Scop - să se familiarizeze cu elementele de bază ale teoriei radiației termice, cerințele de reglementare pentru radiația termică și metodele industriale de protecție împotriva acestora; achiziționarea de dispozitive pentru a folosi abilitățile pentru a măsura densitatea fluxului de căldură și evaluarea eficacității ecranelor de protecție.
Prezentare generală
Sursele și caracteristicile impactului radiației termice asupra organismului uman
Orice organism având excelent temperatura absolută la zero, emite energie sub formă de unde electromagnetice cu o lungime de undă de la zero la infinit. În funcție de starea fizică a materiei radiației sale pot fi continue (solide și lichide) și discrete (vapori și gaze). Radiația termică sunt numite radiații vizibile ( lungimea de undă = 0,4 - 0,75 mm) și infraroșu apropiat ( = 0,75 - 2,5 m) gama spectrală.
raze infraroșii au asupra organismului uman, în principal efect termic. Sub influența radiației termice în organism apar modificări biochimice, reduce saturatia de oxigen din sange, scade presiunea venoasă, fluxul sanguin este încetinit și, ca urmare, vine o perturbare a sistemului cardiovascular și nervos.
Infraroșu (IR) radiații este capabil să pătrundă în țesutul viu al corpului la adâncimi diferite, în funcție de lungimea de undă de emisie. Razele de lungime de undă lungă (o lungime de undă de> 1,5 mm) sunt absorbite de straturile superficiale ale pielii, la o adâncime de 0,1 - de 0,2 mm, iar efectele lor fiziologice asupra organismului se manifestă în principal în îmbunătățirea temperaturii pielii și supraîncălzirea corpului. Ele pot provoca arsuri la nivelul pielii și a ochilor. Cele mai frecvente și mai grave boli de ochi din cauza expunerii la razele infraroșii este o cataractă. Raze de rază scurtă de acțiune (0,76 - 1,5 microni) au prezentat capacitatea de a penetra corpul uman la câțiva centimetri. Această radiație infraroșie poate pătrunde cu ușurință prin piele si a craniului in tesutul cerebral, cauzând oboseală, scăderea atenției, transpirații și prelungită iradiere - căldură accident vascular cerebral. Când iradiind razele infraroșii cu unde scurte de creștere a luminii observată a temperaturii, rinichi, mușchi și alte organe. În sânge, limfă, lichidul cefalorahidian apar substanțe active biologic specific, există tulburări metabolice, modifică starea sistemului nervos central.
În plus față de efectele directe asupra căldurii radiante umane încălzește structurile din jur. Aceste surse secundare mediu dat de căldură prin radiație și convecție, în care temperatura aerului din interior crește.
Iradierea a corpului în doze mici de căldură radiantă este utilă, dar o rată semnificativă de radiație a căldurii și temperaturile ridicate pot avea efecte negative asupra omului. Intensitatea de iradiere termică de 350 W / m 2 de o scurtă expunere nu provoacă senzații neplăcute la 1050 W / m2 după 3 - 5 minute de suprafața pielii apare neplăcută de ardere (temperatura pielii este crescut cu 8 - 10 ° C) și la 4000 W / m 2 în câteva secunde sunt posibile arsuri [1].
Valoarea totală a incidentului de căldură pe corpul uman depinde de mărimea suprafeței iradiate, temperatura sursei de radiație și distanța. Pentru a caracteriza valoarea radiației termice acceptată, numită intensitatea radiației termice.
Intensitatea radiației termice (lumină incidență flux) QPAD. W / m 2 - este puterea fluxului radiant pe unitatea de suprafață iradiate.
Legile de bază ale radiației termice au fost descoperite în următoarea ordine cronologică:
legea lui Kirchhoff - raportul dintre densitatea fluxului de radiație la absorbanțele tuturor organelor la fel de bine corpuluinegru iradiantă (corpuluinegru) la aceeași temperatură și depinde de temperatura:
în care q - corp de curgere densitate radiație în W / m 2;
A - capacitatea de absorbție a corpului;
q0 - corpuluinegru densitate a fluxului de radiație, W / m 2;
Temperatura T, K.
legea Stefan-Boltzmann stabilește dependența completă (toate lungimea de undă a radiației) densitatea fluxului corpuluinegru la temperatură:
unde q0 - corpuluinegru densitate a fluxului de radiație, W / m 2;
- Stefan-Boltzmann, = 5,67 · 10 -8 W / (m · K 4 2);
Temperatura T, K.
legea Wien stabilește distribuția energiei în spectrul unui corp negru, în funcție de temperatură: temperatura produsului la lungimea de undă de energie maximă - constantă:
în care max- lungime de undă corespunzătoare emisiei max, m;
b - constanta, b = 2,9 · 10 -3. (M · K);
Temperatura T, K.
legea lui Planck dă o expresie pentru curgerea corpuluinegru densitate spectrală (încălzită la o temperatură T) de lungime de undă :
în care q 0 - spectrale densitate de flux, W / m 3;
;
;
h = 6,6 · 10 -34 - Planck, J / s;
c = 3 x 10 8 - Viteza luminii în vid, m / s;
k = 1,4 · 10 -23 - constanta Boltzmann, J / K;
Temperatura T, K.