4 Расчет технических средств защиты то излучений

4.1 Защита от теплового излучения

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

, (4.1)

где  – степень черноты полного излучения материала, приведена в таблице 4.1:

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 4.1 – Степень черноты полного излучения

Материал	t, оС	
Алюминий окисленный Сталь: листовая шероховатая; оцинкованная окисленная Чугун шероховатый Медь полированная Асбестовый картон Кирпич: шамотный; магнезитовый; красный Штукатурка известковая	200…600 940…1100 24 40…250 115 24 1100 1500 20 20	0,11…0,19 0,52…0,61 0,276 0,95 0,023 0,96 0,75 0,39 0,93 0,91

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

; (4.2)

, (4.3)

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.

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

, (4.4)

где  – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²^оС);

t_из – температура на изолированной поверхности, ^оС;

t_в – температура воздуха в помещении, ^оС.

4.1.4 Суммарный коэффициент теплоотдачи определяют по формуле:

 = _к + _л, (4.5)

где _к – коэффициент теплоотдачи от изолированной стенки к воздуху, Вт/(м²^оС);

_л – коэффициент теплоотдачи от изолированной стенки к воздуху путем лучеиспускания, Вт/(м²^оС).

4.1.5 Коэффициент _л рассчитывают по формуле:

, (4.6)

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

 – 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).

4.1.6 Коэффициент _к рассчитывают по формуле:

, (4.7)

где N_u – критерий Нуссельта;

 – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м²^оС), выбираемый по таблице 4.2;

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

4.1.7 Критерий Нуссельта определяют по формуле:

, (4.8)

где c и h – эмпирические коэффициенты, выбираются по таблице 4.3;

G_r – критерий Грасгофта;

P_r – критерий Прандтля, приведен в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Коэффициенты теплопроводности, кинематической вязкости и критерий Прандтля

Температура воздуха, оС	Коэффициент теплопроводности , Вт/(м2оС)	Коэффициент кинематической вязкости , м2/(с10-6)	Критерий Прандтля Pr
10 20 30 40 50	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

4.1.8 Критерий Грасгофта определяют по формуле:

, (4.9)

где  – коэффициент объемного расширения, ^оС;

;

t_в – температура воздуха в помещении, ^оС;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

 – коэффициент кинематической вязкости, м²/(с10^-6), выбираемый по таблице 4.2.

Таблица 4.3 – 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	0 1/8 1/4 1/3

4.1.9 Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формулам:

, (4.10)

где  – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²^оС);

_ст, _изол – толщина изолируемой стенки и изоляционного материала, м;

_ст, _изол – коэффициент теплопроводности стенки и материала, Вт/(м^оС), выбираемый по таблице 4.4 в зависимости от температуры.

, (4.11)

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.

4.1.10 Толщину изоляции можно определить, преобразовав выражение (4.10), по формуле:

. (4.12)

Таблица 4.4 – Коэффициенты теплопроводности материалов

Материал	Температура	Коэффициент теплопроводности, Вт/(моС)
1	2	3
Асбест: листовой; волокно Войлок шерстяной Глина огнеупорная Дерево сосна Картон гофрированный Кирпич: изоляционный; строительный Кожа 1	30 50 30 450 20 20 100 20 30 2	0,12 0,11 0,05 1,04 0,11 0,06 0,14 0,23…0,30 0,16 3
Резина Стеклянная вата Алюминий Броня Латунь Сталь Чугун	0 0 0 20 0 0 0	0,16 0,04 204,00 64,00 85,50 45,40 63,00