производственная санитария

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСП-МГ4

Наименование характеристик

Диапазон измерения скорости воздушно-

го потока, м/с		0,1...20
	Диапазон измерения температуры возду-		-30...+100 °С
	ха,
Основная погрешность измерения:			±(0,1 + 0,05•V), где V - измеряемая средняя
- скорости потока, м/с			скорость воздушного потока,
- температуры, °С			а ±0,5
	Объем архивируемой информации, зна-		99
	чений
Габаритные размеры, мм:			160 х 70 х 30
- электронного блока
			355 x 88 x 28
- преобразователя
	Масса прибора с преобразователем, не		0,4
	более, кг

Измеритель плотности тепловых потоков и температуры ИПП-2-МК

Микропроцессорный измеритель температуры и плотности тепловых потоков ИПП- 2-МК предназначен для измерения плотности тепловых потоков, проходящих через обму-

ровку и изоляцию энергообъектов, однослойные и многослойные ограждающие конструк-

ции зданий и сооружений при экспериментальном исследовании и в условиях эксплуата-

ции; а также для измерения температуры поверхности.

Конструктивно цифровой термометр ИПП-2-МК состоит из выносных зондов теплового потока и температуры и блока измерения и индикации, соединенных друг с другом при помощи гибкого кабеля.

31

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Расширенный диапазон измерений плотности теплового потока - до 9 999 Вт/м2;

Реализована возможность подключения зондов различного конструктивного ис-

полнения ;

Зонды для измерения температуры поверхности могут быть как на основе терморе-

зисторов, так и на основе термопар, что позволяет контролировать температуру по-

верхности в широком диапазоне;

Возможна работа прибора с компьютером по интерфейсу RS-232 (для формирова-

ния статистики показания за какой-либо период времени);

Возможность объединения нескольких приборов в измерительную сеть;

Длительное время работы аккумуляторов без дополнительной подзарядки в режиме индикации - не менее 12 часов;

Малое время зарядки аккумуляторов - менее 3 часов;

Реализована функция пониженного энергопотребления. В этом режиме прибор ра-

ботает не менее 200 часов;

Возможна установка двух порогов сигнализации: один порог по плотности потока и один порог по температуре;

Малые габариты и вес прибора.

Измеритель плотности тепловых потоков и температуры 10-канальный ИТП-

МГ4.03/Х(I) «Поток»

32

ИТП-МГ4.03/Х(I) «Поток» предназначен для измерения и регистрации плотности тепло-

вых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений по ГОСТ 25380, через облицовку и теплоизоляцию энергообъектов при экспериментальном исследовании и в условиях эксплуатации.

Прибор также измеряет и регистрирует температуру воздуха внутри и снаружи помеще-

ния, позволяет определять сопротивление теплопередаче и термическое сопротивление ограждающих конструкций и изделий по ГОСТ 26254 и 26602.1

Прибор состоит из автономных программируемых десятиканальных модулей и электрон-

ного блока, предназначенного для программирования и сбора информации, накопленной модулями. Автономность модуля - до 400 часов (16,5 суток). В комплект прибора может входить до десяти модулей различного назначения. Питание модулей и электронного бло-

ка осуществляется от элементов АА. LR6 или от сетевого адаптера.

Прибор обеспечивает выполнение измерений каждым из модулей одновременно по десяти измерительным каналам в ОПЕРАТИВНОМ режиме, а также в режиме НАБЛЮДЕНИЯ с автоматической регистрацией тепловых потоков, температуры воздуха через интервалы времени, установленные пользователем. Прибор оснащен функцией передачи данных на ПК и часами реального времени. Получаемая в процессе измерений информация автома-

тически архивируется и маркируется датой и временем измерения. Предусмотрена воз-

можность графического отображения контролируемых параметров во времени, распечатка архивированной информации в виде таблиц.

33

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИТП - МГ4.03-10 «ПО-

ТОК»

Наименование характеристик

Диапазон измерения плотности тепловых потоков, Вт/м2			10…999
	Диапазон измерения температуры, С		-30…+70
Диапазон определения сопротивления теплопередаче, м2-К/Вт			0,05…5
	Относительная погрешность измерения плотности тепловых		±6
	потоков, не более, %
Абсолютная погрешность измерения температуры, не более, °С		±0.2
	Объем архивируемой информации, значений		2000 на канал
Общее количество измерительных каналов			10…100
	Количество измерительных каналов модуля:
	- канал теплового потока		Конфигурация по заказу
	- канал температуры
Длительность наблюдений (режим самописца), час		1...400
	Интервал измерений (режим самописца), мин		1...180
Габаритные размеры, мм:
- электронного блока			175х90х30
- модуля			117х80х32
- преобразователя теплового потока			ø10x52, ø27х2
- преобразователя температуры (контактный)			ø12х4
	Масса прибора с одним модулем, не более, кг		1,5

34

Лекция 3. ТЕПЛОВЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

При производственных процессах практически всегда выделяется тепло. Источ-

никами тепла могут быть печи, котлы, паропроводы, газоходы, различное электрообору-

дование и др. В теплое время года добавляется тепло солнечного излучения.

Характеристика тепловых излучений

Микроволновое излучение, Сверхвысокочастотное излучение (СВЧ-излучение) —

электромагнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диа-

пазон радиоволн (от 30 см — частота 1 ГГц до 1 мм — 300 ГГц).

Микроволновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного на-

грева тел (как в бытовых, так и в промышленных микроволновых печах для термообра-

ботки металлов), основным элементом в которых служит магнетрон, а также для радиоло-

кации.

Микроволновое излучение малой интенсивности используется в средствах связи, пре-

имущественно портативных — рациях, сотовых телефонах (кроме первых поколений),

устройствах Bluetooth, WiFi и WiMAX.

35

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микро-

волновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;

средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;

длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм;

Последнее время длинноволновую окраину этого диапазона выделяют в отдельный, неза-

висимый диапазон электромагнитных волн — терагерцовое излучение

(субмиллиметровое излучение).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла.

При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом,

которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 (фиолетовый)

до 740 нм (красный). Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц.

Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом,

или просто светом (в узком смысле этого слова). Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра.

В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг. Таких оттенков,

как розовый или маджента (Маджента — цвет от смешения красного и синего цвета (ад-

дитивное смешение), суженный диапазон из пурпурного сектора.) Их нет в спектре види-

мого излучения, они образуются от смешения других цветов.

Видимое излучение также попадает в «оптическое окно», область спектра электромагнит-

ного излучения, практически не поглощаемая земной атмосферой. Чистый воздух рассеи-

вает голубой свет несколько сильнее, чем свет с большими длинами волн (в красную сто-

рону спектра), поэтому полуденное небо выглядит голубым.

36

Спектр видимого излучения

При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения раз-

ных длин волн преломляются под разным углом. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены световыми волнами одной длины (или очень узким диапазоном), называются спектральными цветами.[9] Основные спектральные цвета

(имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, пред-

ставлены в таблице:

Цвет		Диапазон длин волн,		Диапазон частот,		Диапазон энергии фотонов,
		нм		ТГц		эВ
Фиолетовый		380—440		790—680		2,82—3,26
Синий		440—485		680—620		2,56—2,82
Голубой		485—500		620—600		2,48—2,56
Зелёный		500—565		600—530		2,19—2,48
Жёлтый		565—590		530—510		2,10—2,19
Оранжевый		590—625		510—480		1,98—2,10
Красный		625—740		480—400		1,68—1,98

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение,

занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9×1014 — 3×1016 Гц). Диапазон условно делят на ближний

(380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет, последний так на-

зван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках су-

щественно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их рабо-

те, следующие диапазоны:

Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм) – флуоресцентный эффект

37

УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм) – пигментация кожи человека (загар), ожоги

Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм) – бактерицидный эффект

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также вод-

ным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмо-

сферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени со-

держит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.

Рентгеновское излучение и гамма-излучение

Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются

вширокой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов — эквивалентны. Терминологическое различие лежит

вспособе возникновения — рентгеновские лучи испускаются при участии электронов

(либо в атомах, либо свободных) в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер. Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100

эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3×1016 до 6×1019 Гц и длиной волны 0,005—10 нм (общепризнанного определения нижней границы диапазона рентге-

новских лучей в шкале длин волн не существует).

Мягкий рентген характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и

наибольшей длиной волны), а жёсткий рентген обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны).

Жёсткий рентген используется преимущественно в промышленных целях. Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих на рабочих местах от произ-

водственных источников, нагретых до темного свечения (материалов, изделий и др.)

должны соответствовать значениям, приведенным в табл.

Источники инфракрасного излучения

В производственных условиях ИИИ являются нагретые поверхности слитков,

листов, поковок, разливаемый жидкий металл, открытое пламя печей, сварочное пламя

(при электро- и газосварке) и т.п.

По характеру излучения производственные источники тепла и лучистой энергии под-

разделяются на четыре основные группы:

38

1) Источники с температурой до 500°С - спектр содержит исключительно длинно-

волновое ИКИ;

2) Источники с температурой от 500°С до 1200°С - в спектре содержится ИКИ-А,

ИКИ-В, ИКИ-С, но появляется также видимое излучение слабой интенсивности, сначала красное, а затем белое;

3) Источники с температурой от 1200°С до 2000°С - спектр содержит как все виды ИКИ, так и видимое излучение высокой яркости;

4) Источники с температурой более 2000°С – спектр излучения наряду с инфракрас-

ным и видимым излучением содержит ультрафиолетовое излучение.

5) Источники с температурой более 10000°С - спектр излучения наряду с инфра-

красным, видимым, ультрафиолетовым содержит и мягкое рентгеновское излучение.

Основные законы физики инфракрасного излучения

Закон Кирхгофа: лучеиспускание обуславливается только состоянием излучаю-

щего тела и не зависит от окружающей среды. Лучеиспускательная способность любого тела пропорциональна его лучепоглощающей способности. Тело, поглощающее все па-

дающие на него лучи (абсолютно черное тело), обладает максимальным излучением.

На этом законе основано применение поглощающей защитной одежды, свето-

фильтров, окраска оборудования, устройство приборов для измерения теплового излуче-

ния.

Закон Стефана-Больцмана: с повышением температуры излучающего тела мощность излучения увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры:

E = σ ∙ T4 [Вт/м2]

(1)

Е - мощность излучения; σ - постоянная Стефана-Больцмана, равная 5.67032 ∙ 10-8 Вт∙м-2∙К-4;

Т - абсолютная температура, К0 (Кельвин).

В соответствии с этим законом даже небольшое повышение температуры тела приво-

дит к значительному росту отдачи тепла излучением. Используя этот закон можно опре-

делить величину теплообмена излучением в производственных условиях.

39

Количество тепловой энергии, передаваемое излучением, определяется законом Сте-

фана-Больцмана по формуле:

Е = С1С2∙σ (Т14-Т24)

(2)

Е - теплоотдача, Вт/м2 , С1 и С2 - константы излучения с поверхностей, σ - постоянная Стефана-Больцмана; Т1 и Т2 - температуры поверхностей (°К), между которыми про-

исходит теплообмен излучением.

При расчете теплоотдачи излучением учитывают температуру стен и других по-

глощающих тепловую радиацию поверхностей (среднерадиационная температура).

Закон Вина: произведение абсолютной температуры излучающего тела на длину вол-

ны излучения (λ макс) с максимальной энергией - величина постоянная

λмакс ∙ Т = С

(3)

где: С=2880; Т - абсолютная температура °К; λ - длина волны в мкм.

Исходя из закона Вина, длина волны максимального излучения нагретого тела обратно пропорциональна его абсолютной температуре:

λмакс = С / Т

(4)

К горячим цехам относят цеха, в которых тепловыделение превышает 20 Вт/м2 (23 Дж/м2 ) .

40