Раздел 7. Защита окружающей среды от энергетических воздей-

Ствий

Теоретические основы защиты окружающей среды от энергетиче-

Ских воздействий.

При решении задач защиты выделяют источник, приемник энергии и защитное устройство (рис. 7.1), которое уменьшает до допустимых уровней поток энергии к приемнику.

Защитное устройство (ЗУ) обладает способностями: отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии.

Рис. 7.1. Энергетический баланс защитного устройства

з общего потока энергии W+, поступающего к ЗУ, часть Wα поглощается, часть W- отражается и часть W~ проходит сквозь ЗУ.

Тогда ЗУ можно охарактеризовать следующими энергетическими коэффициентами: коэффициентом поглощения α = Wα/W+, коэффициентом отражения ρ = W-/W+, коэффициентом передачи τ = W~/W+.

При этом выполняется равенство

α + ρ + τ = 1. (7.1)

Сумма α + τ = 1- ρ = ν (где ν = Wν/W+) характеризует неотраженный поток энергии Wν, прошедший в ЗУ. Если α = 1, то ЗУ поглощает всю энергию, поступающую от источника; при ρ = 1 ЗУ обладает 100%-ной отражающей способностью; а равенство τ = 1 означает абсолютную прозрачность ЗУ, т.е. энергия проходит через устройство без потерь.

Принципы защиты:

1) принцип: ρ → 1; защита осуществляется за счет отражательной способности ЗУ;

2) принцип: α → 1; защита осуществляется за счет поглощательной способности ЗУ;

3) принцип: τ → 1; защита с учетом свойств прозрачности ЗУ.

На практике принципы комбинируют, получая различные методы защиты. Наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Методы изоляции при расположении источника и приемника

с разных сторон от ЗУ.

В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т.е. выполнение условия τ → 0. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ, т.е. условие τ → 0 обеспечивается условием α → 0, и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ, т.е. условие τ → 0 обеспечивается условием ρ → 1.

В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в ЗУ (рис. 7.3), т.е. достижения условия ν → 1. Различают два вида поглощения энергии ЗУ: поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора от источника в той или иной форме, в том числе в виде необратимых потерь, что характеризуется коэффициентом α, и поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ, что характеризуется коэффициентом τ.

Рис. 7.3. Методы поглощения при расположении источника

и приемника с одной стороны от ЗУ

Т.к. при ν → 1 коэффициент ρ → 0, то методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от ЗУ.

При рассмотрении распространения колебаний наряду с коэффициентом α используют коэффициент потерь η, который характеризует количество энергии рассеянной ЗУ:

η = WS/ω ∙ ε = E_S/(2π ∙ε) (7.2)

где WS и ES – средние за период колебаний Т мощность потерь и рассеянная за тоже время энергия; ω = 2π/Т – круговая частота; ε – энергия, запасенная системой.

Качественная оценка степени реализации целей защиты может осуществляться двумя способами:

1) определяют коэффициент защиты KW в виде отношения

2) определяют коэффициент защиты в виде отношения:

Эффективность защиты (дБ) оценивают по соотношению:

E = 10 lg KW (7.3)