WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
Министерство образования Российской Федерации.

Ивановская государственная текстильная академия.

Кафедра конструирования швейных изделий.

Методические указания к выполнению контрольных заданий по курсу “Гигиена одежды” для студентов специальности 280900 дневного и заочного факультетов.

Иваново 2000 УДК 687. 012 - 06 Настоящие методические указания предназначены для студентов специальности 280900 выполняющих контрольную работу по курсу “Гигиена одежды”.

Задание включает проведение расчетов теплозащитных свойств пакетов одежды, формирование структуры пакетов и определение величин прибавок на толщину по основным конструктивным поясам одежды.

Составитель канд. техн. наук доцент Б.П.Куликов.

Научный редактор канд. техн. наук доцент Ю.А. Костин.

Редактор Т.В. Лукьянова.

Корректор Т.В. Белова.

_ Редакционно- издательский отдел Ивановской государственной текстильной академии.

Участок оперативной полиграфии ИГТА 153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.

2 Тема контрольной работы.

Расчет величин прибавок на толщину пакета одежды, обеспечивающей комфортное тепловое состояние человека.

1. Цель работы.

Освоение методики проведения расчетов теплозащитой одежды по условиям обеспечения теплового комфорта и определение величин прибавок на толщину пакета одежды на основных конструктивных поясах.

2. Содержание работы.

Настоящая контрольная работа включает:

- изучение теоретических основ выполнения работы;

- анализ исходных данных для проведения расчетов;

- проведение расчетов теплозащитных свойств пакета одежды (ТЗС) на участках туловища, плеч, бедер с учетом открытых и закрытых одеждой участков тела;

- формирование структуры пакетов одежды по названным участкам тела;

- сравнительный анализ теплозащитных свойств сформированных пакетов данных о ТЗС полученных расчетным путем;

- определение суммарной толщины пакетов и расчет величин прибавок на толщину по названным участкам.

Замечание:

Студенты выполняющие работу с одеждой поясной проводят расчет прибавок по линиям обхватов талии, бедер и бедра.

Студенты выполняющие работу с плечевой одеждой проводят расчет прибавок по линиям обхватов груди, талии, бедер, плеча.

3. Контрольные вопросы к работе.

1. Какова структура уравнения баланса тепла организма человека 2. Как проявляются воздействия внешних факторов на человека 3. Какова доля основных радиационно-конвективных теплопотерь в общих потерях тепла человеком 4. Какие факторы влияют на изменение теплопродукции человека 5. Как осуществляется регулирование теплообразования в организме человека 6. Как осуществляется регулирование теплоотдачи с поверхности тела человека 7. Что называется общим обменом 8. Что такое основной обмен 9. Основные пути теплообмена человека с окружающей средой.

10.Каковы исходные данные для расчета теплозащитной одежды 11.В чем состоят особенности теплового расчета одежды 4. Используемая литература.

4.1 Колесников П.А. Основы проектирования теплозащитной одежды.-М.:

Легкая индустрия. 1971. -109 с.

4.2 Михеев М.А. и Михеева И.М. Теплопередача.-М.: Энергоиздат,1950.-205с 4.3 Вадковская Ю.В. и др. Климато-физиологическое обоснование районирования СССР для целей гигиены одежды. В кн. Вопросы прикладной климатологии. /Вадковская Ю. В., Рапопорт К. А., Чубуков Л. А., Фельдман Я.И., Л., 1960. - с. 120-131.

4.4 Делль Р.А., Афанасьева Р.В., Чубарова Э.С. Гигиена одежды.-М.:

Легпромбытиздат, 1991.-160 с.

4.5 Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача.-М.:

Энергия, -1965. - 438 с.

4.6 Янкелевич В.И. Расчет теплового сопротивления воздушных прослоек в воздухопроницаемой одежде. - Известия вузов: Технология текстильной промышленности, 1971, №2, с. 111-115.

4.7 Куликов Б.П., Шингарев Р.В., Стебельский М.В. Проектирование одежды с заданной теплозащитной способностью. Текст лекций. Иваново, 1984, 47 с.

4.8 Янкелевич В.И. Перенос тепла через воздухопроницаемые материалы. – Известия вузов: Технология текстильной промышленности, 1971, №1, с.104-108.

4.9 Афанасьева Р.Ф. Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода. – М. : Легкая индустрия, 1977. – 136 с.

5. Теоретические основы работы.

Комфортное тепловое состояние человека в общем случае определяется состоянием динамического равновесия, при котором количество вырабатываемого организмом тепла и количество тепла отдаваемого им в окружающую среду равны, т.е.

М=Q, (5.1) где М- теплопродукция организма человека; Вт;

Q- общие теплопотери, Вт.

Балансовое уравнение 5.1 для нормальных условий функционирования организма человека можно записать следующим образом:

М= Qконв. + Qрад. + Qисп. + Qдых. + Lмех., (5.2) где М - теплопродукция организма, создающаяся за счет протекания в нем сложных биологических процессов, Вт.;

Qконв. - конвективные потери тепла с поверхности тела, Вт.;

Qрад. - радиационные потери тепла с поверхности тела, Вт.;

Qисп. - потери тепла на испарение влаги со слизистых оболочек дыхательных путей и с поверхности тела, Вт.;

Qдых. - потери тепла на нагрев воздуха при дыхании, Вт;

Lмех. - мощность, затрачиваемая при выполнении человеком мышечной (механической) работы, Вт.

При изменении теплофизических условий окружающей среды, а также при различном характере жизнедеятельности человеческого организма, который в данном случае определяется величиной Lмех., изменяются и отдельные составляющие расходной части теплового баланса (такие, как Qконв., Qрад., Qисп., Qдых.), а следовательно, за счет срабатывания системы терморегуляции организма соответствующим образом изменяется и теплопродукция организма. Однако возможности этой системы, особенно в условиях, когда температура окружающей среды значительно ниже нормальной температуры тела человека, далеко не безграничны. В какой-то момент система терморегуляции перестает справляться со своими функциями и для человеческого организма, наступают дискомфортные условия, которые в итоге могут принять угрожающий характер для самого существования человека.



В этом случае становятся необходимой так называемая теплозащитная одежда, с помощью которой за счет изменения величин в основном Qконв.

и Qрад. можно даже в очень суровых условиях существования обеспечить относительный комфорт для человеческого организма.

Таким образом, для правильного выбора характера теплозащитной одежды необходимо, в первую очередь, из теплового баланса человеческого организма, составленного для заданных конкретных условий его жизнедеятельности и заданных теплофизических характеристик окружающей среды, определить оптимальную по условиям комфорта суммарную величину основных потерь тепла - потерь на конвекцию и радиацию с поверхности тела человека.

Qосн.= Qконв.+ Qрад.=М-(Qисп.+Qдых.+Lмеx.), (5.3) Рассмотрим далее методы ориентировочной оценки отдельных составляющих, стоящих в правой части теплового баланса, которые в настоящее время используются в инженерной расчетной практике при проектировании теплозащитной одежды человека.

Наибольшие практические трудности встречаются в настоящее время при оценке величины общей теплопродукции организма М. Для оценки этой величи ны, физиологами проводятся специальные эксперименты при мышечной работе разной интенсивности.

Величины Qисп. и Qдых. также можно определить экспериментальным путем. Статистическая обработка многочисленных опытных данных показала, что с достаточной для расчетной практики точностью эти величины для условий комфорта человека можно выражать как функции от величины общей теплопродукции организма человека при данных условиях его жизнедеятельности.

Qисп.= xМ и Qдых.= уМ, (5.4) где x= 0,20- 0,29 (в среднем 0,25), а у= 0,01- 0,11 в зависимости от расчетной средней температуры окружающего воздуха.

По аналогии можно выразить и Lмех.=f (M), а именно:

Lмех.=zM, (5.5) где величина Z<1 и зависит от интенсивности выполняемой человеком мышечной работы.

С учетом вышеизложенного, балансовое уравнение: 5.3 приобретает вид;

Qосн=Qконв+Qрад=(1-x-y-z)М (5.6) Величины основных потерь Qконв и Qрад, стоящих в левой части балансового уравнения 5.6 и не зависящие практически от величины М, можно выразить аналитически уже на основе закономерностей из классической теории теплопередачи.

Так, например, для поверхности тела человека, незащищенной одеждой, эти величины легко подсчитываются по уравнениям:

расч ср Qконв= конвFm(t -t ) (5.7) в к расч tк + 273 4 tрад + 273 ср Qрад = СпривFm, (5.8) 100 где конв - конвективный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 оС);

сприв - приведенный коэффициент излучения системы (коэффициент взаимной радиации), Вт/(м2 оС4);

ср tк - средневзвешенная температура поверхности тела, оС;

расч t рад - так называемая расчетная радиационная температура поверхностей участвующих в теплообмене (стен зданий, предметов окружающих человека, которая отличается от температуры окружающего воздуха, оС.

В общем случае расч tрад = tв ±, причем знак «минус» берут в том случае, когда человек находится в помещении, знак «плюс» – когда он находится на открытом воздухе.

Fm - площадь поверхности тела человека или одежды, м2.

Площадь поверхности тела в зависимости от роста и веса может быть определена по таблице 1 (см. приложение).

Очень часто в расчетной практике пользуются понятием условного коэффиусл циента теплопередачи рад, при помощи которого расчетную формулу 5.можно привести к виду, аналогичному виду формулы 5.7, а именно:

усл расч рад Fm (t ср -t в ) Qрад= (5.9) к Очевидно, здесь расч tк + 2734 t рад + ср сприв 100 усл = рад ср, (5.10) tк - tврасч В этом случае через одну и ту же температурную разность можно выразить сразу сумму потерь на радиацию и конвекцию.

ср расч Qосн.=(конв.+ рад.) Fm(t - t в ) (5.11) к или в наиболее общем виде ср расч Qосн=общ. Fm(t - t ) ; (5.12) в к общ=конв+рад. (5.13) где общ. - общий коэффициент теплоотдачи на поверхности тела человека, Вт/(м2.оС).

Очень часто вместо величины ОБЩ. на практике пользуются обратной величиной, которую именуют термическим сопротивлением общей теплоподачи.

Rо = общ, (5.14) В этом случае формула 5.11 приобретет иной вид:

ср Q = Fm(tк - tврасч) осн, (5.15) Rо Все вышеприведенные зависимости, в том числе и наиболее общая из них зависимость 5.15 относятся, к телу человека незащищенному одеждой.

Если же оно будет защищено одеждой, то эти зависимости, оставаясь в своей сущности теми же самыми, лишь несколько усложнятся, так как теплопереход через теплозащитные слои одежды будет связан уже не только с радиационной и конвективной теплоотдачей на поверхности тела (одежды), но и с движением тепла через толщину пакета одежды, которое подчиняется законам теплопроводности.

С теплотехнической точки зрения теплозащитная одежда человека представляет собой теплоизоляционный слой, снижающий основные теплопотери с поверхности тела в окружающую среду. Причем в общем случае одежда имеет многослойную конструкцию.





Каждый отдельный слой ткани (или тканеподобного материала) в пакете одежды имеет различную толщину и обладает различными теплозащит ными свойствами. Кроме того, между каждым отдельным слоем материала, входящим в пакет, всегда имеются воздушные прослойки различного вида и толщины, которые сами по себе являются теплозащитным элементом и потому должны рассматриваться совокупно с другими слоями пакета.

Поскольку передача тепла через отдельные слои пакета одежды (включая относительно тонкие воздушные прослойки) совершается по закону теплопроводности, то их теплоизоляционный эффект удобнее всего на практике оценивать величиной термического сопротивления теплопроводности i R = (5.16) i, где i - расчетная толщина соответствующего слоя, входящего в пакет, м;

i - коэффициент теплопроводности этого слоя, Вт/(м. оС).

При этом нужно отметить, что для воздушных прослоек, где помимо теплопроводности всегда имеет место параллельно идущая радиационная и конвективная теплопередача, коэффициент теплопроводности имеет условный характер и поэтому его часто называют эквивалентным коэффициентом теп лопроводности воздушной прослойки экв.

Таким образом, общее термическое сопротивление теплопроводности для сложного пакета одежды можно выразить так:

в тк Rобщ = = Rтк + Rв, + (5.17) тк =1 вэкв i= где n- число слоев ткани в пакете;

m- число воздушных прослоек в пакете.

С учетом вышеизложенного теперь можно уже записать аналитическое выражение для Qосн. в случае, когда тело человека защищено одеждой ср Fm(tк - tврасч ) Q = Rобщ + Rо осн или ср Q = Fm(tк - tврасч) осн, (5.18) Rсум где Rсум.=(Rобщ+Rо) - суммарное термическое сопротивление при теплообмене человеческого организма, защищенного одеждой, с окружающей средой.

Таким образом, для расчета Qосн.=Qконв.+Qрад. в инженерной практике пользуются либо формулой 5.15 - для не защищенных одеждой участков поверхности тела человека, либо формулой (5.18)- для участков поверхности тела, защищенных одеждой.

При этом необходимо иметь в виду, что под величиной Fm в рассматриваемых случаях нужно соответственно понимать участки поверхности тела, незакрытые одеждой (например, поверхность лица или поверхности кисти рук и части ног в относительно теплые периоды года) и закрытие ею. Кроме тоср го, нужно также иметь в виду, что величины t в этих двух случаях к должны быть соответственно рассчитаны для частей поверхности тела, незакрытых одеждой. Более того, современное состояние вопросов проектирования и расчета теплозащитной одежды, закрывающей туловище, голову, руки, ноги требуют проведения расчетов с учетом различия в распределении по каждому из этих участков таких величин, как tк, Qконв. и Qрад.

Данные (ориентировочные) о локальном распределении tк по отдельным, характерным участкам поверхности тела человека, а также данные об “удельном весе” поверхностей этих участков в общей площади поверхности тела человека приводятся в таблице 2 (см. приложение).

Совершенно очевидно, что практическое использование в инженерных расчетах вышеназванных формул 5.7, 5.9, 5.11, 5.12, 5.18 возможно лишь при условии, если такие теплофизические коэффициенты, как конв., рад., m., в.экв. будут известны или могут быть получены на основе каких-то дополнительных соотношений.

Величина конв. зависит главным образом от скорости движения воздуха, омывающего поверхность тела человека или его одежды.

В практически наиболее часто встречающемся диапазоне изменения скорости ветра от 0.2 до 10 м/с конв. можно определить по эмпирической формуле расч конв=11.2 V в (5.19) расч где V - расчетная скорость движения воздуха (ветра), м/с.

в Для спокойного воздуха, когда Vв< 0.2 м/с, в ориентировочных расчео тах с достаточной точностью можно принимать конв. = 4.0 Вт/(м2 С).

Величина m изменяется в зависимости от ткани, ее волокнистого состава, структуры и некоторых других факторов. В каждом отдельном случае она, строго говоря, должна определиться экспериментально. Однако при ориентировочной оценке этой величины для различных материалов, использующихся при изготовлении одежды, можно пользоваться данными, приведенными в таблице 3 (см. приложение). На основе данных о толщине соответствующих тканей, взятых из этой же таблицы, можно рассчитать и значение Rm для каждого вида ткани.

Из классической теории теплообмена известно, что величина рад. является функцией так называемой радиационной температуры, характеризующей условия протекания радиационного теплообмена между поверхностями двух тел (в данном случае, между поверхностью тела человека и поверхностями окружающих его предметов), а также от приведенной степени черноты системы из этих двух тел. В расчетной практике для нахождения величины рад. в практически встречающемся диапазоне изменения радиационной температуры от -30 до +50 С, можно пользоваться эмпирической формулой.

расч t + рад = 5,рад прив, (5.20) где прив. тела, одежды - приведенная степень черноты системы, примерно равная степени черноты поверхности тела или одежды, которая может быть ориентировочно принята в пределах 0.80 0.или взята из табл. 3 (см. приложение).

В ориентировочных расчетах с достаточной точностью можно также принимать непосредственно рад =5.51 Вт/(м2. 0С) для поверхности любой одежды и обнаженных участков тела человека.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.