CC BY
12
НАУКОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ
УДК 624.012
Ф1ЗИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЗМ1НИ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ВПЛИВУ НА РОБОЧ1 М1СЦЯ З УРАХУВАННЯМ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ
БСЛЖОВ А. С.1, д. т. н, проф., ШАЛОМОВ В. А.2, к. т. н., доц., РАГ1МОВ С. Ю.3, к. т. н, доц., МИХАЙЛОВ М. О.4, курсант.
1 Кафедра безпеки житдаяльносл, Державний вищий навчальний заклад «Придшпровська державна академiя будiвництва та архгтектури», вул. Чернишевського, 24-а, Дшпро, 49005, Украша, тел. +38 (056) 756-34-73, e-mail: bgd@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2 Кафедра безпеки жил^яльносп, Державний вищий навчальний заклад «Придшпровська державна академiя будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, Дшпро, 49005, Укра!на, тел. +38 (056) 756-34-57, e-mail: shalomov1709@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-6890-932Х
3 Кафедра оргашзацп техшчного забезпечення аварiйно-рятувальних робiт, Нацiональний ушверситет цившьного захисту Укра!ни, вул. Чернишевська, 94, Харкiв, 61023, Укра!на, тел. +38 (057) 370-50-52, e-mail: sergragimov@mail.ru ORCID ID: 0000-0003-0572-4465
4 Кафедра оргашзацп техшчного забезпечення аваршно-рятувальних робгт, Нацюнальний ушверситет цившьного захисту Украши, вул. Чернишевська, 94, Харкгв, 61023, Украша, тел. +38 (057) 370-50-52, e-mail: makson4ik2016@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-1649-1452
Анотащя. Постановка проблеми. Забезпечення безпеки життeдiяльностi на робочих мюцях iз пiдвищеним тепловим випромiнюванням. Побудова теплових полiв i встановлення залежностей змши шфрачервоного випромшювання вщ розташування робочих мюць, виду джерела випромiнювання i спектра джерел випромiнювання. Результата. Для виконання завдань теплозахисту робочих мюць необхщш фактичнi данi вимiрювання терморащацшно! напруженостi на всiх робочих мюцях. Проводити таю дослщження, наприклад, бшя вiдкритого вiкна термiчноl печi на ввдсташ 1,5-2 м явно небезпечно i, головне, знижуеться достовiрнiсть отриманих даних через зменшення продуктивностi вимiрiв в екстремальних умовах пращ. При цьому для визначення iнтенсивностi опромшення теплового потоку необхiдно виконувати значну кiлькiсть промiжних розрахунк1в або використовувати дешлька графiкiв або номограм, що робить цi розрахунки трудомiсткими i малозручними для практичного використання. Зроблено спробу узагальнити результати проведених у цьому напрямi дослiджень, полiпшити умови пращ, значно зменшити число змшних i ефективнiше використовувати для вимiрювання iснуючi прилади. На пiдставi проведених теоретичних дослiджень терморадiацiйноl напруженостi на робочих мюцях установлено, що з великою точнютю можна визначити ввдстань до джерела тепловипромiнювання ввд точки вимiру, кут, п1д яким видно джерело теплового випромiнювання, при цьому точка вимiру може розташовуватися на безпечнш для досл1дника вiдстанi, що i покладено нами в основу для розроблення експериментально! установки для дослвдження терморадiацiйноl напруженостi на робочих мюцях. Наукова новизна. В результал теоретичних i експериментальних дослiджень на шдстаы фiзичного моделювання встановлено закономiрностi змiни терморадiацiйноl напруженостi залежно ввд точки вимiру i кута розмщення випромiнювача. Встановленi залежностi знайшли застосування для розрахунку опромiнення в будь-якш точцi робочого простору вiд джерела надлишкового випромiнювання. Практична значимiсть. Як показали дослвдження, розрахунок iнтенсивностi теплового опромшення на робочому мiсцi трудомюткий i тому на практицi зручшше користуватися унiверсальною номограмою, яка була побудована на пiдставi результатiв свгтлового моделювання. Розроблено програмне забезпечення, що дозволяе виконувати побудову карт розмщення теплових полiв в1д технологiчного обладнання i неорганiзованих джерел надлишкового теплового випромшювання.
Ключов1 слова: теплове випромшювання; po6oui мкця; термiчнi процеси; датчик теплового потоку; номограма; моделювання
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ НА РАБОЧИЕ МЕСТА С УЧЕТОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
БЕЛИКОВ А. С.1 , д. т. н, проф.,
ШАЛОМОВ В. А.2, к. т. н, доц., РАГИМОВ С. Ю.3, к. т. н., доц., МИХАЙЛОВ М. А.4; курсант.
1 Кафедра безопасности жизнедеятельности, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, г. Днипро, 49005, Украина, тел. +38 (056) 756-34-73, e-mail: bgd@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2 Кафедра безопасности жизнедеятельности, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, г. Днипро, 49005, Украина, тел. +38 (056) 756-34-57, e-mail: shalomov_v_a@mail.ru, ORCIDID: 0000-0002-6890-932Х
3 Кафедра организации и технического обеспечения аварийно-спасательных работ, Национальный университет гражданской защиты Украины, ул. Чернышевская, 94, Харьков, 61023, Украина, тел +38 (057) 370-50-52, e-mail: sergragimov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0572-4465
4 Кафедра организации и технического обеспечения аварийно-спасательных работ, Национальный университет гражданской защиты Украины, ул. Чернышевская, 94, Харьков, 61023, Украина, тел +38 (057) 370-50-52, e-mail: makson4ik2016@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-1649-1452
Аннотация. Постановка проблемы. Обеспечение безопасности жизнедеятельности на рабочих местах с повышенным тепловым излучением. Построение тепловых полей и установление зависимостей изменения инфракрасного излучения от расположения рабочих мест, вида источника излучения и спектра источников излучения. Результаты. Для решения задач по теплозащите рабочих мест необходимы фактические данные измерения терморадиационной напряженности на всех рабочих местах. Проводить такие исследования, например, у открытого окна термической печи на расстоянии 1,5-2 м явно опасно и, главное, снижается достоверность полученных данных из-за уменьшения производительности измерений в экстремальных условиях труда. При этом для определения интенсивности облучения теплового потока необходимо выполнять значительное количество промежуточных расчетов или использовать несколько графиков или номограмм, что делает эти расчеты трудоемкими и малоудобными для практического использования. Предпринята попытка обобщить результаты проведенных в этом направлении исследований, улучшить условия труда, значительно уменьшить число переменных и эффективнее использовать при проведении измерений существующие приборы. На основании проведенных теоретических исследований терморадиационной напряженности на рабочих местах было установлено, что с большой точностью можно определить расстояние до источника тепловыделения от точки измерения, угол, под которым видно источник теплового излучения, при этом точка измерения может располагаться на безопасном для исследователя расстоянии, что положено нами в основу при разработке экспериментальной установки для исследования терморадиационной напряженности на рабочих местах. Научная новизна. В результате теоретических и экспериментальных исследований на основании физического моделирования установлены закономерности изменения терморадиационной напряженности в зависимости от точки замера и угла размещения излучателя. Установленные зависимости нашли применение для расчета облученности в любой точке рабочего пространства от источника избыточного излучения. Практическая значимость. Как показали исследования, расчет интенсивности теплового облучения на рабочем месте трудоемок и поэтому на практике удобнее пользоваться универсальной номограммой, которая была построена на основании результатов светового моделирования. Разработано программное обеспечение, позволяющее производить построение карт размещения тепловых полей от технологического оборудования и неорганизованных источников избыточного теплового излучения.
Ключевые слова: тепловое излучение; рабочие места; термические процессы; датчик теплового потока; номограмма; моделирование
PHYSICAL DESIGN OF CHANGE OF POWER INFLUENCE IS ON WORKPLACES TAKING INTO ACCOUNT HIGH TEMPERATURE RADIATION
BELIKOV A. S.1, Dr. Sc(Tech)., Prof, SHALOMOV V. A.2, Cand. Sc.(Tech), Assoc. Prof., RAGIMOV S. Yu.3, Cand. Sc.(Tech), Assoc. Prof, MIKHAYLOV M. A.4, Сас1е1
1 Department of Life Safety, State Higher Education Establishment «Pridniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro, 49005, Ukraine, tel. +38 (056) 756-34-73, e-mail: bgd@mail.pgasa.dp.ua, 2ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2 Department of Life Safety, State Higher Education Establishment «Pridnsprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro, 49600, Ukraine, tel. +38 (056) 756-34-57, e-mail: shalomov_v_a@mail.ru, ORCIDID: 0000-0002-6890-932Х
3 Department of Organization and technical support rescue operations National University of Civil Defence of Ukraine, st. Chernyshevsky 94, Kharkiv, 61023, Ukraine, tel. +38 (057) 370-50-52, e-mail: sergragimov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0572-4465
4 Department of Organization and technical support rescue operations National University of Civil Defence of Ukraine, st. Chernyshevsky 94, Kharkiv, 61023, Ukraine, tel. +38 (057) 370-50-52, e-mail: makson4ik2016@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-1649-1452
Abstract. Purpose. Development of the degree of control methods for hazard exposure of workers to special divisions of large-scale emergencies and industrial accidents under the influence of excess heat radiation. The operational security solutions vital activity of special divisions of workers in extreme situations with high thermal radiation. Method. Construction of thermal fields and the establishment of dependencies change of infrared radiation on the location of jobs, the type of radiation source and the spectrum of the radiation sources. Results. In order to solve the problems of thermal protection of work places, actual data of measurement of thermal radiation at all workplaces is required. Such studies, for example, at an open window of a thermal furnace at a distance of 1.5-2 m are obviously dangerous and, most importantly, the reliability of the data is reduced because of the decrease in the productivity of measurements in extreme conditions of work. In order to determine the intensity of irradiation of the heat flow, it is necessary to perform a significant number of intermediate calculations or use several graphs or nomograms, which makes these calculations labor-intensive and not convenient for practical use. An attempt was made to summarize the results of research carried out in this direction, to improve working conditions, to significantly reduce the number of variables and to use existing instruments more efficiently during measurements. Based on the theoretical studies of thermal radiation at workplaces, it was established that with great accuracy it is possible to determine the distance to the source of thermal radiation from the point of measurement, the angle at which the source of thermal radiation is visible; in this case, the measurement point may be located at a distance safe for the researcher as we put the basis for the development of an experimental installation for the study of thermal radiation at workplaces. Scientific novelty. As a result of theoretical and experimental investigations on the basis of physical modeling regularities change thermoradiation intensity depending on the measuring point and the angle of the emitter placement. Installed dependence have been used to calculate the irradiance at any point of the workspace from excess radiation source. Practical meaningfulness. Studies have shown that calculation of the intensity of the thermal radiation at the workplace and time-consuming, so in practice it is more convenient to use universal nomogram, which was built on the basis of the results of the modeling light. The software that allows you to perform mapping the placement of thermal fields of technological equipment and unorganized excessive heat sources.
Keywords: thermal radiation; workplaces; thermal processes; heat flow sensor; nomogram; simulation
Постановка проблеми. Згщно з даними МЫстерства охорони здоров'я та Мiжнародноi оргашзацп пращ, смертшсть вщ травм i профзахворювань у свт посщае трете мюце тсля серцево-судинних i онколопчних захворювань.
В Укрш'ш до цього часу залишаються не виршеними питання пщтримання безпеки виробничих процеав, обладнання та споруд.
Станом на 2017 рш в Укрш'ш понад 3 млн оаб працюють в умовах, яю не вщповщають саштарно-гшешчним нормам, експлуатуеться понад 800 тис. машин, механiзмiв, устаткування, яю не вщповщають вимогам нормативних акпв з охорони пращ (приблизно 80 % вщ загально'' кшькосп), майже 42 тис. будiвель i споруд паребувають в незадовшьному сташ. За ощнкою ООН, фiзичний знос технолопчного обладнання в Укра'ш досяг 80 %. Особливо складними залишаються умови пращ на виробництвах, пов'язаних iз видшенням або застосуванням теплових джерел [3-5].
Здоров'я i працездатшсть людини великою мiрою визначаються умовами внутршнього середовища примщень, як впливають на тепловий обмш роб^ниюв iз навколишшми поверхнями. Ц умови визначаються поеднанням температури, вщносно'1 вологосп i швидкосп руху пов^ря, температури поверхонь, що оточують людину, й штенсившстю теплового (шфрачервоного) опромшення.
Для ощнювання дп теплового випромшювання також велике значення мають спектральний склад й штенсивнють опромшення. У зв'язку з тим, що терморадiацiйна напружешсть
характеризуеться нерiвномiрнiстю в простор^ 11 ощнювання необхщно вести окремо для кожно'1 точки. Величина опромшеносп елементарного майданчика тша залежить вщ його орiентащi в просторi вщносно джерела теплового
випромшювання. Ця величина мае векторний характер i багатозначна в кожнш точщ простору. Для отримання наочно1 картини
взаемного впливу променисто1 складово1 енерги вщ уах обернених у бш людини поверхонь необхщно вибрати модель, яку можна було б використовувати для ф1зичного моделювання.
Анал1з публ1кац1й. Згщно з цшою низкою наукових праць установлено, що запропоноваш рядом автор1в способи визначення штенсивносп теплового випромшювання за номограмами 1 формулами дають велику похибку [1-2]. Значна похибку зумовлена прийняттям цшого ряду допущень багатьох змшних параметр1в, тюно зв'язаних м1ж собою. До них належать температура внутршнього простору печ1, розм1р вшон у печах 1 колодязях тощо. При цьому виникае необхщнють визначати штенсивнють теплового випромшювання на вщстанях 1-2 м 1 т. д. [3].
Проведений анал1з дослщжень показав необхщнють обгрунтування 1 розроблення експериментально1 установки для дослщження терморад1ацшно! напруженост на робочих мюцях.
Мета дослщження - забезпечення безпеки життед1яльносп на робочих мюцях 1з пщвищеним тепловим випромшюванням.
Рис. 1. Робоче мгсце робтника в процесI плавки ба-зальтових пор1д
Виклад матер1алу. Для виконання завдань теплозахисту робочих мюць необхщш фактичш даш вим1рювання терморад1ацшно! напруженосп на вс1х робочих мюцях. Наприклад, тд час переплавки базальту в доменних печах, де вш 1з монол1тного твердого каменя перетворюеться на розплав, консистенщею що нагадуе розжарену лаву. Базальтов1 породи плавляться за температури близько 1 500 0 С. (рис. 1)
Проводити таю дослщження, наприклад, бшя вщкритого в1кна терм1чно! печ1 на вщсташ 1,5-2 м явно небезпечно 1, головне, знижуеться достов1рнють отриманих даних через зменшення продуктивносп вим1р1в в екстремальних умовах праш. На рисунках 2-3 наведено д1аграму
опромшення робочих мюць терм1чних процеав: а - контроль температури тд час плавки базальту; б - тд час завантаження скловарно! печ1; в - випалення вапна; г -кам'яне литво в штегральному д1апазош по дуз1 3600 через 450 [3].
Рис. 2. Дгаграми теплового випромгнювання на робочих мгсцях плавки базальту I завантаження скловарно'1 печ1
При цьому для визначення штенсивносп випромшення теплового потоку необхщно виконувати значну кшькють пром1жних розрахунюв або використовувати декшька графшв або номограм, що робить ц розрахунки трудомюткими 1 малозручними для практичного використання [3].
Рис. 3. Дгаграми термгчного опромтення на робочихмгсцях випалення вапна I кам'яного литва
На рисунку 4 наведено розрахунков1 й експериментальш даш зонального розподшу енерги терм1чних печей.
1
\\
1 \ \ ■ " N г
1 ч
"-
Рис. 4. ЕкспериментальнI й розрахунков! дат зонального розподшу енергИ випромшювання плавильних печей базальту при в1дкритих вжнах: 1 -розрахунковг данг; 2 - експериментальш данг
Ми здшснили спробу узагальнити результати проведених у цьому напрям1 дослщжень, полшшити умови пращ, значно зменшити число змшних 1 ефектившше використовувати для вим1рювань юнуюч1 прилади [3].
На пщстав1 проведених нами теоретичних дослщжень терморад1ацшного напруження на робочих мюцях установлено, що з великою точшстю можна визначити вщстань до джерела тепловипромшювання вщ точки вим1ру, кут, пщ яким видно джерело теплового випромшювання, при цьому точка вим1ру може розташовуватися на безпечнш для дослщника вщсташ, що 1 покладено нами в основу пщ час розроблення експериментально! установки для дослщження терморад1ацшного напруження на робочих мюцях [3].
Ми прийняли р1шення використовувати св1тлове моделювання для ощнювання теплово! опромшеносп на робочих мюцях. Оскшьки оптична й енергетична осв1тлешсть змшюються за одними законами, то як джерело теплового випромшювання використовували
р1вном1рно осв1тлений натвпрозорий екран. Як модель елементарно! площ1 тша людини використовували приймальну фотогол1вку з датчиком теплового потоку 1ТТФ АН Укра!ни ДТП 02 - ДТП 03.
В основному дослщжувалася залежшсть мюцевого кутового коеф1щента
випромшювання 1 максимальних теплових навантажень, а також перехщ вщ непрямих вим1р1в до прямих. Це дозволяе прогнозувати умови пращ за тепловим чинником на робочих мюцях. При цьому
метод св1тлового моделювання дозволяе змоделювати 1 вщображувати отримаш результати дослщження для джерел 1з складними формами випромшювально! поверхш у вигляд1 максимально наближених до реальних можливих пол1в опромшення з метою забезпечення проектант1в на стадп проектування технолопчних агрегат1в 1 технологш ушверсальним методичним поабником [1; 2; 4]. _
Величина вщношення точки зору (видимосп джерела випромшювання) ф1/ф2 мае ф1зичний сенс - вщношення щшьносп теплового потоку випромшювання в данш 1 розрахунковш точщ простору, що дозволяе розв'язувати задачу прогнозування теплово! опромшеносп на поверхш об'екта опромшення 1 мае низку переваг пщ час проведення вим1рювань.
Експериментальне завдання визначення вщносного теплового коефщента випромшювання по ф1зичнш дуз1 зб1гаеться 1з ф1зичним завданням моделювання, для якого визначаеться вщношення величин у довшьних точках простору з подальшим переходом до шуканих одиниць за допомогою точки репера. У нашому випадку репером може служити точка осв1тленосп екрана, що випромшюе, 1 осв1тленють об'екта.
Вим1ри проводили на розробленш нами установщ св1тлового моделювання (рис. 5). 1х можна розбити на таю етапи:
- пщготовка установки до дослщжень;
- моделювання явища под1бност1;
- проведення вим1р1в 1 переведення вим1ряних величин у граф1чш зображення.
Рис. 5. Функц1ональна схема установки ф1зичного моделювання енергетично'1 освтленостг: 1 - свгтлова камера; 2 - натвпрозорий екран; 3 - матриця
ультраяскравих свгтлодгодгв; 4 -рухливг шторки; 5 - оптична лава; 6 - вимгрювальна шкала; 7 - приймальна голгвка; 8 - свгтлозахисна бленда
При цьому необхщно враховувати, що св1тлове моделювання на розробленш установщ включае два експериментальш завдання: вщтворення явища, под1бного до натури, 1 проведення вим1р1в. Кожне ¡з цих завдань формуе сво! похибки, яю в сум! дають похибку методу.
Анал1з похибок дозволяе виявити 1 врахувати систематичш складов!, пов'язаш з под!бнютю св1тлово! модел1 1 кутовою ор1ентащею датчика - приймально! гол1вки фонового засв1чення. Середня квадратична похибка, зумовлена цими джерелами, складае не бшьше 6-8 % для всього простору, а для кутово! ор1ентаци, що не перевищуе 72 °, для кутово! ор1ентацп в штервал! 72 - 86 ° не бшьше 19 %. Вим1ри в штервал! кут1в 86-90 ° втрачають сенс через високу похибку [3].
Визначення ф1/ф2 з ф1зично! точки зору можна коректно здшснювати лише для екрана модел1, що р1вном1рно св1титься, оскшьки ф визначаеться для 1зотерм1чних теплообмшних пол1в. Проте результати вим1рювань можна застосовувати з достатньою точшстю для шженерних розрахунюв на досить широкий клас нер1вном1рно нагр1тих поверхонь.
Цей клас охоплюе поверхш, що допускають подш на приблизно р1вш дшянки, р1зниця температур точок яких не перевищуе 20 0С; середн1 температури сус1дн1х д1лянок не в1др1зняються бшьше н1жна 20 0С; при переход! вщ одн1е! д1лянки до сусщньо! допускаеться зм1на температур скачками.
Визначення щшьност1 потоку вим1ру в цьому випадку здшснюеться через величину ф1/ф2 для елементарного майданчика, помщеного в задану точку, вщ ус1е! випром1нювально! поверхш за допомогою св1тлового моделювання.
Систематизащя 1 в1дб1р основних форм 1 розм1р1в, розташування робочих м1сць бшя них приймалися за типовими розм1рами (з урахуванням ф1ксованих робочих мюць).
При цьому розглядався розпод1л теплових пол1в по горизонтал1, а вертикальна складова приймалася з урахуванням розташування робочих мюць -2 м, за вщсутносп б1льш вискоких в1дм1ток
технолог1чного устаткування, здатного викривити теплов1 поля за рахунок вщбиття. Висота промислових буд1вель 1 споруд, що розглядались, приймалася р1вною к = 10 -14 м.
Для примщень 1з джерелами рухливого шфрачервоного випром1нювання з обмеженим об'емом 1 наявнютю додаткового устаткування, буд1вельних конструкц1й необх1дно враховувати в1дбиття теплово! енергИ та !! перерозпод1л на робочих мюцях. При цьому необхщний диференц1йований п1дх1д, який 1 враховуе наша методика у ф1зичному моделюванш, й 1нтеграц1йне оц1нювання картини терморад1ацшно! напруженост1 в простор1 цеху.
На наступному етап1 досл1джень виникла необхщшсть за допомогою математичного анал1зу вивести
законом1ршсть зм1ни в1дношення ф1/ф2 вщ енергетично! опром1неност1.
Установка для св1тлового моделювання (рис. 5) складаеться з1 св1тлово! камери (1); нап1впрозорого екрана (2); матрищ ультраяскравих св1тлод1од1в (3).
Максимальний розм1р нап1впрозорого екрана 300 х 340 мм. За допомогою рухливих шторок (4) розм1р вшна, що св1титься, можна зменшити до 20 х 20 мм, а за допомогою спец1альних непрозорих масок отримувати модель випром1нювально! поверхн1 складно! форми.
Ультраяскрав1 д1оди в кшькосп 700 од. яскрав1стю 10-15 кандел живляться вщ джерела напругою 4,5 В, яке можливо регулювати в1д 2,0 до 4,5 В, споживаний струм за максимально! яскравосп 35-40 А.
Св1тлова камера розташовувалася на оптичнш лав1 (5), яка мае вим1рювальну шкалу (6), 1 та приймальна гол1вка (7) мае можлив1сть по нш перем1щатися на полозах. На рисунку 6. наведено загальний вигляд експериментально! установки.
Пщ час обстеження робочих м1сць 1 вим1рювання теплово! опром1неност1 по круговш д1аграм1 або в певному сектор! виявилася велика похибка вим1ру, пов'язана ¿з фоновим засв1ченням, а також вплив засв1чення в1д ¿нших джерел.
Для зменшення цього явища використана св1тлозахисна бленда [3] з
рухливими д1афрагмами, оскшьки дуже часто необхщно було змшювати кут в1зування гол1вки. Под1бш удосконалення використаш в спещальнш приймальнш гол1вщ для вим1рювання енергетично! осв1тленосп. Для зменшення перешкод вщ фонового засв1чення 1 пщвищення точност вим1рювання було використано зменшений перетин пружини в м1ру наближення 1 приймання, що зробило !! р1вножорсткою по всш довжиш.
установки для ф1зичного моделювання енергетично'1
освгтленостг: 1 - випромтювач 1Ч; 2 - натвпрозорий екран; 3 - фотоприймач; 4 - поворотне кгльце з подглками; 5 - штанги; 6 - юльце гз градусною шкалою; 7 - матриця свгтлодгодгв; 8 - аналого-цифровий блокреестраци
Пристрш юнуючо! приймально! гол1вки показано на рисунку 7 в положены максимального 1 мЫмального кута в1зування. Пристрш складаеться з порожнистого корпусу (1), плоско! цилшдрово! пружини (2), рухливо! системи (3) з1 встановленим приймачем (4).
Пропонована конструкщя приймально! гол1вки для вим1рювання променистих потоюв дозволяе змшювати кут в1зування вщ 50 до 1400, обштися одним корпусом 1 понизити матер1алом1стюсть, переналадку 1 налаштування в 10-15 раз1в, за рахунок того, що вщсташ м1ж витками пружини (д1афрагмами) будуть оптимальними.
Пристрш працюе таким чином. У положены 1 приймальна гол1вка мае мЫмально допустимий кут в1зування ф1. Для збшьшення кута в1зування рухлива система 3 з приймачем 4 перемщаеться уподовж
полого корпусу гол1вки 1, стискуючи витки плоско! цилшдрово! пружини. При цьому вщстань м1ж витками пружини (д1афрагмами) зменшуеться, збер1гаючи р1вну м1жвиткову вщстань, яка зменшуеться 1з збшьшенням кута в1зування ф2.
1 -1
Рис. 7. Приймальна гол1вка для вим1рювання енергетично'1 осв1тленост1: 1 - корпус; 2 - рухлива дгафрагма; 3 - рухлива обойма; 4 - приймач
Цей пристрш дозволяе пщвищити точнють вим1ру в приладах. Похибка вим1ру не перевищуе 3 - 4 %.
Рис. 8. Загальний вигляд удосконаленоI приймально' голгвки: 1 - корпус; 2 - рухлива дгафрагма;
3,4 - рухлива система з приймачем
Але при всш позитивност результат1в вим1рювань виявилася причина значно! похибки в раз1 багатократних вим1рювань високоштенсивних теплових потоюв. За багатократних вим1рах з малими
Рис. 6. Загальний вигляд експериментально'
пром1жками м1ж ними за рахунок нагр1ву рухливо! д1афрагми нагр1ваеться корпус приймально! гол1вки 1 стае вторинним джерелом випромшювання. Автори удосконалили приймальну гол1вку, що мае техшчну новизну 1 заявлено на р1вш винаходу. Це дозволило значно зменшити температуру корпусу приймально! гол1вки 1 привести !! до значення температури довкшля (рис. 8). Удосконалення виразилося у виготовленш спещальних отвор1в у корпус!, яю дозволили полшшити умови тепловщдач! вщ надлишкового нагр1ву корпусу (рис. 9).
Отвори розташоваш по всш довжиш корпусу п1д кутом 45 в1дносно один одного, що дозволяе створити оптимальш умови для охолоджування корпусу до температури довкшля 1 не пропускати вхщне пряме вим1рюване випромшювання.
Це удосконалення дозволило авторам тдвищити точшсть 1 достов!ршсть вим1р1в
терморад1ац1йно! напруженост на робочих
мюцях.
отвори с1=2мм Рис. 9. Вдосконалена приймальна гол1ека
Висновок. На основ1 проведених дослщжень та оптим1зац1! запропоновано захисш композицп, яю належать до негорючих, що дозволяе пщ час !х застосування п1двищити безпеку об'ект1в i безпеку шляхiв евакуацii у разi виникнення екстремальних умов унаслiдок
високотемпературного впливу.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Аметистов Е. В. Основы теории теплообмена [Текст] / Е. В. Аметистов. - Москва : МЭИ, 2011. -242 с.
2. Зигель Р. Теплообмен излучением [Текст] / Р. Зигель, Дж. Хауэлл. - Москва : Мир, 2005. - 934 с.
3. Исследование термодинамической напряженности на рабочих местах при воздействии высоких температур
[Текст]: монография / А. С. Беликов, С. Ю. Рагимов, В. А. Шаломов и др. - Днепр : Литограф, 2016. - 163 с.
4. Hespel L. Radiative properties of scattering and absorbing dense media: theory and experimental study / Hespel L.,
Mainguy S., Grajfet J.-J. // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. - 2013. - Vol. 77. - P. 193210.
5. Makino Т. Thermal radiation properties of ceramic materials / Т. Makino, Т. Kunitomo, I. Sakai // Heat Transfer -
Japanese Research. - 2014. - Vol. 13, № 74. - P. 33-50.
REFERENCES
1. Аmetistov E.V. Osnovy teorii teploobmena [Bases of theory of heat exchange]. Moskva: MEI, 2011, 242 р. (in Russian).
2. Zigel' R. and Khauell Dzh. Teploobmen izlucheniem [Heat exchange by a radiation]. Moskva: Mir, 2005, 934 р. (in Russian).
3. Belikov A.S., Ragimov S.Yu., Strezhekurov Ye.E, Sobina V.A., Shalomov V.A. and Dubinin D.P. Issledovanie termodinamicheskoy napryazhennosti na rabochix mestax pri vozdeystvii vysokix temperatur [The study of thermodynamic tension in the workplace under the influence of high temperatures]. Dnipro: Litograf, 2016, 163 p. (in Russian).
4. Hespel L., Mainguy S. and Grajfet J.-J. Radiative properties of scattering and absorbing dense media: theory and experimental study. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2013, vol. 77, pp. 193-210.
5. Makino Т., Kunitomo T., Sakai I. and Kinoshita H. Thermal radiation properties of ceramic materials. Heat Transfer
- Japanese Research. 1984, vol. 13, iss. 4, pp. 33-50.
Рецензент: Сгорое С. А., д-р т. н., проф.
Надшшла до редколеги: 30.05.2017 р. Прийнята до друку: 10.06.2017 р.
