Основной путь теплопередачи с тела человека если температура воздуха 30 и более
Оглавление темы “Регуляция обмена веществ и энергии. Рациональное питание. Основной обмен. Температура тела и ее регуляция.”: Теплоотдача. Излучение. Теплопроведение. Конвекция. Испарение.Существуют следующие пути отдачи тепла организмом в окружающую среду: излучение, теплопроведение, конвекция и испарение. Излучение — это способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человека в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (а = 5—20 мкм). Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду излучением, пропорционально площади поверхности излучения и разности средних значений температур кожи и окружающей среды. Площадь поверхности излучения — это суммарная площадь поверхности тех частей тела, которые соприкасаются с воздухом. При температуре окружающей среды 20 °С и относительной влажности воздуха 40—60 % организм взрослого человека рассеивает путем излучения около 40—50 % всего отдаваемого тепла. Теплоотдача путем излучения возрастает при понижении температуры окружающей среды и уменьшается при ее повышении. В условиях постоянной температуры окружающей среды излучение с поверхности тела возрастает при повышении температуры кожи и уменьшается при ее понижении. Если средние температуры поверхности кожи и окружающей среды выравниваются (разность температур становится равной нулю), отдача тепла излучением становится невозможной. Снизить теплоотдачу организма излучением можно за счет уменьшения площади поверхности излучения («сворачивания тела в клубок»). Если температура окружающей среды превышает среднюю температуру кожи, тело человека, поглощая инфракрасные лучи, излучаемые окружающими предметами, согревается.
Теплопроведение — способ отдачи тепла, имеющий место при контакте, соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество тепла, отдаваемого организмом в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур контактирующих тел, площади контактирующих поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности контактирующего тела. Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой теплопроводностью и являются теплоизоляторами. Использование одежды из тканей, содержащих большое число маленьких неподвижных «пузырьков» воздуха между волокнами (например, шерстяные ткани), дает возможность организму человека уменьшить рассеяние тепла путем теплопроводности. Влажный, насыщенный водяными парами воздух, вода характеризуются высокой теплопроводностью. Поэтому пребывание человека в среде с высокой влажностью при низкой температуре сопровождается усилением теплопотерь организма. Влажная одежда также теряет свои теплоизолирующие свойства. Конвекция — способ теплоотдачи организма, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. При этом контактирующий с кожей слой воздуха нагревается, снижает свою плотность, поднимается и замещается более холодным и более плотным воздухом. В условиях, когда температура воздуха равна 20 °С, а относительная влажность — 40—60 %, тело взрослого человека рассеивает в окружающую среду путем теплопро-ведения и конвекции около 25—30 % тепла (базисная конвекция). При увеличении скорости движения воздушных потоков (ветер, вентиляция) значительно возрастает и интенсивность теплоотдачи (форсированная конвекция). Отдача тепла организмом путем теплопроведения, конвекции и излучения, называемых вместе «сухой» теплоотдачей, становится неэффективной при выравнивании средних температур поверхности тела и окружающей среды.
Теплоотдача путем испарения — это способ рассеяния организмом тепла в окружающую среду за счет его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и влаги со слизистых оболочек дыхательных путей («влажная» теплоотдача). У человека постоянно осуществляется выделение пота потовыми железами кожи («ощутимая», или железистая, потеря воды), увлажняются слизистые оболочки дыхательных путей («неощутимая» потеря воды) (рис. 13.4). При этом «ощутимая» потеря воды организмом оказывает более существенное влияние на общее количество отдаваемого путем испарения тепла, чем «неощутимая». При температуре внешней среды около 20 “С испарение влаги составляет около 36 г/ч. Поскольку на испарение 1 г воды у человека затрачивается 0,58 ккал тепловой энергии, нетрудно подсчитать, что путем испарения организм взрослого человека отдает в этих условиях в окружающую среду около 20 % всего рассеиваемого тепла. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде усиливают потоотделение и оно может возрасти до 500— 2000 г/ч. Если внешняя температура превышает среднее значение температуры кожи, то организм не может отдавать во внешнюю среду тепло излучением, конвекцией и теплопроведением. Организм в этих условиях начинает поглощать тепло извне, и единственным способом рассеяния тепла становится усиление испарения влаги с поверхности тела. Такое испарение возможно до тех пор, пока влажность воздуха окружающей среды остается меньше 100 %. При интенсивном потоотделении, высокой влажности и малой скорости движения воздуха, когда капли пота, не успевая испариться, сливаются и стекают с поверхности тела, теплоотдача путем испарения становится менее эффективной. – Вернуться в оглавление раздела “Физиология человека.” |
Источник
T:
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ
УСЛОВИЙ
Q1:
На чем основан принцип действия
кататермометра?
A1:
На зависимости скорости охлаждения
предварительно нагретого резервуара
от скорости движения воздуха.
Q2:
Какой основной путь теплопередачи с
поверхности тела человека, если
температура окружающего воздуха 30 и
более градусов Цельсия?
A4:
Испарением.
Q3:
На чем основан принцип действия
термоанемометра ТАМ-1?
A2:
На зависимости электрических параметров
чувствительного элемента от скорости
обдувающего его воздушного потока и
температуры воздуха.
Q4:
Что измеряют с помощью кататермометра?
A3:
Скорость движения воздуха.
Q5:
Какие параметры микроклимата
регламентируются ГОСТ 12.1.005-88?
A4:
Оптимальные и допустимые.
Q6:
При каких условиях возможна отдача
тепла с поверхности тела человека
излучением?
A1:
При температуре окружающих поверхностей
ниже температуры тела человека.
Q7:
Для измерения каких скоростей движения
воздуха предназначен кататермометр?
A1:
Малых скоростей движения воздуха.
Q8:
Можно ли измерить температуру воздуха
в производственном помещении
кататермометром?
A2:
Нельзя.
Q9:
Что понимается под оптимальными
значениями параметров микроклимата?
A4:
Параметры, не вызывающие напряжение
механизма терморегуляции при выполнении
работ.
Q10:
Что такое максимальная влажность
воздуха?
A3:
Это максимально возможное количество
водяных паров в воздухе при данной
температуре.
Q11:
Какие приборы служат для измерения
относительной влажности воздуха?
A2:
Аспирационный психрометр, гигрометр.
Q12:
В каких единицах измеряются энергозатраты
человека”?
A4:
КДж/час.
Q13:
На чем основан принцип действия гигрометра
“Волна-1М”?
A2:
На измерении резонансной частоты
колебаний пъезоэлемента, покрытого
пленкой сорбента.
Q14:
Какие приборы служат для измерения
скорости движения воздуха?
A3:
Кататермометр, анемометр, термоанемометр.
Q15:
От каких параметров зависит количество
тепла, отдаваемого с поверхности тела
человека за счет испарения?
A2:
От площади поверхности тела человека,
участвующей в испарении, относительной
влажности и скорости движения воздуха.
Q16:
Для каких целей в лабораторной работе
используется аспирационный психрометр?
A2:
Для определения относительной влажности
воздуха.
Q17:
Какой параметр микроклимата можно
измерить кататермометром?
A1:
Скорость движения воздуха.
Q18:
На чем основан принцип действия
аспирационного психрометра?
A4:
На разности показаний термометров.
Q19:
Какая среднесуточная температура
характеризует холодный и переходный
период года?
A4:
Ниже
+10 град.
Цельсия.
Q20:
Какая среднесуточная температура
характеризует теплый период года?
A3:
+10 град.Цельсия и выше.
Q21:
От каких параметров зависит количество
тепла, отдаваемого телом человека за
счет излучения?
A1:
От площади поверхности тела, разности
четвертых степеней температур тела и
окружающей среды.
Q22:
От каких параметров зависит количество
тепла, отдаваемого с поверхности тела
человека за счет конвекции?
A3:
От площади поверхности тела, разности
температур тела и окружающего воздуха,
скорости движения воздуха.
Q23:
В каких единицах нормируется относительная
влажность воздуха?
A2:
В
процентах.
Q24:
Что такое абсолютная влажность воздуха?
A1:
Количество водяных паров в воздухе при
данной температуре.
Q25:
Можно ли гигрометром “Волна-1М”
измерять влажность неагрессивных
газовых смесей?
A2:
Можно.
Q26:
Укажите значение нормального атмосферного
давления:
A4:
101 кПа.
Q27:
Когда возможна отдача тепла с поверхности
тела человека излучением?
A4:
При температуре окружающих поверхностей
ниже температуры тела человека.
Q28:
Чем отличаются нормируемые параметры
микроклимата производственного
помещения?
A3:
Тяжестью выполняемой работы, наличием
в производственном помещении источников
явного тепла. временем года.
Q29:
На какие категории по энергозатратам
делятся выполняемые в производственном
помещении работы?
A4:
Легкие, средней тяжести и тяжелые.
Q30:
Какая работа (по энергозатратам) относится
к работам средней тяжести?
A4:
630 – 1050 кДж/час.
Q31:
Чем определяется тяжесть выполняемой
работы?
A2:
Величиной энергозатрат.
Q32:
В каком случае производственное помещение
считается помещением со значительными
тепловыделениями?
A1:
Более 84 кДж/(м.куб.*час).
Q33:
В каком случае производственное помещение
считается помещением с незначительными
тепловыделениями?
A1:
Менее 84 кДж/(м.куб.*час).
Q34:
Какие параметры микроклимата в
производственном помещении можно
измерить термоанемометром ТАМ-1?
A4:
Температуру и скорость движения воздуха.
Q35:
Что такое комплексный показатель
дискомфорта?
A1:
Разность между энергозатратами и
теплопотерями организма.
Q36:
Что способствует повышению теплоотдачи
организма человека в окружающую среду
при повышении температуры воздуха?
A4:
Подвижность воздуха в помещении.
Q37:
При каких условиях комплексный показатель
дискомфорта равен нулю?
A4:
При оптимальных параметрах микроклимата.
Q38:
Какими параметрами характеризуются
метеорологические условия на производстве?
A3:
Температурой, влажностью и скоростью
движения воздуха.
Q39:
Что такое терморегуляция?
A3:
Совокупность процессов, обусловливающих
постоянство температуры тела человека
при изменении параметров микроклимата
и нагрузки.
Q40:
Что такое относительная влажность
воздуха?
A4:
Отношение абсолютной влажности к
максимальной.
Q41:
За счет каких физических процессов
происходит теплообмен организма
человека с окружающей средой?
A4:
Излучением, конвекцией, испарением.
Q42:
Как осуществляется теплоотдача организма
человека во внешнюю среду при температуре
воздуха в помещении выше 30 гр. Цельсия?
A4:
Испарением.
Q43:
Каким документом регламентируются
параметры микроклимата на производстве?
A1:
ГОСТ
12.1.005-88.
Q44:
Для измерения каких скоростей движения
воздуха предназначен крыльчатый
анемометр?
A4:
От 0,3 до 10 м/сек.
Q45:
Что понимается под рабочей зоной
производственного помещения?
A1:
Пространство высотой до 2 м над уровнем
пола или площадки, на которой расположены
рабочие места.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
Человек в процессе труда постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Тепловой обмен человеческого организма с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла в результате жизнедеятельности организма и отдачей или получением им тепла из внешней среды. Интенсивность и характер теплообмена между человеком и окружающей средой зависят от микроклиматических условий производственного помещения, теплопродукции организма человека, функционального состояния организма и передачи тепла от глубоколежа- щих тканей к коже.
Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени его физического напряжения и параметров микроклимата в производственном помещении и составляет в состоянии покоя 85 Вт, возрастая до 500 Вт при тяжелой физической работе.
Теплоотдача от организма человека в окружающую среду происходит следующими путями: в результате теплопроводности через одежду (Q1); конвекции тела ((?к), излучения на окружающие поверхности ((?из), испарения влаги с поверхности кожи (?>и), а также за счет нагрева выдыхаемого воздуха (QR).
Теплопроводность (QT) представляет собой перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (атомов, молекул или электронов), непосредственно соприкасающихся друг с другом. Теплота может передаваться только от тела с более высокой температурой к телу с менее высокой температурой. Интенсивность отдачи теплоты зависит от разности температур тел и теплоизолирующих свойств одежды.
Передачу теплоты теплопроводностью можно описать уравнением Фурье:
где — коэффициент теплопроводности тканей одежды человека, Вт/(м °С); Д0 — толщина одежды человека, м; F3— эффективная поверхность тела человека; Гпов— температура поверхности тела, °С; toc— температура окружающей среды, К.
Так как температура тела человека почти постоянная (36,5 °С), то изменение отдачи теплоты от человека происходит в основном за счет изменения температуры окружающей среды. А при температуре воздуха или окружающих человека предметов выше температуры 36,5 °С происходит нагрев организма человека. Одежда человека обладает теплоизолирующими свойствами: чем более теплая одежда, тем меньше теплоты отдается от человека окружающей среде.
Конвекцией (QK) называется перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости. Интенсивность теплоотдачи пропорциональна площади поверхности тела, разности температуры тела и окружающей среды и скорости движения воздуха.
Количество тепла, переданного окружающему воздуху конвекцией (QK, Вт), при непрерывном процессе теплоотдачи может быть рассчитано по закону теплоотдачи Ньютона, который для непрерывного процесса теплоотдачи записывается в виде:
где ак — коэффициент теплоотдачи конвекцией; при нормальных параметрах микроклимата ак = 4,06 Вт/(м2’°С) (значение коэффициента теплоотдачи конвекцией можно приближенно определить как ак = }Jb, где А, — коэффициент теплопроводности газа пограничного слоя, Вт/(м’°С); 8 — толщина пограничного слоя омывающего газа, м); Рэ — эффективная поверхность тела человека (размер эффективной поверхности тела зависит от положения его в пространстве и составляет приблизительно 50.. .80% геометрической внешней поверхности тела человека); для практических расчетов F3 = 1,8 м2; /пов — температура тела, °С; /ос — температура окружающей среды, °С.
По данным ряда авторов, теплоотдача конвекцией у людей в состоянии покоя в комфортных условиях составляет 14,2___33,1% общей теплоотдачи организма.
Тепловое излучение (С?из) — это процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела. Передача тепла инфракрасным излучением происходит в направлении поверхностей с более низкой температурой. Количество передаваемой этим путем теплоты определяется законом Стефана—Больцмана. По этому закону удельная мощность излучения с повышением температуры излучающего тела увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры. Для характеристики теплообмена излучением между двумя излучающими поверхностями принято следующее уравнение
где Спр — приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2 К4); F{ — площадь поверхности, излучающей лучистый поток, м , — коэффициент
облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей F, и F-, и показывающий долю лучистого потока, приходящуюся на поверхность F2 от всего потока, излучаемого поверхностью Fx Г,, Т2— средние температуры поверхности тела человека и окружающих его поверхностей соответственно К.
Для практических расчетов в диапазоне температур окружающих человека предметов 10…60 °С приведенный коэффициент излучения Спр = 4,9 Вт/ (м2- К4). Коэффициент облучаемости — XF1_2 обычно принимают равным 1,0.
Отдача тепла излучением тем больше, чем выше температура источников тепловыделения. Скорость же движения воздуха на теплоотдачу излучением не влияет, так как воздух для инфракрасного излучения теплопрозрачен. Передача тепла инфракрасным излучением в производственных условиях составляет в состоянии покоя в комфортных метеоусловиях 43,8…59,1% общей теплоотдачи.
Большое место в теплообмене между работником и окружающей средой занимает отдача тепла испарением влаги (0И) с поверхности тела человека. Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду при испарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами,
где (7И — масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с; q.{ — скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, Дж/кг.
Количество влаги, выделяемое с поверхности кожи человека, в зависимости от температуры воздуха и физической нагрузки человека приведено в табл. 3.2. Как видно из таблицы, количество выделяемой влаги меняется в значительных пределах. Так, при температуре воздуха 30 °С у человека, не занятого физическим трудом, влаговы- деление составляет 2 г/мин, а при выполнении тяжелой работы увеличивается до 9,5 г/мин.
На величину теплоотдачи испарением влаги влияет не только температура, а также влажность и подвижность окружающего воздуха. Наиболее важное гигиеническое значение имеет так называемый физиологический дефицит влажности, который представляет собой разность между максимальной влажностью при температуре кожи и абсолютной влажностью воздуха. Эта величина характеризует возможность насыщения воздуха в данных условиях водяными парами при испарении влаги с поверхности кожи и верхних дыхательных путей. Чем больше физиологический дефицит влажности, тем больше испарение, тем выше теплоотдача этим путем (табл. 3.2).
На испарение 1 г влаги требуется около 0,6 ккал. Подвижность воздуха благоприятствует отдаче тепла, ускоряя влаги с поверхности тела.
На долю испарения в состоянии покоя в комфортных метеоусловиях приходится 21,7…29,1% всей теплоотдачи человека.
В процессе дыхания воздух окружающей среды, попадая в легочный аппарат человека, нагревается и одновременно насыщается воТаблица 3.2
Количество влаги, выделяемое с поверхности кожи и из легких человека, г/мин
Характеристика выполняемой работы по Н.К. Витте | Температура воздуха, °С | ||||
16 | 18 | 28 | 35 | 45 | |
Покой, J* = 100 Вт | 0,6 | 0,74 | 1,69 | 3,25 | 6,2 |
Легкая, /= 200 Вт | 1,8 | 2,4 | 3,0 | 5,2 | 8,8 |
Средней тяжести, У =350 Вт | 2,6 | 3,0 | 5,0 | 7,0 | 11,3 |
Тяжелая, J = 490 Вт | 4,9 | 6,7 | 8,9 | 11,4 | 18,6 |
Очень тяжелая, J = 695 Вт | 6,4 | 10,4 | 11,0 | 16,0 | 21,0 |
* J — интенсивность труда, производимого человеком, Вт.
дяными парами. В технических расчетах можно принимать (с запасом), что выдыхаемый воздух имеет температуру 37 °С и полностью насыщен.
Количество теплоты, расходуемой на нагревание вдыхаемого воздуха:
где Улв — объем воздуха, вдыхаемого человеком в единицу времени, «легочная вентиляция», м3/с; рвц — плотность вдыхаемого влажного воздуха, кг/м3; ср — удельная теплоемкость вдыхаемого воздуха, Дж/(кг-°С); /выд — температура выдыхаемого воздуха, °С; /вд — температура вдыхаемого воздуха, °С.
«Легочная вентиляция» определяется как произведение объема воздуха, вдыхаемого за один вдох, Ув_в, м3 на частоту дыхания в секунду п: Улв = VB_Bn. Частота дыхания человека непостоянна и зависит от состояния организма и его физической нагрузки. В состоянии покоя она составляет 12—15 вдохов-выдохов в минуту, а при тяжелой физической нагрузке достигает 20—25. Объем одного вдоха-выдоха является функцией производимой работы. В состоянии покоя с каждым вдохом в легкие поступает около 0,5 л воздуха. При выполнении тяжелой работы объем вдоха-выдоха может возрастать до 1,5…1,8 л.
Среднее значение легочной вентиляции в состоянии покоя примерно 0,4…0,5 л/с, а при физической нагрузке в зависимости от ее напряжения может достигать 4 л/с.
В реальных условиях тепло передается не каким-либо одним из указанных выше способов, а комбинированным. Направление тепловых потоков Qm, QK, Qx может быть от человека к окружающим человека воздуху и предметам и наоборот, в зависимости от того, что выше — температура тела человека или окружающего воздуха и предметов.
В производственных условиях, когда температура воздуха и окружающих поверхностей ниже температуры поверхности кожи, теплоотдача осуществляется преимущественно конвекцией и излучением. Если температура воздуха и окружающих поверхностей такая же, как температура кожи, или выше ее, теплоотдача возможна лишь испарением влаги с поверхности тела и с верхних дыхательных путей, если при этом воздух еще не насыщен водяными парами.
Наилучшее тепловое самочувствие человека будет при выполнении условия теплового баланса, т.е. когда тепловыделения (QTB) организма человека полностью отдаются окружающей среде (QTn):
Превышение тепловыделения организма над теплоотдачей в окружающую среду (QTB > QTO) приводит к нагреву организма и к повышению его температуры — человеку становится жарко. Наоборот, превышение теплоотдачи над тепловыделением (QTBT0) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры — человеку становится холодно.
В условиях теплового баланса имеет место комфортное тепловое самочувствие человека, при котором нагрузка на системы организма человека, поддерживающие нормальную температуру, минимальна.
Источник