излучений и эффективности теплопоглотительных и отражательных экранов.

1.Программа работы

1.Ознакомиться с источниками излучений, воздействием теплового излучения на человека и мерами борьбы с лучистым теплом.

2.Произвести измерения интенсивности тепловых излучений на разных расстояниях от источника излучений:

а) при отсутствии теплопоглотительных экранов; б) при наличии цепной завесы.

3.Произвести измерения температуры:

а) источника излучений; б) отражательных экранов – алюминий, асбест листовой.

4.Построить зависимости энергии облучения от расстояния от источника излучения.

5.Сделать выводы об эффективности теплопоглотительных и отражательных

экранов.

2. Теоретическая часть

Любой производственный процесс сопровождается выделением тепла. Источником тепловых излучений являются нагретые тела: печи, котлы, нагретые заготовки, паропроводы, газоходы. Тепло выделяется при процессах, связанных со сжиганием топлива, с нагревом, расплавлением или обжиганием материалов. Тепло выделяется также при технологических процессах – при трении движущихся частей машины, изменении форм обрабатываемых изделий, сушке в инфракрасных лучах и т. п. Имеет место также переход электрической энергии в тепловую.

Тела более нагретые отдают теплоту менее нагретым тремя путями: теплопередачей, конвекцией и лучеиспусканием (тепловой радиацией). В производственном помещении большое значение имеет конвекция и лучеиспускание. Конвекция – это передача теплоты окружающему воздуху, который, нагреваясь, переносит тепло от тела более нагретого к холодным поверхностям. Конвективное тепло влияет, главным образом, на внешние кожные покровы человека.

Лучистая энергия не поглощается окружающим воздухом. Она превращается в тепловую в поверхностных слоях облучаемого тела. Лучистая энергия, попадая на человека, воздействует на незащищенные части тела (лицо, руки, шею, грудь), причем лучистое тепло может проникать на некоторую глубину в ткани.

При систематическом воздействии высокой температуры и при длительном пребывании человека в зоне теплового излучения происходит резкое нарушение теплового баланса в организме. Нарушение теплового баланса вызывает тепловую гипотермию или перегрев тела, причем температура тела в тяжелых случаях повышается до 40-41°С и выше. Такие заболевания характеризуются обильным потоотделением, значительным учащением пульса и дыхания, резкой слабостью, головокружением, и, зачастую, потерей сознания.

Тепловые излучения, воздействуя на организм человека, нарушают его нормальную деятельность, а именно: нарушается работа терморегулировочного аппарата, деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, усиливается потоотделение, происходит потеря нужных организму солей. Потеря организмом воды приводит к сгущению крови, а при потере организмом солей кровь теряет способность удерживать воду. Нарушение водно-солёвого баланса вызывает судорожную болезнь,

3

характеризующуюся появлением резких судорог в конечностях.

При систематических перегревах наблюдается снижение внимания, резко повышается утомляемость, снижается производительность труда. Поэтому меры борьбы с лучистым теплом имеют огромные значения для улучшения условий труда. Интенсивность облучения порядка 0,4-0,8 кал/см2·мин вызывает мало заметные тепловые ощущения, которые человеческий организм способен переносить сравнительно долгое время. В таких случаях достаточно обеспечить на рабочих местах подвижность воздуха не менее 0,3 м/с.

При интенсивности облучения 0,8-1,5 кал/см2·мин намечается граница переносимости. Согласно действующим ныне санитарным нормам, теплоизлучение считается значительным при интенсивности облучения свыше 1 кал/см2·мин.

На рабочих местах, характеризующихся такой интенсивностью, должна быть организована надлежащая защита.

Тепловой эффект воздействия облучения зависит от множества факторов, а именно: от спектра излучения, интенсивности потока облучения, величины излучающей поверхности, размера облучаемого участка организма, длительности облучения, одежды и т. п.

Мероприятия, защищающие от прямого действия лучистой энергии, отличаются большим разнообразием применяемых средств. Наибольшее распространение получили экраны, представляющие собой определенное термическое сопротивление на пути теплового потока.

Действие экранов заключается либо в поглощении лучистой энергии, либо в отражении ее обратно к источнику излучения.

К группе поглощательных экранов можно отнести жесткие глухие преграды лучистого тепла. Они могут быть выполнены из кирпича, листового железа с асбестовым картоном, алюминиевой фольги (альфоль) на асбесте и др. Они отражают до 95% длинноволнового излучения, что свидетельствует об их высокой эффективности.

Поглотительные экраны представляют собой завесы (цепные, водяные), а также щиты и экраны из малотеплопроводных материалов – (асбеста, шлаковой ваты и др.).

Цепные завесы выполняются из мелких цепей, подвешенных в один или несколько рядов против излучающего проема или плотной сетки с подвижными петлями или из специальных штампованных плоских цепочек. Наличие таких экранов снижает лучистый поток на 60-70%, однако они не требуют специального обслуживания и дают возможность наблюдать за ходом технологического процесса.

Для экранирования излучений от низкотемпературных источников эффективны водяные экраны, т. к. водяная завеса почти полностью (до 90%), поглощая тепловые лучи, оставаясь прозрачной.

Эффективность защитного экрана, в общем случае, может быть охарактеризована отношением:

где Е0 – энергия лучистого потока без экрана, кал/см2·мин; Е – энергия лучистого потока с экраном, кал/см2·мин.

Оценку эффективности отражательных экранов можно провести по относительному снижению температуры по формуле:

где μ – относительное снижение температуры;

4

ТИ – температура экранируемого источника излучений, °С; ТЭ – температура экрана, °С.

3.Экспериментальная часть

3.1.Описание применяемого оборудования

Работа выполняется на установке рис. 1, основной частью которой является нагревательный элемент (спираль, помещенная в кварцевую трубку), который, нагреваясь под действием электрического тока, создает определенный поток излучений.

Рис. 1. Внешний вид установки, предназначенной для определения эффективности защитных экранов:

1 – источник излучения; 2 – экраны; 3 – сеть; 4 – актинометр; 5 – милливольтметр типа М-82; 6 – термопара.

Установка снабжена цепной завесой и отражательными экранами из алюминия и асбеста.

Цепная завеса представляет собой цепи, подвешенные в один ряд на пути излучения.

Измерение тепловых излучений производится актинометром. Актинометр предназначен для измерения интенсивности тепловой радиации в производственных условиях в диапазоне от 0 до 20 кал/см2·мин.

Действие актинометра основано на неодинаковой поглощательной способности зачерненных и блестящих полосах алюминиевой пластинки. Алюминиевая пластинка через изолятор прикреплена к термобатарее, имеющей 200 спаев из полосок меди и константана, соединенных последовательно.

Вследствие различия в температуре зачерненных и незачерненных участков алюминиевой пластинки и расположенных под ними спаев термобатареи, в термобатарее возникает электрический ток. Сила тока измеряется гальванометром, шкала которого отградуирована непосредственно в кал/см2·мин.

Измерение радиации производится актинометром, который устанавливается по шкале расстояний при направлении термоприемника в сторону источника излучений (шкалой в противоположную сторону). Для снятия показания на 2-3 с открыть крышку термоприемника и быстро закрыть ее. Затем актинометр продвигать на следующее расстояние.

Измерение температуры излучающего тела и поверхности отражательных экранов осуществляется хромель-копелевой термопарой, подсоединенной к милливольтметру типа М-82.

3.2 Порядок проведения работы

1. Включить источник излучения в сеть.

5

2.Измерить актинометром интенсивность излучения (Е0) на разных расстояниях от источника излучений.

3.Установить один ряд цепей цепной завесы и повторить измерения.

4.Измерить температуру излучающей поверхности с помощью термопары в установившемся режиме (через 5-8 минут).

5.Установить поочередно экраны – из алюминия и асбеста и замерить на их поверхности температуру в установившемся режиме (через 5-8 минут).

4. Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

1.Результаты измерения интенсивности тепловых излучений на разных расстояниях от источника излучений в виде табл. 1.

2.Результаты замера температуры источника излучений и температуры поверхностей отражающих экранов.

3.Оценить эффективность экранов, определитьμ.

4.Зависимости E = f (l), Е0= f (l) и γ = f (l) кривые вычертить на одном графике.

5.Выводы об эффективности защитных экранов.

Таблица 1

Литература

1.ГОСТ ССБТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М. : Издательство стандартов, 1988. 75 с.

2.СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М. : Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996. 21 с.

Контрольные вопросы

1.При какой интенсивности облучения согласно санитарным нормам теплоизлучение считается значительным?

2.При применении каких экранов интенсивность теплового излучения будет наименьшей?

3.От каких факторов зависит эффективность воздействия теплового облучения?

4.За счет каких явлений осуществляется передача тепла в производственном помещении?

5.Какую подвижность воздуха в помещении необходимо обеспечить для нормальной работы?

6.В чем заключается теплоизолирующее действие экранов?

7.По какой формуле определяется эффективность защитного экрана?

8.Какую долю лучистой энергии определяет отношение γ эффективности экрана?

9.Для измерения чего предназначен актинометр?

10.На чем основано действие актинометра?

6