Воздействие холода на организм человека. Моделирование переноса тепла через простой слой и пакет одежды

Охлаждение тела человека начинается, когда температура воздуха падает ниже 17^оС. Для разных частей тела человека характерна нормальная неодинаковая температура. Потеря тепла происходит главным образом путем конвекции и излучения и лишь незначительно через испарение. При температуре выше 25^оС тело в результате конвекции и излучения поглощает больше тепла, чем теряет, поэтому функции теплоотдачи полностью переходят к системе испарения. В зоне комфорта люди могут адаптироваться к изменениям любого из рассматриваемых факторов на 20%, а в условиях чрезвычайного холода – на 35%.

Продолжительность сопротивления человека холоду зависит от вида одежды.Для обеспечения комфортных условий человеку в производственных условиях осуществляют оценку спецодежды в единицах теплового сопротивления (ед. тсо). Ед. тсо – тепловое сопротивление такой одежды, которая пропускает поток тепла, равный 1 ккал/м²•час при разности температур 0,18 ^оС. 1 ед. тсо требуется для обеспечения комфортных условий человеку, сидящему в нормально вентилируемой комнате при 21^оС с влажностью воздуха не менее 50%.

- легкая спецодежда – 1 ед. тсо;

- спецодежда, состоящая из куртки и шерстяного белья – 2 ед. тсо;

- спецодежда со средним утеплением – 3 ед. тсо;

- спецодежда с большим утеплением – 4 ед. тсо.

Тепловые свойства одежды определяются величиной теплового сопротивления пакета и наличием в нем многослойных воздушных прослоек, благодаря которым в состоянии покоя создается основная часть суммарного теплового сопротивления. При движении человека и ветре их роль снижается.

Перемещение тепла в одежде, как и в любой среде, происходит только при разности температур на отдельных ее участках. Перемещение тепла происходит от большей температуры к меньшей.

Для математического описания процесса теплопередачи от поверхности кожи человека через одежду во внешнюю среду можно воспользоваться:

1) законом Фурье (передача тепла в твердом теле);

2) 2)обобщенным законом Ньютона (охлаждение).

Закон Фурье следует применять к тепловому потоку внутри одежды, а закон Ньютона - к явлениям, происходящим на границе между ее поверхностью и внешней средой.

По закону Фурьетепловой поток в каком-нибудь месте однородного твердого тела выражается формулой

,

где q –тепловой поток – количество тепла, протекающее в единицу времени от одной изотермической поверхности с температурой (t+∆t)к другой изотермической поверхности с температурой t;

δ́-расстояние между изотермическими поверхностями;

λ –коэффициент теплопроводности;

t_К -температура кожи под одеждой;