Защита от теплового излучения

8.1.1 Интенсивность излучения (Вт/м²) рассчитывается по формуле:

, (8.1)

где e – степень черноты полного излучения материала, приведена в таблице 8.1:

С_о – коэффициент излучения, (С_о = 4,5 – металл; С_о = 5,3 – огнеупорный материал; С_о = 5,67 – абсолютно черное тело), Вт/(м²×К⁴);

Т – температура излучаемого тела, К.

 

Таблица 8.1 – Степень черноты полного излучения

Материал	t, оС	e
Алюминий окисленный Сталь: - листовая шероховатая; - оцинкованная окисленная Чугун шероховатый Медь полированная Асбестовый картон Кирпич: - шамотный; - магнезитовый; - красный Штукатурка известковая	200…600   940…1100 40…250	0,11…0,19   0,52…0,61 0,276 0,95 0,023 0,96   0,75 0,39 0,93 0,91

 

8.1.2 Интенсивность облучения от нагретой поверхности в зависимости от расстояния определяется по формулам:

; (8.2)

, (8.3)

где r – расстояние от источника облучения до рабочего места, м;

F – площадь излучаемой поверхности, м²;

Т – температура излучаемой поверхности, К;

Т_доп – допускаемая температура на поверхности оборудования, Т_доп £ 318 К.

Если Е > 350 Вт/м², то необходимы технические материалы по уменьшению излучения на человека.

8.1.3 Количество теплоты, отдаваемой единицей поверхности в единицу времени в окружающую среду, определяется по формуле:

, (8.4)

где a – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×^оС);

t_из – температура на изолированной поверхности, ^оС;

t_в – температура воздуха в помещении, ^оС.

8.1.4 Суммарный коэффициент теплоотдачи определяют по формуле:

a = a_к + a_л, (8.5)

где a_к – коэффициент теплоотдачи от изолированной стенки к воздуху, Вт/(м²×^оС);

a_л – коэффициент теплоотдачи от изолированной стенки к воздуху путем лучеиспускания, Вт/(м²×^оС).

8.1.5 Коэффициент a_л рассчитывают по формуле:

, (8.6)

где С_о – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²×К⁴);

e – степень черноты тела;

Т_вн – температура внутри аппарата, К;

Т_вн = 273 + t_вн,

где t_вн – температура внутри аппарата, ^оС;

Т_из – температура на изолированной поверхности, К;

Т_из = 273 + t_из,

где t_из – температура на изолированной поверхности, ^оС, (не более 45 ^оС).

8.1.6 Коэффициент a_к рассчитывают по формуле:

, (8.7)

где N_u – критерий Нуссельта;

l – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м²×^оС), выбираемый по таблице 8.2;

L – характерный размер тела (цилиндр – диаметр, горизонтальный параллелепипед – ширина, вертикальный параллелепипед – высота).

 

8.1.7 Критерий Нуссельта определяют по формуле:

, (8.8)

где c и h – эмпирические коэффициенты, выбираются по таблице 8.3;

G_r – критерий Грасгофта;

P_r – критерий Прандтля, приведен в таблице 8.2.

 

Таблица 8.2 – Коэффициенты теплопроводности, кинематической вязкости и критерий Прандтля

Температура воздуха, оС	Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м2×оС)	Коэффициент кинематической вязкости n, м2/(с×10-6)	Критерий Прандтля Pr
	0,0251 0,0259 0,0267 0,0276 0,0283	14,16 15,06 16,00 16,96 17,95	0,705 0,703 0,701 0,699 0,698

 

8.1.8 Критерий Грасгофта определяют по формуле:

, (8.9)

где b – коэффициент объемного расширения, ^оС;

;

t_в – температура воздуха в помещении, ^оС;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

n – коэффициент кинематической вязкости, м²/(с×10^-6), выбираемый по таблице 8.2.

Таблица 8.3 – Значение коэффициентов с и h для воздуха

Gr × Pr	c	h
1×10-3 1×10-3…5×102 5×102…2×107 2×107…1×1018	0,500 1,180 0,540 0,135	1/8 1/4 1/3

 

8.1.9 Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формулам:

, (8.10)

где a – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×^оС);

d_ст, d_изол – толщина изолируемой стенки и изоляционного материала, м;

l_ст, l_изол – коэффициент теплопроводности стенки и материала, Вт/(м×^оС), выбираемый по таблице 8.4 в зависимости от температуры.

, (8.11)

где q – количество теплоты, отдаваемой единицей поверхности тела в единицу времени, Вт/м²;

t_вн – температура внутри аппарата, ^оС;

t_в – температура воздуха в помещении, ^оС.

8.1.10 Толщину изоляции можно определить, преобразовав выражение (8.10), по формуле:

. (8.12)

 

 

Таблица 8.4 – Коэффициенты теплопроводности материалов

Материал	Температура	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×оС)
Асбест: q листовой; q волокно Войлок шерстяной Глина огнеупорная Дерево сосна Картон гофрированный Кирпич: q изоляционный; q строительный Кожа		0,12 0,11 0,05 1,04 0,11 0,06   0,14 0,23…0,30 0,16
Резина Стеклянная вата Алюминий Броня Латунь Сталь Чугун		0,16 0,04 204,00 64,00 85,50 45,40 63,00