1. Общие сведения

Лучистый тепловой обмен между телами представляет собой процесс распределения внутренней энергии, которая излучается в виде электромагнитных волн в видимой и инфракрасной (ИК) области спектра. Длина волны видимого излучения – от 0,38 до 0,77 мкм, инфракрасного – более 0,77. Такое излучение называется тепловым или лучистым.

Теплота температурой Т > 0К является источником электромагнитного излучения. Это излучение осуществляется за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения. Часть этого интегрального излучения с длиной волн= 0,78…1000 мкм при облучении любого тела вызывает тепловой эффект и носит название инфракрасного излучения (ИКИ). На долю ИКИ производственных помещений приходится до 70 % выделяемой теплоты.

Воздух прозрачен (диатермичен) для теплового излучения, поэтому при прохождении лучистой теплоты его температура повышается. ИКИ поглощается предметами, нагревая их. Последние, соприкасаясь с воздухом, нагревают его. ИКИ является одной из составляющих микроклимата рабочих зон производственных помещений.

В производственных помещениях со значительными избытками явной теплоты (более 23,3 Вт/м³) большинство технологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру окружающей среды. В результате рабочие, находясь вблизи расплавленного или нагретого металла, пламени, горячих поверхностей и т. п., подвергаются действию теплоты, излучаемой этими источниками.

Источники лучистой энергии в зависимости от температуры поверхности можно разделить на четыре группы.

1. Источники с температурой поверхности до 500 ^оС. Это паропроводы, наружные поверхности печей и др. В спектре излучения этих источников содержатся в основном инфракрасные лучи с длиной волны 3,7…9,3 мкм.

2. Источники с температурой поверхности от 500 до 1300 ^оС. Это открытые проемы нагревательных печей, открытое пламя, нагретые слитки, заготовки, расплавленный чугун, бронза. В спектре излучения этих источников длины волн ИКИ с максимальной энергией находится в пределах 1,9…3,7 мкм.

3. Источники с температурой поверхности от 1300 до 1800 ^оС. Это расплавленная сталь, открытые проемы плавильных печей и др. Спектр излучения содержит инфракрасные лучи с_max = 1,2…1,9 мкм и видимые лучи.

4. Источники излучения с температурой поверхности свыше 1800 ^оС. Это дуговые печи, сварочные аппараты. Спектр излучения таких источников содержит все виды лучистой энергии.

1.1. Действие ики на человека

Теплообмен человека и окружающей среды осуществляется в основном путем излучения, конвекции и испарения. Отдача теплоты излучением является наиболее весомой частью и составляет до 45% даже в комфортных микроклиматических условиях.

Избыточные тепловыделения, создающие тяжелые условия труда, являются основной профессиональной вредностью в горячих цехах. Под влиянием теплового облучения в организме человека происходят биохимические сдвиги (уменьшается кислородная насыщенность крови, повышается венозное давление, замедляется кровопоток) и, как следствие, наступает нарушение сердечно-сосудистой деятельности и деятельности нервной системы. Помимо непосредственного воздействия на рабочих лучистый поток теплоты нагревает пол, стены, оборудование, что приводит к повышению температуры воздуха помещения и ухудшению условий труда.

В таблице 5 представлена зависимость теплового ощущения от длительности его воздействия.

Таблица 5

Характер воздействия теплового излучения на человека

Интенсивность излучения, ВТ/м^2	Характер воздействия	Длительность воздействия , с
230…350 350…1050 1050…1060 2100…2800 3500	Слабое Умеренное Среднее Высокое Очень высокое	Неопределенно долго 180…300 40…60 18…24 2…5

Таким образом, тепловое излучение интенсивностью до 350 Вт/м²не вызывает неприятного ощущения, а интенсивностью свыше 3500 ВТ/м²уже через 2…5 с вызывает ощущение жжения и возможен тепловой удар.

Воздействие теплового потока на организм зависит также от спектральной характеристики излучения. По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые лучи с длиной волны = 0,78…1,5 мкм (лучи Фохта) и длинноволновые лучи с> 1,5 мкм. Тепловые излучения коротковолнового диапазона наиболее активны, так как обладают наибольшей энергией фотонов, глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая при этом быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном воздействии – тепловой удар (обильное потоотделение, повышение температуры человека до 40…41^оС, головокружение, слабость). Длинноволновые инфракрасные лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном кожным покровом уже на глубине 0,1…0,2 мкм. Такие лучи могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза. Возможно воздействие ИКИ и на другие системы и органы человека: на состояние верхних дыхательных путей, водно-энергетический баланс организма, не исключается и мутагенный эффект ИКИ.