Страница 28

где ak —коэффициент теплоотдачи конвекцией; при нормальных параметрах микроклимата aк =4,06 Вт/ (м2 °С); tпов—температура поверхности тела человека (для практических расчетов зимой около 27 7 °С, летом около 31,5 °С); tос —температура воздуха, омывающего тело человека; Fэ — 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 Fэ = 1,8 м2. Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией можно определить приближенно как aк = l/d, где l —коэффициент теплопроводности газа пограничного слоя, Вт/ (м·°С); d —толщина пограничного слоя омывающего газа, м.

Удерживаемый на внешней поверхности тела пограничный слой воздуха (до 4...8 мм при скорости движения воздуха w = 0) препятствует отдаче теплоты конвекцией. При увеличении атмосферного давления (В) и в подвижном воздухе толщина пограничного слоя уменьшается и при скорости движения воздуха 2 м/с составляет около 1 мм. Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха j, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.

На основании изложенного выше можно сделать вывод, что величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей (феды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием чоздуха, т.е. .

Передачу теплоты теплопроводностью можно описать уравнением Фурье:

где l0 — коэффициент теплопроводности тканей одежды человека,

Вт/ (м·°С);

Δо —толщина одежды человека м.

Теплопроводность тканей человека мала, поэтому основную роль в процессе транспортирования теплоты играет конвективная передача с потоком крови.

Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, о». ниже температура окружающих человека поверхностей. Он может быть определен с помощью обобщенного закона Стефана — Больцмана:

где спр—приведенный коэффициент излучения, Вт/ (м2 К4); F1 - площадь поверхности, излучающей лучистый поток, м2; j1-2 —коэффициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей F1 и F2 и показывающий долю лучистого потока приходящуюся на поверхность F2 от всего потока, излучаемого поверхностью F1; T1 —средняя температура поверхности тела и одежды человека. К; T2 —средняя температура окружающих поверхностей, К.

Для практических расчетов в диапазоне температур окружающих человека предметов 10...60 °С приведенный коэффициент излучения спр ≈ 4,9 Вт/ (м2 К4). Коэффициент облучаемости ; j1-2 обычно принимают равным 1,0. В этом случае значение лучистого потока зависит в основном от степени черноты e и температуры окружающих человека предметов, т.е. Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду при испарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами,

Qп = Gпr,,

где Gп —масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с; r —скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, Дж/кг.

Данные о потовыделении в зависимости от температуры воздуха и физической нагрузки человека приведены в табл. 1.1. Как видно из таблицы, количество выделяемой влаги меняется в значительных пределах. Так, при температуре воздуха 30 °С у человека, не занятого физическим трудом, влаговыделение составляет 2 г/мин, а при выполнении тяжелой работы увеличивается до 9,5 г/мин.

Количество теплоты, отдаваемой в окружающий воздух с поверхности тела при испарении пота, зависит не только от температуря воздуха и интенсивности работы, выполняемой человеком, но и от скорости окружающего воздуха и его относительной влажности, т.е.  где J —интенсивность труда, производимого человеком, Вт.

Таблица 1.1.

Количество влаги, выделяемое с поверхности кожи ,

 и из легких человека, г/мин

Характеристика выполняемой работы (по Н.К. Витте)

Темпмпература воздуха. ºС

16

18

28

35

45-

Покой, J = 100 Вт

Легкая, J= 200 Вт

Средней тяжести, J == 350 Вт

Тяжелая, J = 490 Вт

Очень тяжелая, J = 695 Вт

0,6

1,8

2,6