Прохоров В.Т. Особенности защиты человека от воздействия низких температур

Подождите немного. Документ загружается.

211

К=0,4+0,6/(1+2(b+bc)/d

), (2.65)

где b – толщина пробы, мм; c – толщина воздушной прослойки между

пластиной и пробой, мм (при плотном прилегании bc = 0); d – диаметр

пластины прибора, мм.

Метод стационарного режима основан на определении количе-

ства теплоты, необходимого для поддержания постоянной разности

температур двух сред, изолированных друг от друга испытуемой про-

бой. Коэффициент теплопроводности К [Вт/(м°С)] в стационарном

режиме при работе на приборе ИТ-3 определяют из соотношения:

λ=qb/∆T, (2.66)

где q - плотность теплового потока, Дж/м

[д = е

/К

, где е

–

теплоэлектродвижушая сила (ТЭДС) теплового потока, мВ; К

– ко-

эффициент преобразования теплового потока в ТЭДС, мВ·м

/Вт (пас-

портная характеристика датчика)]; ДГ – разность температур поверх-

ностей пробы, °С ГДГ = Де/Ст, где Де - разность ТЭДС термопар е

«горячей» и «холодной» поверхностей пробы, мВ; К

– чувстви-

тельность термопары, °С (паспортная характеристика термопары).

Таким образом, формула для определения коэффициента теп-

лопроводности полотна, испытанного на приборе ИТ-3, принимает

вид:

λ=bK

/ K

( e

/∆e), (2.67)

Тепловое сопротивление полотна определяют по формуле

(2.58). Средняя температура полотна (°С):

Т=0,5(Т

+Т

) , (2.68)

212

где Т

,Т

– графические значения температур, полученные по ТЭДС

термопар и соответствующие поверхностям пробы, обращенным к на-

гревателю и холодильнику.

Для проведения испытаний по методу регулярного режима ис-

пользуют бикалориметр и прибор ПТС-225 (ГОСТ 20489-75). Бикало-

риметр представляет собой полый стальной цилиндр 4, торцы которо-

го изолированы эбонитовыми колпачками 3 с теплоизоляционным ма-

териалом. Термоизоляционные колпачки имеют крючки для подвески

бикалориметра. Температуру цилиндра и окружающей среды измеря-

ют термопарой 2, рабочие спаи которой припаяны к внутренней стен-

ке цилиндра; вторые спаи, вмонтированные в специальную трубку,

находятся в окружающей среде. Концы термопары подключены к

гальванометру 7. Нагрев бикалориметра с надетой пробой 6 осущест-

вляется токами Фуко с помощью индукционной катушки до темпера-

туры приблизительно 40 °С. В процессе охлаждения пробы по деле-

ниям шкалы гальванометра ведут отсчет разности температур бикало-

риметра.Принципиальная схема прибора ПТС-225 показана на рис.

2.19. Пробу ткани 9 с помощью прижимного и игольчатого устройств

закрепляют на передней крышке корпуса 2, В центре крышки распо-

ложена пластина 10 диаметром 225 мм, подогреваемая электронагре-

вателем И до заданной температуры. Для образования между пробой

и пластиной воздушного зазора до 5 мм используют текстолитовое

кольцо. Прижимной механизм 1 служит для создания определенного

давления на пробу (при испытании меха ворсом к пластине). При ис-

пытании проб на воздушном потоке определенной скорости исполь-

зуют аэродинамическое устройство, состоящее из трубы 5 и вентиля-

тора 6, частота вращения которых регулируется автотрансформатором

7. Температуру окружающей среды определяют термопарой 3, а для

213

измерения перепада температур между поверхностью пластины и ок-

ружающим воздухом используют гальванометр 8 с термопарой 4.

Рис. 2.19. Схема прибора ПТС-225 для определения суммарного

теплового сопротивления

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Для испытаний на бикалориметре выкраивают единичную

пробу, длина которой равна окружности бикалориметра плюс 20-

миллиметровый припуск на шов, а ширина – высоте бикалориметра.

Пробу сшивают в виде рукава и надевают на бикалорнметр, который

подвешивают в камеру спокойного воздуха. Снизу на бикалориметр с

214

пробой надевают индукционную катушку, подвешивая ее на крючки.

Катушку подключают в электросеть для нагревания бикалориметра и,

включив осветитель гальванометра, проверяют нулевое положение

его указателя. Проверку и установку нулевого положения указателя

гальванометра производят перед каждым испытанием. После провер-

ки гальванометр подключают к бикалориметру. Указатель гальвано-

метра в виде светового квадрата фиксирует происходящий процесс.

Нагревание ведут до остановки указателя на делении шкалы «500».

Затем индукционную катушку выключают из электросети и удаляют

из камеры. Указатель начинает перемещаться в обратном направле-

нии. При достижении им деления шкалы «450» включают секундомер

и снимают его показания в 10 точках шкалы с интервалом между ни-

ми 10 мм.

Результаты первичных измерений записывают в таблицу 2.14.

По данным замеров строят график темпа охлаждения бикалориметра,

откладывая по оси абсцисс время охлаждения (Т

), а по оси ординат –

натуральные логарифмические функции показаний гальванометра

(lnN). По координатам двух наиболее удаленных друг от друга точек,

лежащих на прямолинейном участке графика, определяют темп охла-

ждения бикалориметра как тангенс угла β наклона прямой к оси абс-

цисс, а затем по формулам (2.57) и (2.60) определяют коэффициент

теплопередачи и суммарное тепловое сопротивление.

Т а б л и ц а 2.14

Показания гальванометра

деления шкалы, мм lnN

Время охлаждения Т, °С

215

Для определения теплозащитных свойств изделия на приборе

ПТС-225 выкраивают пробу размером 300X400 мм. Испытания можно

проводить как в условиях естественной конвекции воздуха, так и при

действии воздушного потока со скоростью 5 м/с, направленного по

отношению к поверхности пробы под углом 45*. Пластину нагревают

до перепада температур 60°С между пластиной и окружающим возду-

хом, затем электронагреватель отключают. При испытании в воздуш-

ном потоке включают вентилятор. Пластину охлаждают до перепада

температур 55

С, а затем замеряют ее время охлаждения до перепада

температур 45°С. Расчеты проводят по формулам (2.59), (2.61), (2.63),

(2.64). Полученные данные записывают в отчетную таблицу 2.15.

Т а б л и ц а 2.15

Темп

охлаждения

ν,

-1

Суммарное тепловое

сопротивление

CYM

с/Вт

Коэффициент

теплопередачи

К,

Вт/(м

С)

При испытаниях по методу стационарного режима используют

прибор ИТ-3. На приборе моделируются реальные условия эксплуата-

ции текстильных материалов, которые в процессе носки изготовлен-

ных из них изделий одежды и обуви контактируют одной стороной с

нагретой поверхностью тела человека, передавая тепло более холод-

ной окружающей среде. Прибор ИТ-3 (рис. 2.20, а) состоит из двух

пластин 2 и 7 с резиновыми прокладками, в которые вмонтированы

термопары.

216

Рис. 2.20. Схема прибора ИТ-3 для определения коэффициента

теплопроводности текстильных полотен (а) и тарировочная

кривая для определения температуры пробы на приборе ИТ-3 (б)

Испытуемую пробу 5 закладывают между резиновыми про-

кладками 4 к 6 так, чтобы рабочие спаи 13 и 14 термопар касались по-

верхностей пробы. Термопара 15 служит для замера температуры на-

гретой поверхности пробы, а термопара 16 – холодной поверхности

217

пробы. «Холодные» спаи термопар помещены в термостат 17 с таю-

щим льдом, который поддерживает нулевую температуру с точностью

±0,5 °С. Рабочая проба имеет диаметр 100 мм при толщине не более

10 мм. Опускание и подъем верхней пластины на пробу 5 осуществля-

ется маховиком 10.

Ультратермостат 1 подает к нижней пластине 2 воду, нагретую

до температуры окружающего воздуха. Верхняя пластина 7 обогрева-

ется электрическим нагревателем от стабилизированного источника

напряжения 12. Мощность тока, подаваемая на пластину, регулирует-

ся в пределах 5-15 Вт. С помощью съемных грузов 11, расположенных

на маховике, устанавливают давление верхней (горячей) пластины на

рабочую пробу, толщину которой определяют толщиномером 9, вмон-

тированным в корпус прибора. Проверку и установку толщиномера на

нуль производят с помощью кольца 8 до заправки пробы.

Тепло от нагретой пластины 7 через пробу с прокладками пе-

редается на нижнюю пластину 2 и с помощью датчика теплового по-

тока 3 регистрируется на шкале потенциометра 19. Вода, циркули-

рующая с помощью ультратермостата, поглощает тепло, охлаждает

нижнюю пластину. Стабилизированный источник напряжения и ульт-

ратермостат автоматически поддерживают постоянную разницу тем-

ператур нагретой и холодной поверхностей пробы. Через 30 мин по-

сле включения нагрева верхней пластины с потенциометра поочеред-

но снимают показания ТЭДС термопар и датчика теплового потока.

При этом подача соответствующих напряжений на потенциометр

осуществляется переключателем 18.

218

Т а б л и ц а 2.16

Наименование полотна

№

п/п

Показатели

Числовые

значения

1 Температура окружающего воздуха, °С

2 Мощность нагревателя, Вт

3 Толщина пробы,

4 Температура воды в ультратермостате, °С

5 ТЭДС датчика е

, мВ

6 ТЭДС «горячей» термопары е, мВ

7 ТЭДС «холодной» термопары е, мВ

8 Коэффициент теплопроводности К, Вт/(м·°С)

9 Тепловое сопротивление К

, м

·°С/Вт

10 Средняя температура пробы, °С

Зная значение ТЭДС (мВ), по рис. 2.20, б находят соответст-

вующие им значения температур Л и Г

, а также среднюю температу-

ру пробы. Затем по формулам (2.56) и (2.59) определяют коэффициент

теплопроводности и тепловое сопротивление полотна. Полученные

данные и результаты расчетов заносят в таблицу (таблица 2.16).

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: определение характеристик тепло-

проводности; краткое описание температуры и методики определения

теплозащитных свойств полотна; результаты испытания полотен од-

ним из методов; график темпа охлаждения, первичные результаты и

расчеты.

219

2.12 Методы оценки

При эксплуатации человек взаимодействует с обувью. В про-

цессе носки обувь воздействует на организм человека. При этом воз-

можно отрицательное влияние нерациональной конструкции обуви на

здоровье и трудоспособность человека.

С гигиенической точки зрения систему «человек – обувь –

среда» следует рассматривать более детально, а именно «человек (но-

га человека) – воздушный слой между ногой и так называемой внут-

ренней обувью – внутренняя обувь – воздушный слой между внутрен-

ней обувью и внутренними деталями обуви – детали обуви – среда».

Внутриобувной микроклимат – это воздушный слой, приле-

гающий к поверхности кожи и непосредственно влияющий на физио-

логическое состояние человека.

Внутриобувной микроклимат значительно отличается по сво-

им параметрам от климата окружающей среды. Он может создаваться

как естественным (обмен компонентов через пространство между но-

гой и обувью, зазоры между деталями обуви и через материалы), так и

искусственным путем. Его показателями являются относительные

температура и влажность, а также содержание диоксида углерода СО

Наиболее благоприятными являются следующие относительные пока-

затели внутриобувного микроклимата: температура 21-33°С, влаж-

ность 60-73% (в обуви из натуральной кожи 64,3%), содержание СО

0,8% [4].

Некоторые специалисты считают удовлетворительным Внут-

риобувной микроклимат, когда относительная влажность воздуха

внутри нее не превышает 90%. При носке обуви с верхом из синтети-

ческой кожи такая влажность достигается за 1,5 – 2 ч, а в обуви с вер-

220

хом из натуральной кожи – за 5ч. Характер изменения температуры

внутри обуви аналогичен характеру изменения относительной влаж-

ности.

Установлена зависимость между условиями внутриобувного

микроклимата и изменениями объема стопы [4].

Температура воздуха внутри обуви имеет большое значение

для физиологических функций человека, его самочувствия и работо-

способности.

Нормальная температура тела человека 36,8°С. Однако, по не-

которым данным, поверхность стопы утром при температуре окру-

жающего воздуха 14-16°С имеет температуру 28-32°С, которая днем

понижается и на поверхности, обращенной к стопе, она равняется 19-

22°С, а в тыльной части 20-25°С.

Когда человек надевает обувь, температура поверхности стопы

вначале несколько повышается, затем понижается и становится даже

ниже температуры обнаженной стопы.

Это свойство характеризует способность обуви проводить теп-

ло. При анализе данного свойства возникает необходимость рассмат-

ривать сложную связь и зависимость действия двух тепловых пото-

ков: из внутреннего пространства обуви наружу, в окружающую среду

и из окружающей среды внутрь обуви. Теплопроницаемость - это ги-

гиеническое свойство обуви, обеспечивающее выведение тепла, выде-

ленного стопой, из внутриобувного пространства наружу в окружаю-

щую среду.

Теплопроницаемость зависит от химического состава, строе-

ния и влажности материалов. Наибольшую теплопроницаемость име-

ют материалы малопористые и с высокой влажностью. Теплопрони-

цаемость будет выше при наличии крупных, прямых, сообщающихся