Лабораторная работа №2 Изучение методов зашиты от лучистой энергии

Цель работы: определить интенсивность тепловых излучений и эффективность поглощения лучистой энергии цепной и водяной завесой.

2.1. Общая часть

Меры борьбы с лучистым теплом сводятся в основном к изоляции излучающих поверхностей, созданию термического сопротивления на пути теплового потока в виде экранов различных конструкций (жестких, сетчатых, цепных, полупрозрачных, водяных, воздушных, воздушно-водных и др.).

Цепные экраны снижают поток на 60-70%, при этом сохраняется возможность наблюдать за ходом технологического процесса. Хорошо зарекомендовали себя прозрачные водяные завесы в виде сплошной тонкой пленки, образующиеся при равномерном стекании воды с гладкой поверхности. Водяные завесы поглощают поток тепла до 80% без существенного ухудшения видимости, т.е. являются прозрачными для световых лучей. Эффективность защитного экрана характеризуется отношением

, (2.1)

где Е₀, Е – энергия лучистого потока перед экраном и за экраном соответственно.

Уравнение поглощения лучистой энергии какой-либо средой имеет следующий вид:

, (2.2)

где Е₀, Е – энергия лучистого потока в данной точке при отсутствии и наличии экрана, Вт/м²; δ – опытный коэффициент ослабления потока лучистой энергии:

(2.3)

Для водяной завесы δ=1,3; R – толщина завесы, мм.

Энергию лучистого потока можно рассчитать по формулам:

, (2.4)

, (2.5)

где F – площадь излучающей поверхности, м²; Т – температура излучающей поверхности, ⁰К; - расстояние от излучающей поверхности до экрана, м. Формула (2.4) для ≥F, формула (2.5) для <F.

Установка для определения поглощения лучистой энергии цепной и водяной завесами состоит из следующих основных узлов: секции завес, гидроагрегата, корпуса, панели управления и нагревательного устройства (спираль нагревания).

Секция завес включает ряд висящих металлических цепей, закрепленных на поворотных кронштейнах, которые дают возможность устанавливать на пути излучения один, два или три ряда цепей. Лучистую энергию направляют к одной из завес (водяной или цепной) при помощи отражателя. Поворот отражателя осуществляется ручкой, расположенной на верхней панели.

Гидроагрегат – узел, состоящий из бака и центробежного насоса с приводом. На нагнетательной магистрали установлен кран, расположенный на передней панели, которым можно регулировать производительность насоса. Включение насоса осуществляется кнопкой «Пуск», а его отключение – кнопкой «Стоп». Сбоку установлен автоматический выключатель. Включение питания сигнализируется лампочкой. Включение и отключение спиралей накаливания производится кнопками, расположенными на передней панели. Корпус установки изготовлен из каркаса сварной конструкции, защитных листов и штанг для штатива и актинометра. Вылет штанг для штатива может регулироваться. Измерение излучений производится актинометром. Действие актинометра основано на неодинаковой поглощательной способности зачерненных и блестящих полосок алюминиевой пластинки. Вследствие различных температур зачерненных и не зачерненных участков пластинки на термобатарее возникает электрический ток. Сила тока измеряется гальванометром, шкала которого отградуирована в Вт/м². Для снятия показания на 2-3 секунды открывают крышку термоприемника, затем резко ее закрывают. Измерение температуры излучающего тела производятся оптическим пирометром. Оптический пирометр с исчезающей нитью переменного накала служит для измерения температуры раскаленной нити от 800 до 2000⁰С. Начальная температура спирали накаливания экспериментальной установки должна быть порядка 1000⁰С.