Тепловой расчет одежды по методике П.А.Колесникова

Согласно методике П.А.Колесникова, схема проектирования одежды состоит из семи обязательных этапов [11].

Первый этап. Устанавливают, в каких метеорологических условиях будет эксплуатироваться одежда (t_В, V_В, величина солнечной радиации).

Второй этап. Выбирают значения теплопродукции человека при данных условиях его физической активности, устанавливают: площадь поверхности тела S,массу телаm,рост человека Ри оценивают значение коэффициента полезного действия к.п.д.

Третий этап. Задаются допустимым дефицитом тепла и уровнем температуры кожи t_Ки устанавливают возможную продолжительность пребывания человекав заданных метеоусловиях.

Четвертый этап. Определяют потери тепла организма человека для данных климатических условий и физической активности:

- расход тепла на нагрев вдыхаемого воздуха, испарение влаги, испарение влаги с поверхности тела и из дыхательных путей;

- радиационно-конвективные потери теплас обнаженных и защищенных одеждой участков тела.

Расчет ведут в следующей последовательности:

1. Определяют количество тепла Q_ДЫХ, расходуемого на нагрев вдыхаемого воздуха:

- для средних температурQ_ДЫХ = 0,30 · 10^-3 · V(33 – t_В);

- для низких температурQ_ДЫХ = 0,30 · 10^-3 · V(30 – t_В),

где 0,30 · 10^-3 –коэффициент, учитывающий объемную массу воздуха при нормальных условиях;

V –объем воздуха, вдыхаемого в 1 сек, приведенный к нормальным условиям, м³: V = М / К,

М –теплопродукция, примерно равная теплообразованию человека в покое, в комфортных температурных условиях, и соответствующая 58,15 Вт;

К – калорический эквивалент 1м³ вдыхаемого воздуха.

Данные расхода тепла на нагрев вдыхаемого воздуха берут по таблице в зависимости от t_Ви энергозатрат [11].

2. Расход тепла на испарение влаги с поверхности тела Q_ИСП и из дыхательных путей Q_ДЫХ.Н может быть принят равным:

- для состояния «тепло» - (0,3-0,4)М;

- для комфортных условий– (0,121-0,29)М,в среднем (0,24-0,25);

- для состояния«прохладно» - (0,16-0,2)М;

- для состояния«холодно» - (0,1-0,16)М.

3. Радиационно-конвективные теплопотери Q´_Р.К с обнаженных частей тела (голова, лицо, кисти рук) рассчитывают по формуле

Q´_Р.К = S_ОБН · α_ОБН (t_К – t_СР),

α_ОБН –коэффициент теплоотдачи с обнаженной поверхности тела,Вт/м²·^оС;

t_К –средневзвешенная температура кожи открытых участков тела, ^оС;

t_СР –температура среды (воздуха и предметов),^оС.

4. Радиационно-конвективные теплопотери Q_.″_Р.К.с поверхности тела, защищенной одеждой, определяют вычитанием перечисленных выше теплопотерь из общей теплопродукции, Вт:

Q″_Р.К = (М – Q_Р + Д) – (Q_Р.К. + Q´_Р.К + Q_ДЫХ + Q_ИСП),

где Q_Р –тепло, получаемое вследствие солнечной радиации;

Д –дефицит тепла,Вт.

5. Плотность теплового потока с поверхности тела человека, защищенной одеждой:

,(Вт/м²)

6. Определяют средневзвешенную величину теплового потока Q_СР.ВЗВпо всей поверхности тела человека:

7.

Пятый этап. Определяют суммарное тепловое сопротивление одежды:

, (м²·^оС/Вт),

где t_К –средневзвешенная температура кожи,^оС;

t_СР –температура среды,^оС,

Q_ОД –плотность теплового потока с участков тела, закрытых одеждой, Вт/м².

Шестой этап. Рассчитывают суммарное тепловое сопротивление отдельных предметов комплекта теплозащитной одежды и толщину их пакета (головные уборы, перчатки, обувь, одежда). При этом учитывают, что тепловые потоки и температура кожи на разных участках тела различны (табл.3.3).

Указанное в таблице распределение тепловых потоков и температур на поверхности тела человека, одетого в комплект комнатной одежды, взято в условиях дискомфорта первой степени.

Таблица 3.3