Тема: исследования метеорологических условий на рабочих местах

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2.

Терморегуляцию можно представить следующим выражением:

q = q_Т - q_р - q_д- - q _и - q_сд - q_яд - q_к, (1)

где q_T - теплопродукция организма (обмен веществ в клетках и мышечная дрожь); q_p - теплоотдача или теплоприход за счет инфракрасного излучения тела; q_д - теплоотдача или теплоприход за счет диффузии влаги через кожу; q_и - теплоотдача, обусловленная испарением влаги с поверхности кожи и слизистых оболочек; q_сд - скрытая теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом; q_яд - явная теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом; q_k - теплоотдача или теплоприход, обусловленные движением воздуха.

Теплоотдача на 90% осуществляется излучением, конвекцией и испарением в примерном соотношении 40: 26: 24. С увеличением мышечной работы количество отдаваемого тепла увеличивается.

Теплопродукция организма определяется соотношением:

q_Т = М/F_Т (1- η)

где М - метаболическая теплота (теплопродукция, энергозатраты) работника, величина которой зависит от тяжести выполняемых работ, Вт; F_Т - расчетная площадь поверхности взрослого человека, принимается равной 1, 75 м; η - тепловой коэффициент потерь метаболической теплоты (см. табл. 1. Прил. 3).

Таблица 1. Коэффициент метаболической теплоты

Теплопродукция возрастает при выполнении физической работы, причем тем больше, чем тяжелее работа. Количество вырабатываемой теплоты зависит также от возраста и состояния здоровья человека. Усредненные значения теплопродукции взрослого человека в зависимости от температуры окружающего воздуха и тяжести выполняемой работы приведены в таблице 2.

Таблица 2 Теплопродукция человека в зависимости от температуры воздуха и тяжести выполняемой работы

Теплоотдача излучением определяется по закону Стефана - Больцмана:

q_Р = ε σ [(Т_од/100)⁴ – (Т_r/100)⁴]

где ε - излучающая способность одетого человека, равная 0, 7; σ - постоянная Стефана-Больцмана, величина которой равна 5, 67 Вт/(м² ·К⁴); Т_од - температура поверхности одежды, К; Тr - радиационная температура в рассматриваемой точке помещения, К, принимаем равной температуре окружающего воздуха, t_в.

Теплоотдача через кожу описывается формулой Дальтона:

q_д = r·m (14, 4 (35, 7 - 0, 032·М/F_Т(1-η)-190-Р_в)

где r – теплота испарения влаги при температуре тела 350С, принимается равной 2, 4·10³ Дж/кг; m – постоянная кожи, равная 2, 26·10^-9 кг/(см² кПа); Р_в – парциальное давление водяных паров в воздухе, кПа. Для определения теплоты, отдаваемой испарением, используется формула:

q_и =0 49(М/F_Т(1-η)-50)

Скрытая теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом:

q_сд = 0, 0196 М/F_Т(5, 9 –Р_В)

Явная теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом:

q _яд =0, 0017 М/F_Т(34- t_в)

Теплоотдача при вынужденной конвекции:

q_к = f_Од (3, 75+3, 05 w)·[35, 7-0, 032 М/F_Т(1-η)-t_в]

где f_од - коэффициент, учитывающий увеличение поверхности тела человека за счет одежды, f_од = 1, 1…1, 5; w - расчетная подвижность воздуха в рабочей зоне помещения, м/с.

Теплоотдача излучением происходит только в том случае, когда температура окружающих предметов ниже температуры открытых участков кожи (32...34, 5 °С) или наружных слоев одежды (27...28 °С для легко одетого человека и приблизительно 24 °С для человека в зимней одежде). Основная часть излучения относится к инфракрасному диапазону с длиной волны (4...50) · 10^-6м. При этом теряемое организмом в единицу времени количество теплоты, Дж/с (1 Дж/с = 1 Вт),

Pp = Sδ (T_ч⁴ - Т_о⁴),

где S— площадь поверхности тела человека, определяемая по графику (рис. 14.1), м². Если масса и рост человека неизвестны, то принимают S= 1, 5м²; δ — приведенный коэффициент излучения, Вт/(м²·К⁴): для хлопчатобумажной ткани δ = 4, 2·10^-8, для шерсти и шелка δ = 4, 3·10^-8, для кожных покровов человека δ = 5, 1·10^-8; Т_ч — температура поверхности тела человека: для раздетого человека 306К (это соответствует 33°С); Т_o — температура окружающей среды, К.

ПРИМЕР: S=1, 1м²; δ =5, 1·10^-8; T_ч⁴= 33°С; Т_о⁴=22°С

Pp = Sδ (T_ч⁴ - Т_о⁴) = 1, 1·5, 1·10^-8(33-22)=______ Дж/с.

Рис. 14.1. График для определения площади поверхности тела человека в зависимости от его массы и роста

Теплоотдача конвекцией также происходит в случае, если температура поверхности кожи или верхних слоев одежды выше температуры омывающего их воздуха.

Приближенно потери теплоты в единицу времени конвекцией, Дж/с, можно определить по формуле

Pк₁ = 7(0, 5 + √ v)S(T_ч - Т_о) или Рк₂ = 8, 4(0, 273 + √ v)S(T_ч - Т_о)

где v — скорость движения воздуха, м/с.

Первую формулу используют при скорости движения воздуха v ≤ 0, 6 м/с, вторую — при v > 0, 6 м/с.

Общие потери теплоты испарением в единицу времени, Дж/с, можно приближенно определить по формуле

Ри = 0, 6547q(1 + k_л),

где q — интенсивность выделения пота, г/ч, определяемая взвешиванием человека; k_л — коэффициент пересчета теплоотдачи через легкие, зависящий от температуры окружающего воздуха: при 0^°С k_л = 0, 43, при 18 ^°С — 0, 3, при 28 ^°С — 0, 23, при 35 ^°С - 0, 035 и при 45^°С k_л = 0, 015.