Тема 7. Застосування високих та низьких температур на підприємствах харчової промисловості
План
7.1. Дія високих та низьких температур на організм людини. Види теплового випромінювання.
7.2. Нормування теплового випромінювання.
7.3. Методи захисту людини від температурних впливів та теплового випромінювання.
7.1. Дія високих та низьких температур на організм людини. Види теплового випромінювання
Багато приміщень на харчових підприємствах характери
характеризуються значними тепловиділеннями (котельні; приміщення печей, сушарок, випарних станцій; варильні відділення тощо). Джерелами теплоти (інфрачервоного випромінювання) є переважна більшість виробничих процесів, поверхні обладнання, паропроводи, газоходи, відкрите полум'я. Теплота виділяється при нагріванні матеріалів, переході електричної енергії у теплову, при терті рухомих частин машин тощо. В теплий період року додається ще й теплота сонячного випромінювання. Проте й саме інфрачервоне випромінювання застосовують в установках для обробки молока, сушіння цукру та сиру, виготовлення ковбасних виробів, стерилізації та обігрівання.
Існують також виробництва, де використовують знижені температури повітря (наприклад, на багатьох стадіях технологічного циклу в м'ясній і молочній галузях харчової промисловості повинна підтримуватися температура 277-285 К) та низькі температури (холодильні приміщення, камери з температурами нижче 273 К для зберігання продуктів, які швидко псуються). Холод використовують для цілорічного зберігання м'яса, м’ясо та рибопродуктів; охолодження та заморожування плодоовочевої сировини; приготування солоду і сусла, регулювання температури бродіння, витримки та фільтрації у пивоварстві; прискорення фізико-хімічних процесів застигання та кристалізації у кондитерській промисловості, тощо.
Фізіологічні процеси в організмі проходять нормально при тепловому балансі людини з навколишнім середовищем. Здатність людини переносити зміни температури, як і її тепловідчуття значною мірою залежить від параметрів мікроклімату навколишнього середовища. Значні відхилення цих параметрів приводять до зміни теплового балансу організму та таких його фізіологічних функцій, як терморегуляція, обмін речовин, робота серцевосудинної та нервової систем. Тривала дія на організм людини несприятливих метеорологічних умов (високих або низьких температур повітря, значних теплових випромінювань) порушує терморегуляцію, різко погіршує самопочуття внаслідок перегріву чи переохолодження організму, знижує продуктивність праці, призводить до захворювань та втрати працездатності.
Особливо несприятливо впливає на самопочуття людини надлишкова теплота навколишнього середовища. Тривала дія високої температури повітря посилює діяльність серцево-судинної та дихальної систем, спричиняє втрату значної кількості вологи та мінеральних солей, а в окремих випадках - і тепловий удар. Тепловий удар супроводжується втратою свідомості, частішанням пульсу та дихання, підвищеною температурою тіла (до 39оС).
При низьких температурах повітря поверхня тіла людини віддає теплоту навколишньому середовищу і тим інтенсивніше, чим більше між ними різниця температур. Виробничі процеси, що відбуваються при знижених та низьких температурах, можуть бути причинами охолодження і навіть переохолодження організму. При низьких температурах відбувається звуження кровоносних судин шкіри, зменшення припливу крові до неї, зниження температури шкіряного покриву та внутрішніх органів, виникає м'язове тремтіння, дихання стає неритмічним, частота і об'єм вдиху збільшуються, змінюється вуглеводний обмін. Результатом дії низьких температур є травми (відмороження), захворювання м'язових та суглобних органів тощо,
У виробничих приміщеннях передача теплоти здійснюється в основному конвекцією та випромінюванням. Передача теплоти конвекцією залежить від форми і температури поверхні нагрітого тіла та від температури
і швидкості руху навколишнього повітря. Передача теплоти випромінюванням залежить від температури поверхні та ступеня чорноти тіла (темні шорсткі поверхні випромінюють теплоти більше, ніж гладкі, блискучі). Дослідження показують, що не менше 60% усієї витрачуваної теплоти поширюється у навколишнє середовище шляхом інфрачервоного випромінювання.
Потоки теплових випромінювань складаються, головним чином, з інфрачервоних променів, які охоплюють область спектра з довжиною хвилі в межах 0,76-740 мкм. Інфрачервоне випромінювання поділяється на короткохвильове з довжиною хвилі 0,76-1,4 мкм великої проникності через довгохвильове - з довжиною хвилі понад 1,4 мкм, які більшою частиною поглинаються в епідермісі.
Інтенсивність випромінювання теплоти матеріалами Е описується
4
рівнянням, Вт/м2: E =eCOæçè100
T ö÷ø ,
де ε - ступінь чорноти матеріалу (табл. 1);
Со = 5,67 Вт/(м2·°К4) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла; Т - температура матеріалу, К.
Таблиця 10
Ступінь чорноти ε повного випромінювання різних матеріалів
Матеріал | Температура матеріалу, К | ε |
Алюміній окислений | 473-873 | 0,11-0,19 |
Сталь: листова шорстка | 1213-1373 | 0,52-0,61 |
оцинкована окислена | 297 | 0,276 |
Чавун шорсткий | 313-523 | 0,95 |
Мідь полірована | 388 | 0,023 |
Азбестовий картон Цегла: | 297 | 0,96 |
шамотна | 1373 | 0.75 |
магнезитова | 1773 | 0,39 |
червона | 293 | 0,93 |
Штукатурка вапняна | 293 | 0,91 |
Довгохвильові інфрачервоні випромінювання впливають на функціональний стан центральної нервової та серцево-судинної системі (стає частішим пульс та дихання, змінюється артеріальний тиск, підвищується температура тіла, посилюється потовиділення), що призводить до серцевосудинних захворювань та захворювань органів травлення. Крім того, вони можуть спричиняти опіки шкіри та патологічні зміни в органах зору (кон'юнктивіти, помутніння рогівки та кришталика).
Інтенсивна дія короткохвильових інфрачервоних випромінювань може спричинити сонячний удар (запаморочення, частішання пульсу та дихання, порушення координації рухів, важке ураження мозку, втрата свідомості) та привести до катаракти очей.
7.2. Нормування теплового випромінювання
Розрахунок інтенсивності опромінення будь-якого тіла Р, Вт/м2, від нагрітої поверхні або через отвори в обладнанні можна здійснювати за формулою:
0.91Féêæç T ö÷4 -æçTдоп ö÷4ùú
r ³ FP= êëè100rø2 è100 ø úû
де F – площа випромінюючої поверхні, м2; Т – температура випромінюючої поверхні, К; Тдоп –- допустима температура на опромінюваній поверхні, К; r – відстань до джерела випромінювання, м.
Для вимірювання теплового випромінювання використовують актинометри та інфрачервоні спектрометри (ИКС-10, ИКС-12, ИКС-14).
Інтенсивність теплового опромінювання працівників від нагрітих поверхонь технологічного обладнання, освітлювальних приладів, інсоляції на постійних і непостійних робочих місцях не повинна перевищувати 35 Вт/м2 при опроміненні 50% і більше поверхні тіла; 70 Вт/м2 – 25-50% та 100 Вт/м2 – при опроміненні менше 25% поверхні тіла, інтенсивність теплового опромінювання працівників від відкритих джерел (відкрите полум'я) не повинна перевищувати 140 Вт/м2 при опроміненні не більше 25% поверхні тіла та обов'язковому використанні засобів індивідуального захисту, зокрема обличчя і очей.
7. 3. Методи захисту людини від температурних впливів та теплового випромінювання. Вимоги до влаштування приміщень
Методи захисту людини від температурних впливів та теплового випромінювання можна умовно поділити на загальні, які забезпечують спільний захист від цих шкідливостей, та окремі, що забезпечують захист від однієї з них.
Основні методи захисту – усунення високотемпературних джерел теплоти; теплоізоляція та охолодження гарячих поверхонь; екранування; застосування вентиляції, повітряних оазисів та душування; засоби індивідуального захисту; організація раціонального режиму праці і відпочинку.
Усунення високотемпературних джерел можливо при зміні технології, скороченні довжини паропроводів і газоходів, механізації, автоматизації та дистанційному управлінні виробничими процесами тощо.
Для зменшення кількості надлишкової теплоти, що надходить у приміщення від обладнання, зовнішні поверхні його покривають
теплоізоляційними матеріалами.
Інфрачервоні промені мало поглинаються повітряним середовищем і при досягненні поверхні інших тіл перетворюються на теплову енергію. Тому вентиляція і навіть кондиціювання повітря не захищають від променистої теплоти. Захист від прямої дії теплових випромінювань здійснюється, в основному, екрануванням – установленням термічного опору на шляху теплового потоку. Екрани бувають відбивні та поглинальні.
Відбивні екрани виготовляють із алюмінію, жерсті, цегли та інших матеріалів.
Розрахунок відбивного екрана здійснюється за формулою:
T -273
m=
Tек -273 ,
де μ – задане відносне зниження температури; Т – температура джерела випромінювання, К; Тек – температура екрана, К:
,
де Тп – температура повітря К; Р – інтенсивність опромінення, Вт/м2;
а – коефіцієнт теплопоглинання матеріалу екрана; α – питома тепловіддача матеріалу екрана, Вт/(м2 К).
Поглинальні екрани являють собою завіси та щити з
малотеплопровідних матеріалів. Завіси виконують із дрібних металевих ланцюгів, що знижують променистий потік на 60-70%, чи з водяної плівки, яка пропускає видимі промені, але поглинає до 90% теплових випромінювань.
Рівняння поглинання променистої енергії будь-яким середовищем має експоненціальну залежність: Р = Ро к·δ, де Р, Ро – інтенсивність опромінення в даній точці, відповідно при наявності та відсутності завіси, Вт/м2; к – коефіцієнт поглинання теплоти середовищем (для води к = 1,3 мм -1); δ – товщина завіси, мм.
У приміщеннях з явними надлишками теплоти застосовують повітряні оазиси та душі для створення сприятливих умов праці на окремих робочих місцях.
До індивідуальних засобів захисту працівників від дії підвищеної температури та теплового випромінювання належить насамперед спецодяг, виготовлений із стійкого протитеплового випромінювання, міцного, м'якого та повітропроникного матеріалу. Залежно від вимог захисту, костюм виконується із сукна, брезенту, синтетичного волокна хімічно оброблених з металевим покриттям тканин.
Голову від перегріву та опіків захищають капелюхом з повстини, фетру або грубошерстого сукна. Костюм доповнююсь спеціальні стійкі до підвищеної температури та опромінення взуття і рукавиці.
Очі від дії променистого тепла захищають окулярами із світлофільтрами. При температурах теплових джерел до 2073 К використовують сині скельця СС11, при температурах більш високих - темні ТС2, ТСЗ. Окуляри закріпляються до козирка або крисів головного убору.
До роботи на установках інфрачервоного випромінювання не допускаються особи з гіпертонічною хворобою, атеросклерозом, злоякісними новоутвореннями. Обслуговуючий персонал забезпечується спецодягом та окулярами із світлофільтрами, а робочі місця захищають світлонепроникними екранами.
До захисту працівників від перегріву та переохолодження істотне значення має організація раціонального режиму праці та відпочинку.
У приміщеннях із значними тепловиділеннями нормальний водносольовий баланс в організмі підтримують шляхом забезпечення робітників підсоленою газованою водою. На деяких підприємствах України застосовують для цієї мети білково-вітамінні напої. Крім того, протягом зміни влаштовуються перерви для відпочинку в спеціально обладнаних приміщеннях або на робочих місцях (закриті чи огороджені кабіни), де забезпечуються комфортні умови навколишнього середовища (мікроклімат, рівень звукового тиску не більше 50 дБ).
Одним із засобів захисту від переохолодження організму людини є спеціальний одяг, що виготовляється із тканини малої теплопровідності, вологомісткості та пароповітропроникності. Для працюючих на виробничих ділянках з низькими температурами (нижче 278 К) та на відкритому повітрі у холодний період року встановлюють пристрої місцевого обігрівання або передбачають перерви в роботі і теплі приміщення. Ці приміщення оснащуються умивальниками з холодною і гарячою водою, пристроями питного водопостачання, електричними кип'ятильниками, а температура повітря підтримується у межах 22-24 °С.
Джерела тепловиділення та холоду належить розміщувати в окремих приміщеннях на відстані від інших виробничих приміщень. Зовнішні поверхні огороджуючих будівельних конструкцій (стіни, перекриття) ізолюються, вхідні двері також ізолюються та герметично зачиняються.
Приміщення, із значними надлишками тепла мають бути обладнані системою вентиляції для забезпечення належного повітрообміну в залежності від типу обладнання, що встановлюється.
Теплоізоляція холодильних камер повинна виключати можливість краплеутворення в процесі охолодження. Холодильні камери оснащуються електричними світильниками у вологозахищеному виконанні, а також дренажною системою збирання та вилучення води при розморожуванні батарей.
Комментариев нет:
Отправить комментарий