Виды теплоотдачи. Теплоотдача процесс отдачи тепла организмом человека осуществляется теплопроводностью кондукцией конвекцией проведением радиацией излучением дыханием и испарением пота и влаги в легких.
Некоторое количество тепла затрачивается на нагревание пищи и воды во время пищеварения, нагревание воздуха в легких. Теплообмен человека при выполнении различных видов физической работы значительно меняется, например, значительно увеличиваются теплопотери испарением.
Теплопроводность Теплопроводностью кондукцией осуществляется теплопередача от поверхности тела человека к соприкасающимся с ним твердых твердым предметам или материалам внешней среды. Перенос тепла в этом случае происходит по Закону Фурье Qконд. K F t1 - t2 ккалч, где Qконд. отдача тепла кондукцией F поверхность соприкосновения человека с предметом, м2 t1 температура поверхности тела, 0С t2 температура поверхности тела соприкосновения, 0С K коэффициент теплопередачи, равный.
K 1УдбТК Удбвозд. ккалм2 ч град, где б коэффициент теплопроводности, ккалм ч град д толщина пакета одежды, м. Теплопередача кондукцией через воздух составляет очень незначительную величину, так как коэффициент теплопроводности неподвижно воздуха равен 0,00083 ккалсм сек ч град. Конвекция Конвекцией осуществляется передача тепла с поверхности тела или одежды человека движущемуся около него воздуху.
В общем балансе теплопотерь теплопередача конвекцией составляет значительную долю свыше 25-30. Для расчетов теплоотдачи конвекцией можно использовать уравнение Н.К.Витте, основанное на учете охлаждение кататермометра и установленных при этом эмпирических постоянных величин C1 0,10 0,5 vv П ТВ - ТП для v 0,6 мсек C2 0,12 0,273 vv П ТВ - ТП для v 0,6 мсек, где С1, С2 теплоотдача конвекцией v скорость движения воздуха, мсек П поверхность тела человека, участвующая в теплообмене, м2 Тв температура воздуха, 0С Тп температура средняя поверхности кожи, 0С. Радиация излучение Теплоотдача радиацией это передача тепла в форме лучистой энергии с поверхности тела человека на окружающие поверхности, имеющее более низкую температуру, или в окружающее пространство.
Количество тепла, отдаваемого излучением, зависит от температуры поверхности тела одежды, температуры окружающих тело стен и поверхностей, их способности излучать тепло, величины площади тела и окружающих поверхностей, расстояния и взаимного расположения тела и окружающих его поверхностей.
Теплоотдача излучением в состоянии покоя человека составляет 43-50 всей потери тепла. Излучение человеческого тела характеризуется длиной волны от 5 до 40 мк с максимальной длиной волны от 5 до 40 мк в 9 мк, а кожа человека поглощает инфракрасные лучи как абсолютно черное тело. Количество тепла, излученного единицей поверхности тела в единицу времени, определяется по закону Стефана-Больцмана, справедливого только для абсолютно черного и серого тел Qрад C Fизл 273-tn1004 - 273tо1004 ккалч, где с коэффициент взаимной радиации, ккалм2 ч град Fизл излучающая поверхность тела человека, м2 tп температура поверхности тела и одежды, 0С to температура окружающих поверхностей, 0С. Этот закон показывает, что интенсивность излучения резко возрастает с повышением температуры поверхности тела. В помещении теплоотдачу радиацией определяют по формуле Н.Витте QР 0,093 П ТСТ - ТТ ккалмин, где Qр теплоотдача радиацией, ккалмин П поверхность тела человека, м2 Тст температура стен Тт средневзвешенная температура тела. В теплообмене человека конвекцией и радиацией принимает участие в среднем 75 всей поверхности тела. Испарение с поверхности тела человека При испарении пота у организма человека отнимается тепло, являющееся скрытой теплотой парообразования.
Процесс теплоотдачи испарением с поверхности кожи и легких человека в условиях комфорта составляет 23-29 всей теплоотдачи.
Количество тепла, отдаваемого с поверхности тела испарением, определяется уравнением Qn бB W F PK - PB ккалч, где WF часть поверхности тела, покрытая потом, м2 W коэффициент увлажнения кожи 0,2-1 PК парциальное давление водяного пара в насыщенном воздухе, мм рт.ст. над кожей PB парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, мм рт. ст. бB коэффициент перехода тепла во внешнюю среду при испарении пота ккалм2 ч мм, для одетого человека бB 1,25К, где К коэффициент теплопередачи, для неодетого бB 10,45 8,7v, где v скорость воздуха.
Как видно из уравнения, количество испаряющегося пота зависит от скорости движения воздуха, величины поверхности тела, покрытой потом, и от разности парциальных давлений Pk - PB которая меняется в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха.
Интенсивность выделения водяных паров с поверхности кожи человека резко возрастает и при интенсивной мышечной деятельности человека. При приближенных расчетах считают, что количество тепла, отдаваемого с поверхности кожи испарением, в основном зависит от количества испаренной влаги и от температуры кожи. Теплоотдача в процессе дыхания нагревание воздуха и испарение влаги Количество тепла, отдаваемого телом человека на нагревание воздуха в легких, зависит от количества прошедшего воздуха и его температуры при входе и выходе.
А количество тепла, отдаваемого на испарение влаги, зависит от количества воздуха, прошедшего через легкие при дыхании и от содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.
Оно определяется по формуле Q 0,001 mp, где р удельная теплота испарения воды, ккалч m количество влаги, испаренной в легких за 1ч, ккалч определяемое разностью содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. 1.3.