Теплообмен между человеком и окружающей средой

 

Содержание:

Введение

Раздел 1. Теплообмен между человеком и окружающей средой.

Вопрос 5: Теплопродукция человека. Основной обмен.

Раздел  2 . Показатели и критерии теплового состояния человека.

Вопрос 15: Потоотделение.

Раздел  3  . Оценка теплового состояния человека.

Вопрос 25: Измерение  температуры воздуха под одеждой.

Раздел  4 . Свойства текстильных материалов.

Вопрос 35: Теплозащитные  свойства.

Раздел  5. Система  «человек – одежда – производственная среда ».

Вопрос 45: Защитные свойства текстильных материалов и их маркировка.

Раздел  6. Требования к одежде различного назначения.

Вопрос 55: Требования к спортивной одежде

Раздел  7. Задачи.

Задача  № 1 Расчет теплопродукции человека

Задача  №2  Расчет теплопотерь человека

Задача  № 3. Рассчитать комфортный уровень теплоотдачи испарением

Заключение

Список литературы

Введение

Главная задача курса (Гигиена  одежды) – изучения основных гигиенически требований одежды на основе представлений  о физиологии теплообмена между  человеком и внешней средой, рассмотрение физиологических показателей, определяющих в соответствии гигиеническим требованиям, и основных гигиенических принципов проектирования одежды разного назначения, а так же современных методов физиолога – гигиенической оценки одежды. Создание одежды, удовлетворяющей гигиеническим требованиям, обеспечивающей тепловой баланс человека и защиту его от вредных производственных факторов, - сложная задача особенно применительно к нагревающей среде, когда единственной возможностью уменьшению термической нагрузки на организм является испарение потом, а загрязнение внешней среды требует использование материалов и конструкции, препятствующих этому процессу в целях предотвращения неблагоприятного эффекта свойства материалов, ухудшение влагообмена человека с окружающей средой, могу быть компенсированы, например, рациональной конструкцией одежды способствующей вентиляции под одежного пространства, а недостатки конструкции(с позиции поддержание температурного гомеостаза организма) – использование специальных систем (охлаждающих или обогревающих). Исходя из сказанного, отвечающей гигиеническим требованиям возможно лишь в результате использования достижений в различных областях науки и производства (медицине, химии, теплофизики, математическом моделирование, материаловедении, конструировании и технологии швейных изделий, механизации и автоматизации швейных предприятий и т. д).

Назначение одежды состоит  в том, чтобы предупредить неблагоприятное  воздействие на человека помимо метеорологических  и других факторов среды (химического, геологического, пылевого и т.д.) Для достижения защитного эффекта одежда должна изготовляться с учетом комплекса гигиенических требований, т.е. требований к материалам и конструкциями,  реализация которых необходима для создания работоспособности и здоровья человека.

В настоящее время  накоплен большой материал по гигиенической  оценки одежды: разработаны методы и критерии физиолога – гигиенической  оценки одежды; установлена  взаимосвязь  между некоторыми техническими параметрами  материала одежды и одежды в целом; исследовано влияние различной по материалам и конструкции одежды на организм человека; созданы математически модели теплообмена и терморегуляции человека. Эти данные являются основой для проектирования одежды разного назначения.

Раздел 1. Теплообмен между человеком и окружающей средой.

Вопрос 5: Теплопродукция человека. Основной обмен.

Тепловой  баланс достигается координацией процессов, направленных на выработку тепла  в организме (теплопродукции ) и его  выведение — теплоотдачу. Он осуществляется аппаратом химической и физической терморегуляции человека, а также путем приспособительных действий человека, направленных на создание оптимального микроклимата, и использования одежды («поведенческая» терморегуляция).

Тепловой  баланс в общем виде может быть описан уравнением:

  Qт.п.+Qт.н.=Qрад + Qконв + Qконд+Qисп.д+ Qисп.дых+ Qисп.п.+ Qдых.н±∆Qт.с.

Где Qт.п. - теплопродукция человека; Qт.н. - внешняя тепловая нагрузка (например, вследствие солнечной радиации);  Qрад — потери тепла радиацией; - потери тепла конвекцией; - потери тепла кондукцией; потери тепла испарением диффузионной влаги с поверхности кожи;  - потери тепла испарением влаги с верхних дыхательных путей; - потери тепла испарением выделяемого пота; - потери тепла вследствие нагревания вдыхаемого воздуха;  - изменение теплосодержания организма относительно его комфортного уровня (дефицит или накопление тепла в организме).

Обе части  равенства, характеризующие тепловой баланс (теплообразование и теплоотдача), являются переменными, зависящими как  от физиологических, так и от физических параметров.

Теплообразование  в большей степени зависит  от физиологических реакций, теплоотдача — от физических факторов окружающей среды, одежды. Физиологические реакции регулируют передачу тепла от внутренних тканей тела человека  и поверхности кожи.

Теплообразование  в большей степени зависит  от физиологических реакций, теплоотдача  — от физических факторов окружающей среды, одежды. Физиологические реакции  регулируют передачу тепла от внутренних тканей тела человека и поверхность кожи.

Теплообразование ( те5плопродукция человека) — выработка  тепоты в организме в результате энергетических превращений в живых  клетках; она связана с непрерывно совершающимся биохимическим синтезом белков и других органических соединений, с осмотической работой (переносом ионов), с механической работой мышц ( сердечной мышщы, гладких мышщ различных органов, скелетной мускулатуры). В организме человека, находящегося в состоянии относительного физического покоя, 50% теплоты образуется в органах брюшной полости (главным образом в печени), 20% в скулетных мышщах и центральной нервной системе, 10% - при работе органов дыхания и кровообращения. При выполнении физической работы, а также при выраженном охлаждении человека в покое (дрожь) значительно  учеличивается доля образования теплоты в скелетных мышцах. Часть энергии, образующейся в организме при выполнении физической работы, расходуется на внешнюю работу. Оснавная же ее часть переходит в тепловую Qт.п. (теплопродукцию).

Таким образом, энергия, выделяемая в организме в виде тепла (теплопродукция) и обеспечивающая поддержание постоянного уровня температуры тела, составляет при физической работе только часть энергозатрат Qэ.т.. В случае, когда вырабатываемая в организме человека энергия не расходуется на внешнюю механическую работу, она вся практически превращается в тепловую. Это наблюдается, например, у человека, находящегося в состоянии относительного физического покоя (лежа, сидя, стоя) и выполняющего  некоторые виды физической работы (такие, как ходьба по ровной местности ). Энергия, расходуемая на выполнение внешней работы N , может быть определена из уравнеия

N=η(Qэ.т.-Qо),

где η — термический коэффициент полезного действия; - Qо  величина основного обмена.

Расход энергии  в состоянии полного покоя  (при расслаблении мышщ, отсутствии внешних раздразжителей, натощак, в комфортных микроклиматических условиях), т.е. в условиях, обеспечивающих минимальную активность механизмов терморегуляции, принято называть основным обменом. Он характеризует то минимальное количество энергии, которое необходимо для поддержания основных жизненных процессов.

Основной  обмен у здорового человека колеблется в зависимости от возраста и пола.

Таким образом, для определения теплопродукции человека, выполняющего физическую работу, необходимо знать его общие энергозатраты Qэ.т. термический коэффициент полезного действия и основной обмен Qо , т.е.

Qт.п=Qэ.т.-η(Qэ.т.-Qо).

Данные о  теплообразовании используются для  определения теплопотерь человека, величина которых является основной для расчета теплового сопротивления одежды, обеспечивающей сохранение теплового баланса организма в конкретных условиях ее эксплутации.

Раздел  2 . Показатели и критерии теплового состояния человека.

Вопрос 15: Потоотделение.

Потоотделение представляет собой один из наиболее мощных механизмов терморегуляции, играющих важную роль в условиях перегревания организма и при выполнении человеком физической работы.

Потоотдление  во многом определяется уровнем физической активности человека, метеорологическими условиями, термическим сопротивлением одежды. Максимально возможная величина теплопотерь при испарении пота Qисп.п, Вт, может быть определена по уравнению:

Qисп.п=10,2 (pнас.к.-pa)(0,5+v½),

где pнас.к — максимально возможное насыщение водяного пара при температуре кожи человека, мм.рт.ст. рa — давление водяного пара в воздухе, мм.рт.ст. v  —  скорость движения ветра, м/с.

 

Разность  (pнас.к.-pa) называют физиологическим насыщением. Величина потоотделения при равных метеорологических параметрах и показателях физико-химических свойств одежды определяются величиной энерготрат.

Потери тепла  испарением пота в комфортных условиях Qисп.п, Вт, применительно к различному уровню энерготрат могут быть определены по уравнению:

Qисп.п=0,36S (Qт.п./S-58).

Общие теплопотери  испарением влаг (диффузионной и пота), Вт, могут буть определены также экспериментальным путём с использованием уравнения:

Qисп.п=0,679 [(m-(m1+∆m0))/τ],

где m - первоначальная масса человека, кг; m1 – масса человека по истечении опреденного времени, τ кг; ∆m0 - изменение массы одежды, кг; - τ  - время, ч.

 

Раздел  3  . Оценка теплового состояния человека.

Вопрос 25: Измерение температуры воздуха  под одеждой.

Температуру воздуха под одеждой (между телом  и одеждой) и в ее слоях измеряют с помощью термопар и термометров сопротивления металических и полупроводниковых. Число и топографию точек измерения температуры воздуха под одеждой выбирают в зависимости от задач исследования. В условиях нагревающей срееды температуру воздуха под одеждой обычно измеряют в области спины и груди. В условиях охлаждения с целью определения теплозащитных функций различных предметов одежды целесообразно измерять температуру в области груди, спины, поясницы, плеча и бедра.

В условиях нагревающего микроклимота по температуре пододежного пространства можно судить о преимуществах и недостатках одежды той или иной конструкции, о правильности выбора материалов для ее изготовления. При сравнительном анализе температуры воздуха на различных участках под одеждой рабочих стекловаренной промышленности (при температуре воздуха в рабочей зоне 40 С, интенсивности лучистого тепла около 12,56 104 Вт/м2) наблюдается снижение этого показателя при использовании костюмов с системой воздушного охлаждения по сравнению с показателем при использовании костюмов без нее. Это свидетельствует об уменьшении тепловой нагрузки на организм человека. Температура пододежного пространства является наглядным показателем при оценке эффективности применения конструктивных элементов, обеспечивающих вентиляцию этого пространства в одежде для защиты от пониженных температур. Например, наличие вентиляционных отверстий на боковвых участках куртки практически не отражается на средней температуре пододежного пространства в области туловища. Вентиляционные отверстия в нижней части куртки снижают температуру пододежного пространства на 4 С при скорости ветра 5 м/с.

 

Раздел  4 . Свойства текстильных материалов.

Вопрос 35: Теплозащитные свойства.

О теплозащитных  свойствах материалов судят по тепловому  сопротивлению R и коэффициенту теплопередачи К.

Коэффициент теплопередачи К определяет тепловой поток, проходящий через 1 м2 полотна данной толщины, при разности температур на противоположных поверхностях полотна в 1°С,

 

где Q - мощность теплового  потока в ваттах, проходящего через  полотно;

F - площадь  полотна, м2;

t1 - t2 - разность  температур поверхностей полотна,  в0С. Тепловое сопротивление R - величина, обратная коэффициенту теплопередачи, R


где: в - толщина  текстильного изделия, м.

 

 

Коэффициент теплопередачи, а следовательно, й тепловое сопротивление  зависят от видов передачи тепла: теплопроводности самого вещества, теплопроводности воздуха в порах, конвенкций (перемещения) воздуха и теплоизлучения с поверхности  полотна.

Текстильные полотна  имеют пористую структуру, поэтому  их теплозащитные свойства в большой  степени зависят от их структуры (пористости), чем от теплопроводности самого волокна, из которого состоит  полотно. Теплопроводность спокойного воздуха меньше теплопроводности волокон, коэффициент теплопроводности, Вт/м град составляет: для воздуха - 0,02, шерсти 0,03, шелк 0,04, льна 0,04, хлопка 0,05, воды 0,6. Следовательно, теплоизоляционные свойства одежных материалов зависят от толщины слоя неподвижного воздуха, а следовательно, от наличия в них мелких пор. Сквозные поры не препятствуют перемещению воздуха и ухудшают теплоизолирующие свойства полотна.

Теплоизоляционные свойства текстильных полотен зависят  от их гигроскопичности. Тепловое сопротивление  воды достаточно низкое, поэтому с увеличением влажности текстильных полотен ухудшаются их теплоизоляционные свойства.

Для оценки теплоизоляционных  свойств различных текстильных  полотен используют различные приборы  и методы стационарного и регулярных режимов.

При стационарном тепловом режиме определяют количество тепла, необходимого для сохранения постоянной разности температур двух поверхностей изолированных друг от друга испытываемых материалов. Недостатком этого метода является длительность установления теплового процесса, что приводит к изменению влажности материала, а следовательно и значений характеристик тепловых свойств. Более простым и быстрым является метод регулярного режима, при котором определяется скорость охлаждения нагретого тела, изолированного от окружающей среды испытываемым материалом. Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м град для изделий разных структур и назначения представлен в таблице 11. 2.


 

 


 

 

Раздел  5. Система  «человек – одежда – производственная среда ».

Вопрос 45: Защитные свойства текстильных материалов и их маркировка.

В соответсвии  с требованиями межгосударственного  ГОСТ 12.4.103-83 специальные одежда, средства защиты рук и ног должны называться и маркироваться специальными символами  в соответсвии со своими защитными свойствами.

Спецодежда. Защитные свойства по ГОСТу 12.4.103- 83

 

Тн

защита от пониженных температур

Вн

водонепроницаемая

Ву

водоупорность

З

защита от общих производственных загрязнений

Ми

защита от истирания

Со

сигнальная

К20

защита от кислот концентрацией до 20% (по серной кислоте)

К80

защита от кислот концентрацией до 80% (по серной кислоте)

Щ20

защита от растворов щелочей концентрацией  до 20% (по гидроокиси натрия)

Тр

защита от искр, брызг расплавленного металла, окалины

Ти

защита от теплового излучения

Ят

защита от твердых токсических веществ

Яж

защита от жидких токсических веществ

Яа

защита от аэрозолей токсичных веществ

Бн

Защита от насекомых


Рабочая обувь. Защитные свойства по ГОСТу

Тн

защита от пониженных температур

З

защита от общих производственных загрязнений

В

защита от растворов нетоксичных веществ

Ми

защита от истирания

Нм

защита от растительных и животных масел и  жиров

Мун200 

защита от ударов в носочной части энергией 200 Дж

К20

защита от кислот концентрацией до 20%

Щ20

защита от растворов щелочей концентрацией до 20% (по гидроокиси натрия)

Нс

защита от сырой нефти

Пн

защита от нетоксичной пыли

Тн

защита от пониженных температур


Перчатки и  рукавицы. Защитные свойства по ГОСТу 12.4.103-83

Тн

защита от пониженных температур

Ми

защита от истирания

Мп

защита от проколов, прорезов

Нм

защита от нефтяных масел и продуктов тяжелых  фракций

Нж

Защита от растительных и животных масел и  жиров

К20

защита от кислот концентрацией до 20%

К50 

защита от кислот концентрацией до 50% (по серной кислоте)

К80

защита от кислот концентрацией до 80% (по серной кислоте)

Щ20

защита от растворов щелочей концентрацией  до 20% (по гидроокиси натрия)

Щ50 

защита от растворов щелочей концентрацией  до 50% (по гидроокиси натрия)

Ву

защита водоупорная

Тр

защита от искр, брызг расплавленного металла, окалины

Тн

защита от пониженных температур

Эн

защита от электрического тока напряжением до 1000 В

Бм

защита от микроорганизмов

Нс

защита от сырой нефти

Вн

защита водонепроницаемая


В особых случаях допускается совмещение нескольких защитных свойств в том или ином костюме(рукавицах). Например: "ТрТн" - так будет маркироваться зимний костюм для сварщика, а "ЗМи" - костюм специальный для защиты от общих производственных загрязнений и механических истираний.

Раздел  6. Требования к одежде различного назначения.

Вопрос 55: Требования к спортивной одежде

Гигиенически оптимальная, с учетом специфики вида спорта, спортивная одежда и обувь необходимы для эффективной и безопасной тренировочно-соревновательной деятельности.

Гигиеническая оценка спортивной одежды и обуви строится на основе результатов изучения механизмов адаптации  организма человека, соответствующим  образом экипированного к физическим нагрузкам как в комфортных, так  и в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Гигиенические требования к одежде предъявляются для обеспечения  максимально комфортной жизнедеятельности  организма человека. Одежда обязана  обеспечивать человеку полную свободу  движений, она не должна мяться, должна максимально легко надеваться и  сниматься. К основным гигиеническим требованиям к одежде относятся теплозащитность, гигроскопичность, водонепроницаемость и воздухопроницаемость.

Гигиеническое назначение спортивной одежды и обуви — создание и сохранение оптимального теплового  баланса в системе «организм спортсмена—окружающая среда», поддержание комфортного теплового состояния спортсменов в процессе занятий физическими упражнениями различной интенсивности и направленности. Тепловое состояние спортсменов зависит не только от метеорологических факторов, но и от характера спортивной деятельности, поэтому поддержание теплового гомеостаза обеспечивается более сложными взаимоотношениями центральных и периферических образований, регулирующих терморегуляцию и реализующих ее.

У спортсменов, выполняющих большую физическую работу в спортивной одежде, сопровождающуюся значительным выделением энергии, затрудняется теплоотдача через кожу. Средняя кожная температура быстро повышается, особенно при высоких температуре окружающей среды и относительной влажности воздуха. Это физиологическая рабочая гипертермия.

Она позволяет создавать  оптимальные температурные условия  для деятельности скелетных мышц. Температурный режим организма  оказывает прямое действие на динамику и интенсивность основных обменных процессов. Интенсивность физиологической рабочей гипертермии зависит от функционального состояния организма спортсмена, степени его тренированности.

В случае избыточного  кровообращения кожи, связанного с  гипертермией, уменьшается приток крови  к работающим мышцам и, как результат, снижается спортивная работоспособность. Возникают неадекватные реакции: повышение температуры кожи конечностей до уровня температуры кожи тела и выше, избыточное потоотделение (вначале на лбу, шее, затем на спине и ногах). Одновременно значительно снижается тонус скелетных мышц, нарушается рабочая поза, учащается дыхание и повышается ЧСС, снижаются условные рефлексы, резко поднимается температура тела, т. е. возникает состояние так называемой «патологической гипертермии».

Потоотделение при адекватных фукциональным возможностям спортсмена физических нагрузках повышается пропорционально их нарастанию. Величина потоотделения зависит не только от уровня мышечной активности, но и от температуры и относительной влажности воздуха, инсоляции, скорости ветра и теплозащитных свойств одежды. Низкая температура окружающей среды особенно неблагоприятно воздействует на организм спортсмена. Поэтому сохранению постоянства температуры на холоде способствует создаваемая спортивной одеждой теплоизоляция. Защита спортсмена от неблагоприятных условий окружающей среды во многом зависит от материалов, из которых изготовлены спортивная одежда и обувь, конструкции одежды и пакета ее материалов (числа слоев, величины воздушных прослоек, общей толщины).

Спортивная одежда должна обеспечить оптимальный микроклимат пододежного пространства (тепловое состояние организма; микроклиматические особенности — температура, относительная влажность и подвижность воздуха; содержание углекислого газа). На него влияют тепловое состояние организма спортсмена, метеорологические условия внешней среды и свойства спортивной одежды (конструкция, физико-химические свойства тканей в отдельности и в пакетах).

Температура воздуха  пододежного пространства — ведущий  гигиенический показатель соответствия спортивной одежды условиям и характеру вида спорта. Для ее оценки измеряется температура между телом и первым слоем одежды (бельем). Оптимальная ее величина во многом зависит от интенсивности физических нагрузок. В покое комфортной считается температура 30—32° С, при выполнении тяжелой физической работы — 15°С.

Тепловой комфорт организма  спортсмена характеризуется и относительной  влажностью воздуха между кожей  и первым слоем одежды. Гигиенически оптимальная величина — 35—60%. Она  несколько ниже относительной влажности окружающего воздуха из-за более высокой температуры воздуха в пододежном пространстве. Скорость повышения относительной влажности воздуха пододежного пространства во время тренировок и соревнований служит показателем несоответствия спортивной одежды характеру занятий конкретным видом спорта и соответствующим гигиеническим требованиям к одежде.

Если тренировки и  соревнования проходят на холоде, увлажнение спортивной одежды и последующее  снижение ее теплозащитных свойств  обусловлено в основном увеличением относительной влажности воздуха пододежного пространства. Выполнение нагрузок при высокой температуре воздуха, когда основным путем теплоотдачи становится потоиспарение, способствует быстрому накоплению влаги под спортивной одеждой, что приводит к перегреванию.

В процессе кожного дыхания  в воздухе пододежного пространства образуется углекислота. Интенсивность  вентиляции пододежного пространства зависит от воздухопроницаемости тканей и конструкции спортивной одежды. Закрытая одежда, изготовленная из воздухонепроницаемых материалов, способствует повышению концентрации углекислоты в пододежном пространстве по сравнению с наружным воздухом. Чем больше слоев одежды, тем выше содержание углекислоты в пододежном пространстве. Количество выделяемой углекислоты зависит и от интенсивности физической нагрузки.

Теплоизоляционные свойства спортивной одежды ухудшаются во время  быстрого движения. Например, при ходьбе в зависимости от вида одежды ее термическое сопротивление снижается  на 5,5—28,4%. Однако такое снижение может иметь и положительное значение, например для удаления излишнего тепла при интенсивной спортивной работе в условияхнагревающего микроклимата.

Теплоизоляционные свойства спортивной одежды зависят и от толщины  воздушных прослоек между ее отдельными слоями. Оптимальны прослойки толщиной до 5 мм. Если одежда изготовлена из воздухопроницаемого материала, при ветре теплоизоляционная эффективность воздушных прослоек снижается. Для теплоизоляции важна и толщина пакета материалов: чем она выше, тем более неравномерна теплоизоляция различных областей тела спортсмена.

Гигиенические свойства спортивной одежды во многом зависят  от степени жесткости материалов, из которых они изготовлены. Жесткость  определяется при изгибе материала  по величине его гибкости, которая зависит от переплетения нитей и плотности тканей. Например, трикотаж обладает наибольшей гибкостью, так как его нити не фиксированы и взаимно подвижны.

Спортивная одежда делится  на нижнее белье, платье (костюмно-платьевые  изделия) и верхнее платье.

Белье защищает тело от действия низких температур и загрязнений окружающей среды, впитывает выделения кожи (пот, жировую смазку слущившихся клеток эпидермиса). Костюмно-платьевые изделия обеспечивают дополнительную теплоизоляцию, впитывают выделения кожи в местах соприкосновения с кожей (на спине, вверху груди и рук), а также влагу, проникшую через белье. Верхняя одежда вместе с бельем и платьем создает необходимую теплоизоляцию, способствует сохранению здоровья и спортивной работоспособности за счет снижения теплопотерь.

Раздел 7. ЗАДАЧИ.

Задача № 1. Расчет теплопродукции человека.

Рассчитать  теплопродукцию мужчин в возрасте 30 лет занимающейся выполнением плотницких работ. Значение энерготрат Q э.т. = 372 Вт/м2 и термического коэффициента полезного действия η = 0,2, Qо = 42,3 Вт/м2 , S = 1,80 м2.

QМ30 т.п= S [Qэ.т –h (Qэ.т – Qо)]

где QМ30 т.п– теплопродукция тридцатилетнего мужчины, Вт/м2 ;

S – площадь поверхности тела человека, м2;

Qэ.т – энергозатраты человека, Вт/м2 ;

h – термический коэффициент полезного действия;

Qо – основной обмен, Вт/м2 (принять 42,3 Вт/м2).

QМ30 т.п= S [Qэ.т –h (Qэ.т – Qо)] = 1,80  [372 –0,2( 372– 42,3)] = 550,9 Вт/ м2

Ответ: Теплопродукция мужчин в возрасте 30 лет занимающейся выполнением плотницких работ составляет 550,9 Вт/м2.

Задача № 2 Расчет теплопотерь человека.

  1. Рассчитать потери тепла излучением по уравнению Стефана-Больцмана для небольшой разности температур тел.

Qизл=αизл Sизл(t1 – t2)

где Qизл – потери тепла излучением, Вт;

aизл – коэффициент излучения, Вт/м2 0С;

Sизл – поверхность тела человека, участвующая в теплообмене излучением, м2;

t1 – температура поверхности тела человека (одежды), 0С;

t2 – температура поверхности окружающих тел,0С.

l – коэффициент теплопроводности подошв обуви, Вт/м 0С (принять равным 0,23 Вт/м 0С для поливинилхлорида);

t4 – температура внутренней поверхности подошв обуви, 0С;

t5 – температура наружной поверхности подошв обуви, 0С;

d – толщина подошв обуви, м (принять равной 0,015 м);

Sп – площадь подошв обуви, м2

Значение коэффициента излучения aизл.= 5,50 Вт/м2 0С ; площадь поверхности тела человека, участвующего в теплообмене излучением Sизл =  1,35 м2 ; Температура поверхности тела (одежды) человека t1 ,=30 0С ; Температура поверхности окружающих предметов t2 ,=10 0С.

Qизл=αизл Sизл(t1 – t2) = 5,50 1,35(30-10) = 148,5 Вт

2.  Рассчитать потери тепла конвекцией по уравнению охлаждения тел Ньютона:

Qкон=aкон S (t1 – t3)

где Qкон – потери тепла конвекцией, Вт;

aкон – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м2 0С;

S – поверхность тела человека, м2;

t1 – температура поверхности тела (одежды), 0С;

t3 – температура окружающего воздуха,0С.

Значения: aкон=7 Вт/м2 0С; S  =1,80 м2; t1 = 30 0С ; t3 ,= 20 0С;

Qкон=aкон S (t1 – t3)= 7 1,80 (30 – 20) = 126 Вт

3.Рассчитать потери  тепла теплопередачей (считая, что  теплопередача происходит только через поверхность подошв):

Qтепл = l Sп (t4 – t5)/ d

где Qтепл – потери тепла теплопередачей, Вт;

l – коэффициент теплопроводности подошв обуви, Вт/м 0С (принять равным 0,23 Вт/м 0С для поливинилхлорида);

t4 – температура внутренней поверхности подошв обуви, 0С;

t5 – температура наружной поверхности подошв обуви, 0С;

d – толщина подошв обуви, м (принять равной 0,015 м);

Sп – площадь подошв обуви, м2.

Значения: Sп.,=0,054 м2;  t4,=10 0С ; t5,=10 0С;

Qтепл = l Sп (t4 – t5)/ d = 0,23 0,054 (10 – 10)/ 0,015 = 0 Вт.

  1. Проанализировав полученный результат. Можно сделать вывод что тело человека охлаждается результате теплообмена излучением и конвекцией (при теплопередаче потерь тепла нет).

Задача№ 3. Рассчитать комфортный уровень теплоотдачи испарением.

  1. Рассчитать комфортный уровень потерь тепла испарением для тридцатилетнего мужчины.

QМ30 исп= 0,36 S (QМ30 т.п/ S – 58)

где QМ30 исп – потери тепла испарением, Вт/м2;

QМ30 т.п – теплопродукция 30-летнего мужчины, Вт/м2;

S – площадь поверхности тела человека, м2.

S=1,8 м2; QМ30 т.п= 550,9 Вт/м2;

QМ30 исп= 0,36 S (QМ30 т.п/ S – 58) = 0,36 1,80 ( 550,9 / 1,80 – 58 ) = 160,7 Вт/м2    

  1. Оформить  полученные результаты таблицей.

Таблица №  7

Вид деятельности человека : выполнение плотницких работ

  

Пол и возраст: мужчина, 30 лет

  

Теплопро-

дукция

QМ30 т.п, Вт

Потери тепла излучением Qизл, Вт

Потери  тепла конвекцией Qкон, Вт

Потери тепла

теплопередачей

Qтеп, Вт

550,9

148,5

126

0


 

  1. Рассчитать дефицит тепла в организме по формуле

D = (Qизл + Qкон + Qтепл + QМ30 исп) – QМ30 т.п

D = (Qизл + Qкон + Qтепл + QМ30 исп) – QМ30 т.п = ( 148,5 + 126 + 0 + 160,7) – 550,9 = - 115,7

Ответ:  Избыток  тепла  в организме составляет D = - 115,7

 

 

 

 

 

 

Заключение

 Дисциплина «Гигиена одежды» – специальная дисциплина, изучение этой дисциплины позволит мне стать высококвалифицированным специалистом. Это дисциплина связана с разработкой комфортной одежды высокого качества различного назначения.

Данная контрольная  работа дала возможность самостоятельно проработать основные теоретические разделы дисциплины «Гигиена одежды» и закрепить полученные знания при решении задач. Такой подход к изучению дисциплины обеспечивает мне в будущем возможность правильно   использовать приемы  и методы физиолого-гигиенической оценки одежды.

В настоящее время накоплен большой материал по гигиенической оценки одежды: разработаны методы и критерии физиолога – гигиенической оценки одежды; установлена взаимосвязь между некоторыми техническими параметрами материала одежды и одежды в целом; исследовано влияние различной по материалам и конструкции одежды на организм человека; созданы математически модели теплообмена и терморегуляции человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Делль, Р. А. Гигиена одежды: учеб.пособие /Р. А. Делль, Р. Ф. Афанасьева, З. С. Чубарова. – М.: Легкая индустрия, 1991.

2. Делль, Р. А. Гигиена одежды: учеб.пособие /Р. А. Делль, Р. Ф. Афанасьева, З. С. Чубарова. – М.: Легкая индустрия,1979.

3. Куликов, Б. П. Гигиена, комфортность и безопасность одежды: учеб.пособие  /Б. П. Куликов, Н. А. Сахарова, Ю. А. Костин. – Иваново: ИГТА, 2006.

4. ГОСТ 12.4.067–79. ССБТ. Методы определения теплосодержания человека в средствах индивидуальной защиты. – Введ. 1980–07–01. – М.: Госстандарт России. Изд-во стандартов, 2000.– 12 с.

5. Новожилов, Г. Н. Гигиеническая оценка микроклимата: / Г. Н. Новожилов, О. П. Ломов. – Л.: Медицина, 1987.

6. Бузов, Б. А. Исследования материалов для одежды в условиях пониженных    температур: /Б. А. Бузов, А. В. Никитин.– М.: Легпромбытиздат, 1985.

7. Склянников, В. П.  Гигиеническая оценка материалов для одежды: /В. П. Склянников, Р. Ф. Афанасьева, Е. Н. Машкова. – М.:Легпромбытиздат,1985.

8. Романов, В. Е. Системный подход к проектированию специальной одежды: /В. Е. Романов. – М.: Легкая и пищевая пром-сть,1981.

9. Чубарова, З. С. Методы оценки качества специальной одежды: /З. С. Чубарова. – М.: Легпромбытиздат, 1988.

10. Кокеткин, П. П. Промышленное проектирование специальной одежды: /П. П. Кокеткин, З. С. Чубарова, Р. Ф. Афанасьева. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.

11. Чубарова, З. С. Методы оценки качества специальной одежды: /З. С. Чубарова. – М.: Легпромбытиздат, 1988.

12. Кощеева, В. С. Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека в условиях высоких температур: /В. С. Кощеева, Е. И. Кузнец. – М.: Медицина, 1986.

13. Кощеева, В. С. Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека в условиях низких температур: /В. С. Кощеева. – М.: Медицина, 1981.

14. Витте, Н. К. Тепловой обмен человека и его гигиеническое значение: /Н. К. Витте. –Киев, 1956.

 

 


Теплообмен между человеком и окружающей средой