Теплозащитные экраны

      Непрозрачные  экраны могут быть теплоотражающими, теплопоглощающими и теплоотводящими. В теплоотражающих экранах используется алюминиевая фольга-альфоль в листовой или гофрированной форме. Теплопоглощающие экраны изготовляются из асбеста, металла, футерованного теплоизоляционным материалом - заслонки, щиты и др. Асбестовые экраны применяются при интенсивности потока до 3500 Вт/м², футерованные - до 10000 Вт/м². Теплоотводящие экраны представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. 

      Полупрозрачные  экраны изготовляют из металлической сетки, цепей, армированного стальной сеткой стекла и применяются: сетки - при интенсивности излучения 350 - 1000 Вт/м², цепные завесы и армированное стекло - 700 - 5000 Вт/м². 

      Прозрачные  экраны могут быть теплопоглощающими и теплоотводящими. Теплопоглощающие экраны изготовляют из силикатных, кварцевых и органических стекол, бесцветных, окрашенных или металлизированных тонкими пленками. 

      Теплоотводящие  экраны - водяные завесы - образуются слоем воды или распыленной водой. Водяные завесы применяются при интенсивности излучения 350 -1400 Вт/м²

      Кратность ослабления теплового потока, т, защитным экраном определяется по формуле: 

      m = , где    (7) 

Е_u - интенсивность потока излучателя, Вт/м²

Е_э - интенсивность потока теплового излучения экрана, Вт/м²

      Кратность снижения температуры излучающей поверхности, μ, определяется по формуле: 

      μ = , где    (8) 

t_u - температура излучателя, °С,

t_э - температура экрана, °С

      Коэффициент пропускания экраном теплового  потока , τ, равен: 

      τ = 1/m    (9) 

      Коэффициент эффективности экрана, η, равен: 

      η = 1 – τ =    (10)

3. Нормирование воздействия теплового излучения.

 
---

   Интенсивность теплового облучения работающих 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 % и

   -100 Вт/м² - при облучении не более 25 % поверхности тела.

   Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый 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 (ГОСТ 12.1.005-88). 

4. Меры  по предупреждению перегревов на производстве.

 

      К числу мероприятий, способных ослабить вредное действие теплового излучения, относятся:

      а) механизация работ, направленная на то, чтобы работники меньше подвергались 
тепловому облучению;

      б) устройство у тепловыделяющих производственных источников цепных  или 
водяных завес;

      в) применение экранов из материалов, обладающих малой теплопроводностью;

      г) осуществление аэрации горячих  цехов;

      д) устройство специальных комнат отдыха, а также душей, снабжение работников 
подсоленной газированной водой (3 г соли на 1 л воды);

      е) применение такой  организации труда,  которая допускает чередование  лиц. 
работающих в сильно облучаемых местах;

      ж) обязательное применение специальных  очков для защиты от инфракрасного 
излучения и особых стекол для предотвращения воздействия ультрафиолетовых лучей.

      Классификация средств коллективной защиты от тепловых излучений работников 

Рисунок. 1- Классификация средств промышленной теплозащиты    
 
 
 
 
 
 

2.1. Теоретический расчет теплоотводящих экранов 

    Теплоотводящие  экраны представляют собой полые сварные плиты из стальных листов толщиной 2 – 3 мм, в которых циркулирует техническая вода, которая поглощает тепло и уносит его. Температура внешней стенки плиты определяется ее толщиной, скоростью протекания воды и ее начальной температурой.

Теплоотводящие  экраны устанавливаются в зоне открывающихся крышек, дверей, заслонок и т.д на расстоянии 500 – 600 мм от горячей поверхности и на расстоянии 15 -  20 мм от поверхности без проемов. При теплоотводящем экранировании поверхности печей температура наружной поверхности экрана не должна превышать 30 – 35 ⁰С в рабочей зоне (но не ниже 20 ⁰С) и 40 – 45 ⁰С вне рабочей зоны. При перепаде температур между уходящей и входящей водой свыше 10 ⁰С. Требуется большее количество воды, циркулирующей в системе, что затрудняет применение теплоотводящих экранов. Расчет теплоотводящих экранов сводиться к определению расхода воды. 

  Необходимое количество  воды для охлаждения  экрана:

                                               
 

Количество  теплоты, передаваемое излучением с I м² горячей стенки воде, определяется по формуле:

  

Где:

А = 0,9 – коэффициент  поглощения инфракрасных лучей материалом экрана и водой

F – площадь стенки экрана м²

С = 4,19*10³ дж/(кг*К) – теплоемкость воды

t_ух – температура уходящей воды (не более 35⁰)

t_пр – температура поступающей воды

С₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела 5,67 Вт/(м²*К⁴)

А_пр – приведенная степень черноты

Е₁ и Е₂ – степень черноты соответственно горячей стенки и стального листа экрана

Т₁ – температура горячей стенки, К

Т₂ – температура  стенки экрана, К 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. Практический расчет теплоотводящих экранов 

    Определить  необходимое количество проточной  воды на один экран, размером 2 м² из окисленной оцинкованной стали, если температура боковой стенки печи t=423 ⁰С. Стенка печи выполнена из огнеупорного кирпича. Температура поступающей воды t₁ = 18 ⁰С. Принимаем температуру экрана t₂ =  33 ⁰С.

Расчет

Степень черноты огнеупорного кирпича E₁=0.65, экрана E₂=0.28. Площадь экрана F = 2 м².

1. Определяем количество теплоты, переданной воде излучением I м² горячей стенки.

 

  = =

= 351.9 Вт/м² 

 

Т₁ = 423 ⁰С    и Т₁ = 273 + 33 = 306 ( ⁰С)   

2. Определяем  необходимое количество воды для охлаждения экрана

 

 
 
 
 

Заключение  

    Данные  расчета дают основания для проектирования теплозащиты

Очень важно, что бы все теплоотводящие экраны получали необходимое количество воды  для отвода тепла. В противном случае будет происходить неполный отвод тепла, и микроклимат производственного помещения не будет соответствовать нормам.