Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона

МИКРОКЛИМАТ

Человек находится в постоянной взаимосвязи с окружающей его средой. По мере возможности он приспосабливается к ней, а при невоз­можности всеми доступными средствами приспосабливает ее к себе, обеспечивая тем самым условия для своего нормального существования.

Работающий человек примерно одну треть своего времени находит­ся на производстве во взаимосвязи с производственной средой, которая характеризуется различными факторами: микроклиматом производ­ственных помещений, интенсивностью технологических процессов, при­меняемыми материалами и механизмами и т.д.

Микроклиматом производственных помещений называются метеорологиче­ские условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влаж­ности, скорости движения воздуха и теплового облучения.

Показателями, характеризующими микроклимат в производ­ственных помещениях, являются:

- температура воздуха;

- температура поверхностей;

- относительная влажность воздуха;

- скорость движения воздуха;

- интенсивность теплового облучения.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение тепло­вого баланса человека с окружающей средой и поддержание оптималь­ного или допустимого теплового состояния организма.

Организм человека представляет собой термодинамическую сис­тему с высоким постоянством средней температуры тела при значительно меняющихся условиях поступления и потерь тепла.

Стоит сказать, что для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной тем­пературы его внутренних органов (приблизительно 36,6 °С). Но в про­цессе труда человек постоянно находится в состоянии теплового взаимо­действия с окружающей средой. Способность человеческого организ­ма к поддержанию постоянной температуры носит название терморе­гуляции. Терморегуляция достигается отводом излишнего тепла в процессе жизнедеятельности от организма в окружающее пространст­во. Эта величина зависит от степени физической нагрузки и парамет­ров микроклимата в помещении (в состоянии покоя - 85 Вт, возрас­тая при тяжелой физической работе до 500 Вт ). Путями такой теплоотдачи являются:

· теплопроводность через одежду (Q_T);

· конвекции тела (Q_к),

· излучения на окружающие поверхности (Q_н),

· испарения влаги с поверхности кожи (Q_исп), а также за счёт нагрева выдыхаемого воздуха (Q_в), что представлено урав­нением теплового баланса

Q_общ = Q_Т + Q_к + Q_и+ Q_исп + Q_в . (3.1)

Вклад перечисленных составляющих передачи тепла непостоя­нен и зависит от параметров микроклимата в помещении, от темпе­ратуры стен, потолка, оборудования. Теплоотдача конвекцией за­висит от температуры воздуха в помещении и скорости его движе­ния на рабочем месте, а отдача теплоты путем испарения - от от­носительной влажности и скорости движения воздуха. До 90 % от­вода общего количества тепла осуществляется через излучение, конвекцию и испарение.

Рациональный питьевой режим и медицинские средства профилактики.

 

МИКРОКЛИМАТ

Человек находится в постоянной взаимосвязи с окружающей его средой. По мере возможности он приспосабливается к ней, а при невоз­можности всеми доступными средствами приспосабливает ее к себе, обеспечивая тем самым условия для своего нормального существования.

Работающий человек примерно одну треть своего времени находит­ся на производстве во взаимосвязи с производственной средой, которая характеризуется различными факторами: микроклиматом производ­ственных помещений, интенсивностью технологических процессов, при­меняемыми материалами и механизмами и т.д.

Микроклиматом производственных помещений называются метеорологиче­ские условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влаж­ности, скорости движения воздуха и теплового облучения.

Показателями, характеризующими микроклимат в производ­ственных помещениях, являются:

- температура воздуха;

- температура поверхностей;

- относительная влажность воздуха;

- скорость движения воздуха;

- интенсивность теплового облучения.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение тепло­вого баланса человека с окружающей средой и поддержание оптималь­ного или допустимого теплового состояния организма.

Организм человека представляет собой термодинамическую сис­тему с высоким постоянством средней температуры тела при значительно меняющихся условиях поступления и потерь тепла.

Стоит сказать, что для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной тем­пературы его внутренних органов (приблизительно 36,6 °С). Но в про­цессе труда человек постоянно находится в состоянии теплового взаимо­действия с окружающей средой. Способность человеческого организ­ма к поддержанию постоянной температуры носит название терморе­гуляции. Терморегуляция достигается отводом излишнего тепла в процессе жизнедеятельности от организма в окружающее пространст­во. Эта величина зависит от степени физической нагрузки и парамет­ров микроклимата в помещении (в состоянии покоя - 85 Вт, возрас­тая при тяжелой физической работе до 500 Вт ). Путями такой теплоотдачи являются:

· теплопроводность через одежду (Q_T);

· конвекции тела (Q_к),

· излучения на окружающие поверхности (Q_н),

· испарения влаги с поверхности кожи (Q_исп), а также за счёт нагрева выдыхаемого воздуха (Q_в), что представлено урав­нением теплового баланса

Q_общ = Q_Т + Q_к + Q_и+ Q_исп + Q_в . (3.1)

Вклад перечисленных составляющих передачи тепла непостоя­нен и зависит от параметров микроклимата в помещении, от темпе­ратуры стен, потолка, оборудования. Теплоотдача конвекцией за­висит от температуры воздуха в помещении и скорости его движе­ния на рабочем месте, а отдача теплоты путем испарения - от от­носительной влажности и скорости движения воздуха. До 90 % от­вода общего количества тепла осуществляется через излучение, конвекцию и испарение.

Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона

Q_к = a_кF_э(t_пов – t_ос)

где а_к - коэффициент теплоотдачи конвекции (при нормальных параметрах микроклимата a_к =4,06 Вт/(м²×°С);

t_пов -температу­ра поверхности тела человека (принимать зимой 27,7 °С, летом 31,5 °С);

t_ос- температура воздуха, омывающего тело человека;

F_э -эффективная поверхность тела человека (для практических расчетов F_э = 1,8 м²).

Удерживаемый на внешней поверхности тела пограничный слой воздуха (до 8 мм при скорости движения воздуха n = 0) препятст­вует отдаче теплоты конвекцией. При увеличении атмосферного давления (Р) и в подвижном воздухе толщина пограничного слоя уменьшается, и при скорости движения воздуха 2 м/с она составля­ет около 1 мм.

Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.

Передача теплоты теплопроводностью описывается уравнением Фурье:

(где l₀ - коэффициент теплопроводности тканей одежды челове­ка, Вт/ (м ×°С); D₀- толщина одежды человека, м.)

Теплопроводность биологических тканей человека мала, поэто­му основную роль в процессе транспортирования теплоты играет конвективная передача с потоком крови.

Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Он должна быть определен с помощью обобщенного закона Стефана-Больцмана

где C_пр- приведенный коэффициент излучения, Вт/(м²×К⁴);

F- площадь поверхности лучистого потока, м²;

Y_1-2- коэффициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхно­стей F₁ и F₂ и показывающий долю лучистого потока, приходя­щуюся на поверхность F₂ от всœего потока, излучаемого поверхно­стью F₁;

T₁ - средняя температура поверхности тела и одежды че­ловека, °К;

Т₂ - средняя температура окружающих поверхностей, °К.

Для практических расчетов в диапазоне температур окружаю­щих человека предметов 10…60 °С приведенный коэффициент излу­чения С_пр = 4,9 Вт/(м²×К⁴), а коэффициент облучаемости Y_1-2 =1,0. В этом случае значение лучистого потока зависит в основном от степени теплоты и температуры окружающих человека предметов, ᴛ.ᴇ. Q_л = f (Т_оп; e).

Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением или расширением кровеносных сосудов кожи. Под действием низких температур воз­духа кровеносные сосуды кожи сужаются, благодаря чему замед­ляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счёт конвекции и излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: за счёт расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови существенно увеличивается теплоотдача в окру­жающую среду.

Повышенная влажность (b> 85 %) затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой вследствие уменьшения испарения влаги с поверхности кожи, а низкая влажность (b< 20 %) приводит к пересыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Движение воздуха в помещении улучшает теплообмен между те­лом человека и внешней средой, но излишняя скорость движения воздуха (сквозняки) повышает вероятность возникновения про­студных заболеваний.

Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую сре­ду при испарении влаги, выводимой на поверхность тела потовыми железами:

Q_п = G_п×r,

где G_n- масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с;

r - теп­лота испарения выделяющейся влаги, Дж/кᴦ.