Прозрачные экраны

Материал прозрачного экрана должен обладать минимальным коэффициентом пропускания для ИФКИ и достаточным – для видимого излучения. В настоящее время для экранов используют стекло силикатное, кварцевое и органическое, бесцветное и окрашенное, вода в слое и дисперсном состоянии, тонкие металлические пленки, осажденные на стекле. Для металлов с высокой электропроводностью (золото, медь) достаточная отражательная способность достигается уже при толщине порядка 2 нм; при этой толщине пленка еще достаточно прозрачна и для видимого излучения. Тонкие металлические пленки осаждаются на стекле в вакууме из паровой фазы.

Коэффициент пропускания воды в различных участках спектра в значительной степени зависит от толщины слоя. Тонкие  водяные  пленки  пригодны для экранирования источников с температурой до 800ºС. При толщине слоя 15–20 мм вода эффективно защищает от теплового излучения источников с температурой до 1800ºС.

При взаимодействии воды с ИФКИ максимум ослабления теплового потока достигается при равенстве радиуса капелек воды и длины волны излучения.

Теплоотводящие экраны. Водяные завесы применяют для экранирования рабочих окон печей и т.п., если через экран необходимо вводить инструмент, заготовки и др. Устройства для создания водяной завесы изображены на
рис. 7.15. Боковые кромки завесы образуются вертикальными рейками. Для устойчивости завесы вода должна быть чистой, поверхность слива строго горизонтальной и гладкой.

Экраны в виде водяной пленки, стекающей по стеклу, более устойчивы по сравнению со свободными водяными завесами и имеют более высокий коэффициент эффективности.

Высокой эффективностью обладают также аквариальные экраны, представляющие собой коробку из двух стекол, заполненную проточной чистой водой с толщиной слоя 15…20 мм.

Вододисперсная завеса представляет собой плоскую воздушную струю со взвешенными в ней капельками воды.

 

Вода

 

 

Рис. 7.15. Устройства для создания водяной пленочной завесы

 

Теплопоглощающие экраны. Их изготовляют из различных стекол (силикатных, органических, кварцевых), бесцветных или окрашенных. Для повышения эффективности применяется двойное остекление с вентилируемой воздушной прослойкой. При естественной вентиляции для удобства очистки экрана от пыли одно стекло должно быть легко съемным. Целесообразнее, конечно, подавать в пространство между стеклами очищенный воздух.

Органическое стекло (плексиглас) благодаря механической прочности и легкости применяют для защиты лица от теплового излучения в наголовных щитках (которые защищают и от брызг, и от осколков.

Все теплозащитные стекла обладают спектральной селективностью, и поэтому их эффективность в большой степени зависит от спектрального состава излучения.

Возможно применение интерференционных фильтров, представляющих собой сложную систему нанесенных на прозрачную подложку (например, на стекло) диэлектрических слоев  с различными показателями преломления. Чередуя слои с различными характеристиками можно получить заданную спектральную характеристику системы с полосой пропускания в видимой части спектра и высокой отражательной способностью в инфракрасной области. Диэлектрические слои из ZnO, TiO2, MgF2 наносят на подложку методом вакуумного осаждения.

Экран может быть установлен не только снаружи источника излучения, но и внутри его – между излучающей средой и наружным ограждением, например, стенкой печи.

Защитное действие внутреннего экрана проявляется в снижении температуры наружной поверхности кладки печи, т.е. аналогично тепловой изоляции.

Разновидностью внутрипечного экрана является «светящаяся стена» Холдена. Экран изготовляется из специальной керамики с равномерной открытой пористостью. Через нее продувается газовоздушная смесь, сгорающая на поверхности стены в виде множества точечных игольчатых факелов. Газовоздушная смесь охлаждает керамику; при толщине стены 200 мм температура на расстоянии 50 мм от рабочей поверхности стены, нагретой до 980ºС, падает до 42…44ºС. Конструктивно внутренний экран является неотъемлемой частью печи и разрабатывается при проектировании последней.

В некоторых случаях на рабочих местах, предусматривают такие условия, при которых улучшается отдача тепла телом человека. Это осуществляется путем создания воздушных оазисов и воздушного душирования, с помощью которых непосредственно на рабочее место направляется воздушный  поток определенной температуры и скорости в зависимости от категории работы, сезона года и интенсивности ИФКИ.

Радиационное охлаждение. Выполняется в виде охлаждаемых экранов, установленных непосредственно в рабочей зоне. Это могут быть охлаждаемые стены, пол и потолок на изолированных рабочих местах, в кабинах и комнатах отдыха. При использовании радиационного охлаждения достигается перепад температуры по высоте не более 2ºС.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяют в целях  исключения или снижения воздействия лучистой энергии на организм человека (СИЗ предохраняют от острого локального поражения и лишь частично от общего перегревания). Существуют следующие классы СИЗ: изолирующие костюмы (для особых ремонтных работ), специальная одежда и обувь (для повседневного ношения), средства защиты головы, лица, глаз и рук (в местах с повышенной опасностью
или при наличии вредных для здоровья условий труда). Для создания спецодежды используют невоспламеняемые,  стойкие против лучистой энергии, мягкие и воздухопроницаемые материалы (сукно, брезент, специально обработанное синтетические волокно, ткани с металлическим покрытием). Спецодежда изготавливается согласно ГОСТ 12.4.176-89 ССБТ «Одежда специальная для защиты от теплового излучения», ГОСТ 12.4.045-87 ССБТ «Костюмы мужские для защиты от повышенных температур».

Специальная одежда по своим защитным свойствам подразделяется на четыре группы:

  • от повышенных температур (Т);
  • от теплового излучения (И);
  • от искр, брызг расплавленного металла, окалины (Р);
  • от открытого пламени (О).

Все средства индивидуальной защиты (пневмокостюмы, куртки, брюки, костюмы, фартуки, ботинки, полуботинки, рукавицы, каски, защитные щитки, защитные очки) классифицируются по этим группам.

Для защиты глаз от воздействия инфракрасного излучения промышленностью выпускаются стекла-светофильтры, применяемые в очках, щитках и других  устройствах. Для различных видов работ рекомендуются соответствующие защитные светофильтры из специального желто-зеленого или синего стекла. Предусматривается специальная кожаная или валяная обувь для защиты от повышенных температур.

В качестве организационных мероприятий используются защита временем, защита расстоянием, обеспечение рационального питьевого режима труда и гидропроцедур.

Защита расстоянием. Допустимое расстояние от рабочего места  до источника ИФКИ определяют расчетом и проверяют измерением интенсивности ИФКИ непосредственно на рабочем месте.

Защита временем применяется при высокой интенсивности инфракрасного облучения во избежание чрезмерного (опасного) общего перегревания и локального повреждения (ожога). С этой целью устраиваются перерывы, частота и длительность которых определяется интенсивностью инфракрасного облучения
(табл. 7.8). Для перерывов применяются специальные кабины радиационного охлаждения или комнаты отдыха, в которых обеспечивается заданный микроклимат.

 

Таблица 7.8

 

Продолжительность перерывов в зависимости от интенсивности ИФКИ

 

 

Интенсивность

инфракрасного

облучения,

Вт/м2

Продолжительность

периода

непрерывного

облучения, мин

Продолжительность паузы,

мин

Соотношение

продолжительности
облучения и пауз

350

20

8

2,50

700

15

10

1,50

1050

12

12

1,00

1400

9

13

0,70

1750

7

14

0,50

2100

5

15

  0,33

2450

  3,5

12

0,30

 

Особую группу мер, направленных на предупреждение перегревания человека, представляют рациональный питьевой  режим труда и гидропроцедуры. Для восстановления водного баланса в организме рабочих их снабжают газированной подсоленной водой.

Медико-профилактические и законодательные мероприятия. Для работы в нагревающей среде рекомендуется принимать не моложе 25 лет и не старше 40, обладающих тепловой устойчивостью не ниже средней, определяемой в соответствии с методическими рекомендациями «Способы определения тепловой устойчивости рабочих» (№ 10-11/114, 1988 г., Минздрав СССР). Рекомендуется ограничение стажа работы в зависимости от класса вредности нагревающего микроклимата. Желателен дополнительный отпуск, но не к основному, а второй в году
с использованием его для медицинской профилактики.