Методические указания для выполнения выпускной квалификационной работы Санкт-Петербург (стр. 4 из 10)

Оценка и проектирование производственного освещения

При проектировании осветительной установки необходимо решить следующие основные вопросы: выбрать систему освещения, тип источника света, тип светильника; определить норму освещенности; произвести размещение светильников; рассчитать освещенность в необходимых точках; уточнить после этого размещение и число светильников; определить единичную мощность светильников и ламп.

Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод светового потока, учитывающий световой поток, отраженный от потолка, стен и рабочей поверхности.

Для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных и вертикальных плоскостей и для проверки расчета равномерного общего освещения, когда отраженным световым потоком можно пренебречь, используют точечный метод. На практике применяется также метод расчета по удельной мощности.

По методу светового потока определяют световой поток лампы Ф_л (лм) для ламп накаливания или световой поток группы ламп светильника для люминесцентных ламп по формуле

Ф_л =

где Е_н - нормированная минимальная освещенность, лк;

S - площадь освещаемого помещения, м ²;

z -коэффициент минимальной освещенности, равный отношению Е_ср /Е_{мин ,} значения которого для ламп накаливания и ДРЛ -1,15, для люминесцентных - 1,1;

К - коэффициент запаса для ламп накаливания - 1,3-1,6; для газоразрядных - 1,4-1,8;

η - коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от КПД и кривой распределения силы света светильника, коэффициента отражения потолка ρ_о и стен ρ_с, высоты подвеса светильников и показателя помещения i = АВ/Н_р(А+В), где А и В - длина и ширина помещения, а Н_р - высота светильников над рабочей поверхностью.

Коэффициент использования светового потока η в зависимости от типа светильника и коэффициентов отражения ρ_n (30-70%), ρ_c (10-50%) колеблется при изменении показателя помещения i = 0,5-5,0 от 12 - 25% до 40-73% . Более точные значения η можно взять из справочной литературы. Подсчитав по приведенной выше формуле световой поток лампы Ф_л , по таблице подбирают ближайший к. полученному значению Ф_л стандартный светильник и определяют электрическую мощность всей осветительной установки. В практике допускается отклонение потока выбранной лампы от расчетного до -10% и +20%, в противном случае выбирают другую схему расположения светильников.

В основу точечного метода положено уравнение

Е = I_αcos_α/r²

где I_α - сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд;

r - расстояние от светильника до расчетной точки, м;

α - угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока от источника.

Данные о распределении силы света I_α приводятся в светотехнических справочниках. Если освещенность в контрольной точке создается несколькими светильниками, то подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем полученные значения складывают.

Оценка интенсивности рентгеновского излучения, возникающего в эмиссионных лампах (тиратроны, кенотроны), электронно-лучевых трубках, электронных микроскопах и др. Необходимые данные: анодный ток I , мА, напряжение на пластинах U , кВ.

• Максимальная энергия кванта рентгеновского излучения достигает E = U 10^-3 МзВ, поэтому устройства с напряжением менее I кВ могут создавать излучение лишь ультрафиолетового диапазона, которое практически целиком поглощается обычным стеклом и другими конструктивными материалами.

Рентгеновское излучение выходит за пределы корпуса (баллона) электровакуумного прибора при анодном напряжении 10 кВ и более. При напряжении от 5 до 60 кВ генерируется "мягкое" (длинноволновое) рентгеновское излучение, при напряжении 60-100 кВ - "средней жесткости", а при напряжении более 100 кВ - "жесткое" (-коротковолновое), отличающееся более высокой проникающей способностью.

Мощность дозы, создаваемой тормозным излучением, можно оценить по формуле:

P = 0,9 10¹¹ Iεγe^-μd/4πR²

где ε - энергия кванта рентгеновского излучения, МэВ; γ - коэффициент поглощения в воздухе, зависящий от энергии тормозного излучения, см^-1 ; R - расстояние от мишени до облучаемого объекта, см; μ - коэффициент линейного поглощения материала экрана (кожуха микроскопа, лампы и т.д.), см^-1 ; d - толщина экрана, см.

Для мягкого излучения (в диапазоне от 10^-3 до 10^-2 МэВ), учитывая, что произведение ε γ не превышает 10^-4 МэВ/см, расчет может быть произведен по упрощенной формуле:

P = 7*10⁵

e^-μd = 7*10⁵*10^-μd/2,3 , Р/с

Величина μ в диапазоне энергий менее 10^-2 МэВ для cтали равна 1400, а для остальных материалов, в частности для стекла, может быть вычислена по формуле

μ = 24,6 ρ, см^-1,

где р - плотность материала экрана, , г/см³.

Рассчитанную тем или иным способом мощность дозы следует сравнить с допустимой, которая для установок, где рентгеновское излучение является побочным фактором - так называемое неиспользуемое рентгеновское излучение (высоковольтные электронные лампы, микроскопы, осциллографы, электронно-лучевые установки для плавления, сварки и других видов электронной обработки металлов) , - в любой точке пространства на расстоянии 5 см от корпуса установки (защиты электровакуумного прибора) в зависимости от продолжительности рабочей недели составляет: при 41 ч/нед - 0,206 ∙10^-10 Кл/(кг с) (0,288 мР/ч); при 36 ч/нед - 0,18 ∙10^-10 Кл/(кг с) (0,252 мР/ч).

Отметим, что мощность экспозиционной дозы неиспользуемого рентгеновского 'излучения от черно-белых и цветных телевизоров, измеренная на расстоянии 5 см от кинескопа, порядка 0,036 мР/ч. '

Что касается установок, непосредственно использующих рентгеновское излучение (для структурного и спектрального анализа, дефектоскопии, химического и биологического экспериментов и др.), то для них согласно ГОСТ 12.2.006-83 нормы следующие:

на рабочих местах 2,37 10^-10 Кл/(кг с) (3,3 мР/ч); на расстоянии 5 см от корпуса аппарата при закрытом окне аппарата - 17,8 10^-10 Кл/(кг с) (25 мР/ч); при работе электронных ламп - 14,3 10^-10 Кл/(кг с) (20 мР/ч); у видеоконтрольного устройства телевизионной системы, обращенной к оператору,- О,36 10^-10 Кл/(кг с) (0,5 мР/ч).

Оценка .уровня интенсивности излучения различных видов радиоактивных веществ. Следует заметить, что основной технической мерой защиты являются экраны, эффективность которых вычисляется по кратности ослабления излучения, определяемой согласно формуле

К = Р / Р_х ,

где Р - замеренная на рабочем месте мощность дозы; Р_х - предельно допустимая мощность дозы для данных условий (назначение помещения, категория облучаемых лиц, длительность облучения) .

Для различных категорий облучаемых лиц согласно СП 2.6.1.758 - 99 (НРБ -99) установлены основные пределы доз для нормальных условий эксплуатации источников излучения (табл. 2).

Таблице 2

Нормируемые величины*	Пределы доз
	Персонал (группа А)**	Население
Эквивалентная доза за год в хрусталике глаза коже, кистях и стопах	150 м Зв 500 м Зв 500 м Зв	15 м Зв 50 м Зв 50 м Зв
Эффективная доза	20 м Зв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 м Зв в год	1 м Зв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 м Зв в год

Примечания:

^* Допускаются одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам.

^** Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равна ¼ значений для персонала группы А.

Мощность дозы на рабочей месте может быть рассчитана по формуле: Р = А∙К_γ∙ t / R² где А - активность источника излучения, м Ки; К_γ - гамма-постоянная данного радиактивного изотопа (Р ∙ см² /ч ∙ м Ки), берется из таблиц (табл. 3); t - время облучения, ч; R - расстояние от источника до рабочего места, см.

Таблица 3

Изотопы	24 Na	60 Co	226 Ra	59 Fe	89 Sr	6√√√√√4 Cu	238 U
Кγ , Р ∙ см2/(ч ∙ мКи)	19	12,9	8,25	6,1	14,11	1.16	0,091

Необходимая толщина защитного экрана из свинца определяется в зависимости от энергии излучения и кратности ослабления. Если для защиты используются экраны из других материалов (бетон, железо, кирпич, вода), то можно сделать перерасчет защитного слоя по значениям плотностей, пользуясь соотношением

d₁ρ₁ = d₂ρ₂,

где d - толщина экрана из свинца и искомого материала;

ρ – плотность свинца и искомого материала.

Оценка интенсивности электромагнитного поля, создаваемого индукторами и катушками высокочастотных установок. Необходимые данные: рабочий ток I , А индуктора, радиус индуктора а, м, число витков w катушки индуктора, частота рабочего_тока (f , Гц).

Для индуктора оцениваете в первую очередь магнитную составляющую электромагнитного, поля, напряженность которой в данной точке пространства (в А/м) можно определить по формуле: