Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Расчет теплового баланса организма человека

В организме человека протекает непрерывный процесс теплообразования. При этом количество тепла, образующееся в организме, зависит от категории работы, выполняемой человеком в определенных микроклиматических условиях. Потеря организмом тепла также зависит от категории работы и микроклимата. Так, например, при температуре 18-20 °С в состоянии покоя за сутки организмом теряется до 7 МДж, при легкой работе – до 10 МДж, при работе средней тяжести – до 17 МДж, при тяжелой – до 20 МДж. Тепло, вырабатываемое организмом, отводится в окружающую среду в основном тремя путями: конвекцией, излучением и испарением. При выполнении работы в нормальных микроклиматических условиях теплоотдача организма в окружающую среду конвекцией составляет 30 %всей теплоотдачи, радиацией – 45 % и испарением – 20 %.

Отклонение параметров микроклимата от нормы (табл. 1) ухудшает теплообмен между телом человека и окружающей средой, что, свою очередь, приводит к нарушению терморегуляции и теплового баланса организма.

Расчет теплового баланса позволяет оценить изменения в путях отвода тепла от тела человека в окружающую среду, установить возможность развития перегрева или охлаждения организма и рекомендовать соответствующие мероприятия по улучшению микроклиматических условий или организации труда и отдыха.

При определении теплового баланса используют расчетные и экспериментальные методы исследования. Наибольшее распространение получил расчетный метод. Определив теплоотдачу организма испарением, конвекцией и радиацией (излучением), зная теплопродукцию, можно рассчитать тепловой баланс:

Q = M ± R ± СИ, (1)



 

где Q – величина задержанного в организме или потерянного тепла, Вт; R – теплоотдача радиацией, Вт; М – величина теплопродукции человека, Вт; С – теплоотдача конвекцией, Вт; И – теплоотдача испарением, Вт.

Путем радиации R и конвекции С может происходить либо отдача тепла организмом (величина со знаком минус), либо его получение (величина со знаком плюс). Теплоотдача испарением – величина, всегда имеющая знак минус, так как отражает тепловую энергию, отдаваемую организмом на испарение влаги (пота). Для проведения расчета необходимо предварительно определить:

– массу тела человека, кг;

– площадь поверхности тела человека Sтел, участвующей в теплообмене, м2;

– температуру поверхности тела tп,°С;

– потери в массе за счет потоотделения, г/мин;

– параметры микроклимата и температуру окружающих стен tст, °С.

Площадь поверхности тела Sтел определяют по графику (рис. 5) в зависимости от массы тела и роста.

При комфортных условиях температура поверхности тела находится в пределах 30-31 °С (комфортное ощущение). При неблагоприятных условиях микроклимата, например при высокой температуре воздуха, температура поверхности тела tп может повышаться от 31 до 35,5 °С.

При воздействии низких температур воздуха температура поверхности тела снижается относительно значений при комфортных условиях на 10 °С и более (дискомфортное теплоощущение).

Параметры микроклимата определяют описанными выше методами и приборами.

Температуру окружающих стен tст определяют специальным прибором –термощупом или обычным термометром. Обычно такая температура на 1-5 °С меньше температуры воздуха tв.

Располагая перечисленными данными, можно рассчитать теплоотдачу конвекцией (С), радиацией (R) и испарением (И).

Теплоотдача конвекцией:

(2)

 

, (3)

где V – скорость движения воздуха, м/с.

Теплоотдача радиацией:

(4)

Теплоотдача испарением:

И = 40,82 · П, (5)

где П – максимальное количество пота, которое может испариться с поверхности тела человека в данных условиях, г/мин:

(6)

где Рmах – максимальное напряжение водяных паров, определяется при температуре поверхности тела tп и 100 % относительной влажности (табл. 3), Рабс – абсолютная влажность воздуха (или давление водяного пара), определяется по той же таблице 3 при температуре воздуха в помещении tв и фактической относительной влажности, %.

 


20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

                     
2,0

2,1

 
2,2

 
2,3

                   
1,9

           

               
1,7

1,8

             

             
1,6

                 

           
1,4
1,5

                   

     
1,2

1,3

                       

     
1,1

                       

 
0,9

1,0

                           

0,8

 

                               

                               
Масса, кг

 

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Рис. 5. Номограмма для определения площади поверхности тела (м2) по массе (кг) и росту (см)

 

Таблица 3

Напряжение водяных паров в воздухе (Па) при различной влажности

Температура воздуха или поверхности тела, °С Относительная влажность, %

Теплопродукция тела человека зависит от тяжести выполняемой работы и температуры окружающей среды. Теплопродукция определяется по таблице 4.

Тепловой баланс может быть нулевым, положительным, отрицательным. Нулевое значение Q связано с сохранением теплового равновесия между теплопродукцией и теплоотдачей. Положительная или отрицательная тепловая нагрузка (накопление или дефицит тепла) говорят о напряжении процессов терморегуляции и возможности развития перегрева или переохлаждения.

Порядок выполнения работы

1. Изучить методические указания к лабораторной работе.

2. Подготовить приборы для измерения параметров микроклимата к работе (увлажнить психрометр).

Таблица 4

Теплопродукция организма человека в зависимости от категории работы и

температуры окружающей среды

Температура воздуха и стен, °С Теплопродукция, Вт Температура воз-духа и стен,°С Теплопродукция, Вт
Легкая работа Работа средней тяжести
180,03 332,85
186,03 334,94
177,24 355,18
197,47 360,06
205,15 352,38
Тяжелая и очень тяжелая работа
736, 87 501,71
651,74

 

3. Определить категорию работ по индивидуальному заданию, период года взять в соответствии с реальными погодными условиями.

4. Определить фактические параметры микроклимата на данном рабочем месте. Вывести класс условий труда по основным параметрам микроклимата (температура, относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха) в соответствии с Р 2.2.2006 (выписку взять у преподавателя).

5.Занести результаты измерений в протокол (табл. 5).

6.Рассчитать тепловой баланс организма человека для фактических параметров микроклимата и оценить изменения в путях теплоотдачи организма по сравнению с нормой.

7.По результатам измерений и расчетов сделать выводы о состоянии метеорологических условий на данном рабочем месте.

8.В соответствие с классами вредности и особенностями терморегуляторных процессов работника (по тепловому балансу) предложить мероприятия по оптимизации параметров микроклимата на рабочем месте.

9. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица 5

Протокол результатов измерений параметров микроклимата

на рабочем месте (название рабочего места)

 

Период года Категория работ фактические допустимые оптимальные
Т,°С р, % V, м/с Т,°С р, % V, м/с Т,°С р, % V, м/с
                     
Класс условий труда       - - - - - -

Контрольные вопросы

 

1. Какие нормативные документы регламентируют порядок оценки рабочего места по параметрам микроклимата.

2. Какие параметры микроклимата нормируются?

3. На каком основании выбирается категория работ?

4. Какие способы передачи тепла от тела в окружающее пространство Вам известны?

5. Как с помощью психрометра определить влажность воздуха?

6. Какие переменные входят в уравнение теплового баланса?

7. В каких случаях нарушается теплоотдача испарением?

8. Какие мероприятия вы можете предложить, если на рабочем месте зарегистрированы следующие условия: вредный класс по скорости движения воздуха (сквозняк) и по температуре (выше допустимых значений)?


Лабораторная работа 2






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.