TНАР -температура наружной поверхности одежды.
Величину, обратную коэффициенту теплопроводности, называют тепловым сопротивлением простого слоя:
, [м2•оС / Вт]
Чем больше тепловое сопротивление материалов, тем выше его теплоизоляционные свойства.
Тепловое сопротивление одежды представляет собой некоторую среднюю величину от теплового сопротивления основного материала (волокна) и воздуха, содержащегося в порах.
Поскольку тепловое сопротивление прямо пропорционально толщине слоя, можно записать: R = δ / λ.Тогда количество тепла прошедшего через слой ткани q = (t1 – t2) / R.
Согласно обобщенному закону Ньютона, количество тепла, теряемое в единицу времени элементом наружной поверхности в окружающую среду, пропорционально разности температур поверхности и среды tСР:
q = α (tНАР – tСР),
где α –коэффициент теплоотдачи.
Следовательно, процесс передачи тепла от поверхности тела через одежду в окружающую среду состоит из двух частей:
1) передачи тепла от внутренней поверхности одежды к наружной при перепаде температур отtКдоtНАР;
2) от наружной поверхности одежды в воздух при перепаде температур (tНАР – tСР).
Тогда тепловое сопротивление простого слоя: Ri = δ /λi ; сложного – RЭ = R׳ + R״ + R׳״.
Суммарное тепловое сопротивление, соответствующее переходу тепла от кожи во внешнюю среду,
RСУМ = RЭ + RП ,
где RЭ – сопротивление простых слоев (эквивалентное);
RП– сопротивление отдаче тепла от наружной поверхности одежды.
Таким образом, сопротивление теплопередачи слоя однородного материала является суммарным и включает:
1) сопротивление тепловосприятию при переходе тепла от пододежного слоя воздуха к внутренней поверхности одеждыRВ;
2) сопротивление при прохождении тепла через слой материалаRМ;
3) сопротивление теплоотдачи RПпри переходе тепла от наружной поверхности слоя материала к наружному воздуху.
Общее сопротивление слоя материала:
.
Рис.3.1. Общая схема изменения температуры при теплопередаче через
однородный слой материала
Обычно теплозащитная одежда представляет собой «сложный слой», образованный чередованием простых слоев ткани и воздушных прослоек, имеющих различные толщины δ′, δ′′, δ′′′, ...и различные теплопроводности λ′, λ′′, λ′′′ (рис.3.2).
Рис.3.2. Схема передачи тепла через сложный слой ткани
(пакет одежды)
Тепловое сопротивление такой одежды равно сумме сопротивлений всех ее слоев:
R′+ R′′ + R′′′ + ...
Каждое из этих сопротивлений, в свою очередь, равно
; 
; 
.
Сумму сопротивлений всех слоев одежды можно заменить сопротивлением некоторого эквивалентного слоя:
RЭ = R′+ R′′ + R′′′ + ...
Подэквивалентным тепловым сопротивлением одежды (RЭ) понимают тепловое сопротивление такого воображаемого однородного слоя, который при толщинеδ = δ′ + δ′′ + δ′′′ + ...,при том же проходящем через него тепловом потоке q,создает ту же разность температур (t1 – t2),как и рассматриваемый пакет одежды, слои которого имеют сопротивленияR′, R′′ , R′′′ , ... .
Формула для переноса тепла внутри одежды (пакета) примет вид:
.
Величина коэффициента теплопроводности λявляется условной и определяется формулой
.
Величину коэффициента теплопроводности λчасто называют эквивалентным коэффициентом теплопроводности λЭ -теплопроводность такого условно однородного материала, который, будучи взят той же величины, создает те же условия для прохождения тепла, т.е. ту же разность температур (t1 – t2)при том же тепловом потокеq.
Теплоизоляционныйэффект одежды (сложного слоя – пакета) зависит не только от толщины простых слоев, но и в значительной мере от воздушных прослоек между отдельными слоями и кожей.
Коэффициент теплопроводности λзависит от толщины воздушной прослойки, температуры воздуха в ней, разности температур на поверхности прослойки и места положения ее в одежде.
Полное сопротивление одежды, соответствующее переходу тепла от кожи (где температура равна t1)во внешнюю среду (где температура tВ), называют суммарным тепловым сопротивлением:
RСУМ = RЭ + RП ,
где RЭ –сопротивление пакета одежды,
RП – сопротивление поверхности пакета одежды.
С учетом теплового сопротивления воздушных прослоек RВ.П:
RСУМ = RЭ + RП + RВ.П .
В ответ на воздействие холода физиологические реакции человека могут лишь в некоторой степени уменьшить теплопотери, обусловленные этим воздействием. Основная же роль защиты от охлаждения принадлежит так называемой «поведенческой» терморегуляции, направленной, в частности, на выбор одежды с теплоизоляцией, соответствующей условиям эксплуатации.
Грамотно защититься от холода можно, зная, какой теплоизоляцией должна обладать одежда, чтобы в течение определенного времени препятствовать охлаждению. Если человек работает на холоде 2 часа, то ему не нужна одежда, защищающая его 8 часов, т.к. более длительная защита достигается за счет дополнительных материалов и большего веса, что уменьшает комфортность.
Можно создавать костюмы для конкретных условий труда, определенного уровня энергозатрат и диапазона температур. Такая экипировка будет в большей степени соответствовать условиям труда.
Методика расчета теплоизоляции одежды, рекомендованная ЦНИИШП, позволяет рассчитать тепловое сопротивление изоляции комплекта одежды с учетом температуры воздуха, скорости ветра, времени пребывания на открытых территориях и уровня энергозатрат в работе.
Просто рассчитать среднюю величину теплоизоляции одежного комплекта – недостаточно, потому что необходимо соответственным образом утеплить все части тела человека (голову, руки, спину и т.д.).
Чтобы рассчитать теплоизоляцию комплекта одежды для специалиста определенной профессии, нужна точная информация о данной профессии, условиях труда; чтобы определить уровень энергозатрат - продолжительность пребывания на холоде, район, наиболее вероятная скорость ветра и др.
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 2297;