Допустимая  интенсивность теплового облучения  работающих в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями (ГОСТ 12.1.005 – 88) устанавливается  в зависимости от площади облучаемой поверхности тела.

   Так интенсивность теплового облучения  от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать:

• 35 Вт/м² при облучении 50% поверхности тела и более;
• 70 Вт/м² – при величине облучаемой поверхности от 25 до 50%;
•   100 Вт/м² – при облучении не более 25% поверхности тела.

   Интенсивность теплового облучения работающих у открытых источников (нагретый или  расплавленный металл, стекло, «открытое» пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м², при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности  тела и обязательным является использование  средств индивидуальной защиты, в  том числе средств защиты лица и глаз.

   В целях профилактики тепловых травм  температура наружных поверхностей технологического оборудования или  ограждающих его устройств не должна превышать 45 °С.

  В производственных условиях не всегда возможно выполнить нормативные  требования. В этом случае должна быть обеспечена защита работающих от возможного перегревания: дистанционное управление ходом технологического процесса; использование защитных экранов; водяных и воздушных завес; воздушное душирование; применение спецодежды и средств индивидуальной защиты; оборудование комнат или кабин для кратковременного отдыха с подачей в них кондиционированного воздуха и др.

   Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением является экранирование нагретых поверхностей.

   Различают экраны трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.

  В непрозрачных экранах поглощаемая энергия электромагнитных колебаний, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию. При этом экран нагревается и, как всякое нагретое тело, становится источником теплового излучения. При этом излучение поверхностью экрана, противолежащей экранируемому источнику, условно рассматривается как пропущенное излучение источника.

  К непрозрачным экранам относятся, например, металлические (жесть, алюминий), альфолевые (алюминиевая фольга), футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза), асбестовые, брезентовые и др.

   В прозрачных экранах 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. К прозрачным экранам относятся выполненные из различных стекол: силикатного, кварцевого, органического, металлизированного, а так же пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу) и водо – дисперсные завесы.

   Полупрозрачные  экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой.

   По  принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Однако это деление  достаточно услов-но, так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло. Отнесение экрана к той или  иной группе производится в зависимости  от того, какая его способность  выражена сильнее.

  Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов широко используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску.

  Теплопоглощающие экраны изготавливают из материалов с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности). В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, брезент, шлаковату.

   В качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используются водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла (акварильные экраны) или металла змеевики с принудительно циркулирующей в них холодной водой.

   Оценить эффективность защиты от теплового  излучения с помощью экранов  п (%) можно по формуле

 

где Q – интенсивность теплового излучения без применения защиты, Вт/м²;

     Q_з – интенсивность теплового излучения с применением защиты, Вт/м².

   Воздушные души применяют в горячих цехах на рабочих местах, находящихся под воздействием теплового излучения большой интенсивности – 350 Вт/м² и более. Поток воздуха, направленный непосредственно на рабочего, позволяет увеличить отвод тепла от его тела в окружающую среду.

   Выбор скорости движения воздуха зависит  от тяжести выполняемой работы, а  так же от интенсивности облучения, но скорость потока воздуха не должна, как правило, превышать 5 м/с. Эффективность  воздушных душей возрастает при  охлаждении направляемого на рабочее  место воздуха или же при подмешивании к нему мелко распыленной воды.

       Описание  установки

   Общий вид установки для проведения исследований показан на рис. 3. 

    

       Рис. 3. Установка для исследования интенсивности  теплового

           излучения и оценки эффективности защитных средств

  На  столе 1 размещаются: источник теплового  излучения 2 – электрокамин; стойки 3 для установки сменных защитных экранов 7; индикаторный блок 4 измерителя плотности теплового потока ИПП-2М; штатив 6, на котором находится датчик теплового потока 5 измерителя; линейка 8 для измерения расстояния от источника  излучения до датчика измерителя. Пылесос 9 используется для имитации вытяжной вентиляции, воздушного душа или воздушной завесы.

    Требования  безопасности при  выполнении лабораторной работы

2. Не включать электрокамин на полную мощность 1 кВт (включены оба выключателя).
3. Запрещается прикасаться к нагревательному элементу электрокамина.
4. .После выполнения лабораторной работы выключить электрокамин.

  Порядок выполнения работы

  1. Включить источник теплового  излучения – электрокамин (только  верхнюю секцию) и измеритель  плотности тепловых потоков ИПП-2М.

  2. Перемещая штатив, установить приемную  площадку датчика теплового потока  таким образом, чтобы она была  смещена относительно линии расположения стоек для установки защитных экранов на 100 мм (см. рис. 3).

3. Измерить интенсивность теплового излучения на заданных расстояниях от источника излучения (см. отчет). Интенсивность теплового излучения в каждой точке определять как среднее значение не менее 5 замеров. Данные измерений занести в таблицу.

   4. Построить график зависимости  среднего значения интенсивности  теплового излучения от расстояния  до источника излучения.

5. Устанавливая различные защитные экраны, определить интенсивность теплового излучения на заданных расстояниях.
6. Оценить эффективность применения экранов по формуле (2.2).
7. Построить для каждого из экранов график зависимости среднего значения интенсивности теплового излучения от расстояния.
8. Установить защитный экран из алюминия. Разместить над ним широкую насадку пылесоса. Включить пылесос в режим отбора воздуха, имитируя устройство вытяжной вентиляции, и спустя 2 – 3 минуты (после установки теплового режима экрана) измерить интенсивность теплового излучения на заданных расстояниях.
9. Выключить пылесос, перевести его в режим «воздуходувки» и снова включить. Направляя поток воздуха на поверхность защитного экрана (режим «душирования»), повторить измерения в соответствии с п.8. Сравнить результаты измерений п.п.8 и 9.

  10. Выключить электрокамин и измеритель  ИПП-2М.

                         Лабораторная работа № 3

          Исследование  эффективности действия

                     защитного заземления

   Цель  работы – исследовать эффективность  действия защитного заземления в  электроустановках, питающихся от электрических  сетей напряжением до 1000 В: трехфазной трехпроводной с изолированной  нейтралью; трехфазной четырехпроводной с глухозаземленной нейтралью.

  Содержание  работы

  1. Оценить эффективность действия  защитного заземления в электроустановках,  питающихся от трехфазных сетей  с изолированной нейтралью и  питающихся от трехфазных четырехпроводных  сетей с глухозаземленной нейтралью  напряжением до 1000 В.

  2. Оценить эффективность действия  защитного заземления в сети  с изолированной нейтралью при  двойном замыкании на заземленные  корпуса электроустановок.

  3. Определить зависимость изменения  напряжения прикосновения при  различном расстоянии от места  нахождения человека до заземлителя.

  Краткие теоретические сведения

  Защитное  заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей (корпусов электроустановок), которые могут оказаться под напряжением (рис. 4).  

 

                   Рис. 4. Схема защитного  заземления 

   Основная  причина появления напряжения на металлических нетоковедущих частях электроустановок (например, корпусах) – повреждение электрической  изоляции токоведущих частей установки, находящихся под напряжением, и  замыкании их на корпус. Если корпус изолирован от земли, то прикосновение  к нему будет так же опасно, как  и к фазному проводу– человек  может оказаться под напряжением  прикосновения U_пр практически равным фазному напряжению сети U_ф ( 220 В).

   Напряжение  прикосновения – это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. В случае включения человека в электрическую цепь от величины напряжения прикосновения и электрического сопротивления тела человека зависит сила проходящего через тело тока, величину которого можно рассчитать по закону Ома:

    где U_пр – напряжение прикосновения, В; R_ч – сопротивление тела человека, Ом.

   Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжения прикосновения U_пр.

   При замыкании фазы сети на корпус заземленной  электроустановки напряжение прикосновения, под которым окажется прикоснувшийся к корпусу человек, (см. рис. 4) будет

   U_пр = φ_к – φ_ос, (3.2)

где φ_к – потенциал на корпусе электроустановки, В;  φ_ос – потенциал основания (площадки) в том месте, где стоит человек, В.

   Безопасность  в случае применения защитного заземления обеспечивается как за счет резкого  снижения потенциала заземленного корпуса  установки φ_к = I_з R_з при стекании тока I_з в землю через малое сопротивление заземления R_з (несколько Ом), так и за счет повышения в зоне растекания тока потенциала поверхности в месте, где стоит человек, φ_ос до потенциала корпуса. В результате человек, прикоснувшись к неисправной заземленной установке, окажется под напряжением U_пр значительно меньше фазного напряжения сети.

   Область применения защитного заземления –  трехфазные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью  и выше 1000 В с любым режимом  нейтрали.