Гигиена труда

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Изучение материалов и конструкции специальной одежды

Цель работы:

1. Изучить классификацию специальной одежды по нормативной документации.

2. Определить требования к специальной одежде, согласно нормативной документации.

3. Изучить свойства материалов, применяемых для производства специальной одежды.

4. Ознакомиться с особенностями технологии обработки отдельных узлов одежды.

5. Изучить влияние конструктивных решений одежды и свойств материалов на ее физиолого-гигиенические свойства.

Оборудование и материалы: альбомы образцов текстильных материалов, каталоги образцов специальной одежды, нормативно-техническая документация на изготовление специальной одежды.

Краткая теория

1.1 Классификация спецодежды, ее виды и основные требования

Основное назначение специальной одежды заключается в обеспечении надежной защиты здоровья человека от различных неблагоприятных факторов производственной среды, при этом должно сохраняться нормальное функционирование организма и работоспособность человека, предохранять от воздействия вредных производственных факторов; не оказывать общетоксического кожнораздражающего воздействия; быть износостойкой и эстетичной.

Специальная одежда является основным, а во многих случаях и единственным средством защиты от холода работающих вне производственных помещений. По видам специальная одежда подразделяется на: тулупы, пальто, полупальто, полупальто, полушубки, плащи, халаты, костюмы, куртки, брюки, комбинезоны, полукомбинезоны, фартуки, жилеты, платья, блузы, юбки. По способу защиты средства индивидуальной защиты ног подразделяются на: специальную обувь, щитки. По видам специальная обувь подразделяется на: сапоги, ботинки, туфли, бахилы, боты и др. По видам средства индивидуальной защиты рук подразделяются на рукавицы, перчатки, полуперчатки, напульсники, нарукавники и др. По характеру применения средства индивидуальной защиты рук и ног подразделяются на средства индивидуальной защиты однократного и многократного применения. Эти виды специальной одежды могут применяться как отдельно, так и в сочетании друг с другом.

Классификация специальной одежды представлена в таблице 1.1

Т а б л и ц а 1.1 - Классификация специальной одежды по защитным свойствам и ее маркировка

Наименование группы	Наименование подгруппы	Обозначение
		спец. одежда	спец. обувь
От механических воздействий	- От проколов, подрезов -От истирания -От вибрации	Мп Мл -	Мп Мл Мв
От скольжения	-От скольжения по обледеневшим поверхностям -От скольжения по мокрым, загрязненным поверхностям	- -	Сл См
От повышенных температур	-От повышенных температур, обусловленных климатом -От теплового излучения -От открытого пламени -От искр, брызг расплавленного металла -От контакта с нагретыми поверхностями ниже 40оС -От контакта с нагретыми поверхностями от 40оС до 100оС	Тк Тл То Тр - Тп100	Тк Тл То Тр Тн -
От пониженных температур	-От пониженных температур - От пониженных температур до-20оС -От пониженных температур воздуха и ветра	Тн Тн20 Тнв	- - -
От радиоактивных загрязнений и рентгеновских излучений	- От радиоактивных загрязнений -От рентгеновских излучений	Рз Рн	Рз -
От электрического тока, электростатических зарядов и полей, электрических и электромагнитных полей	-От электрического тока напряжением до 1000 В -От электростатических зарядов и полей -электрических полей -электромагнитных полей	- Эс Эп Эм	Эн Эс Эп Эм
От нетоксичной пыли	-От пыли стекловолокна, асбеста -От мелкодисперсной пыли	Пс Пм	Пс -
От токсичных веществ	-От твердых токсичных веществ -От жидких токсичных веществ -От аэрозолей токсичных веществ	Ят Яж Яа	Ят Яж -
От воды и растворов нетоксичных веществ	-Водонепроницаемая -Водоупорная -От растворов ПАВ	Вн Ву Вп	- - -
От растворов кислот	-От кислот концентрацией выше 80% -От кислот концентрацией от 50-80%	Кк К80	Кк К80
От щелочей	-От раствора щелочей	Щр	-
От органических растворителей, в том числе лаков и красок	-От ароматических веществ -От неароматических веществ	- -	Оа Он
От нефти, нефтепродуктов, масел, жиров	-От сырой нефти -От продуктов легкой фракции -От нефтяных масел и продуктов тяжелой фракции -От растительных и животных масел и жиров	Нс Нл Нм Нж	Нс - Нм Нж
От общепроизводственных загрязнений	-	З	З
От вредных биологических факторов	-От микроорганизмов -От насекомых	Бм Бн	Бм Бн
От статических нагрузок	-	-	У
Сигнальная	-	Со	-

1.2 Маркировка специальной одежды

Каждая группа имеет своё обозначение (маркировку), которое указывается на спецодежде. Например, группа - спецодежда для защиты от механических воздействий; подгруппа - от истирания - имеет обозначение Ми, от проколов, порезов - Мп и т.д.

Маркировка должна быть нанесена непосредственно на изделие или на этикетку, прикрепленную к изделию, прикреплена таким образом, чтобы быть хорошо видимой и читаемой, устойчивой к чистке и стирке, должна выдерживать соответствующее число чисток и стирок.

1.3 Номенклатура показателей качества специальной одежды

Специальная одежда должна сохранять свои защитные гигиенические и эксплуатационные свойства в течение всего срока эксплуатации при соблюдении условий ее применения и ухода за ней. Защитная одежда должна изготавливаться согласно нормативно-технической документации. Номенклатура показателей защитных свойств определяется комплексом вредных производственных факторов, которые действуют на организм рабочего в ходе выполнения производственного процесса. К специальной одежде предъявляют сложный комплекс требований: защитных, эргономических, эксплуатационных, эстетических. Обеспечение необходимых свойств зависит и от используемых материалов, и от конструктивного исполнения. Поэтому при создании специальной одежды необходимо руководствоваться определенными требованиями, учитывающими весь комплекс показателей качества и назначения.

Общие показатели качества спецодежды представлены в таблице 1.2

Т а б л и ц а 1.2 - Общие показатели качества спецодежды

Наименование группы показателей	Наименование показателей качества
Физико-химические показатели	Разрывная нагрузка шва, [H]
Эргономические показатели Гигиенические показатели	Масса изделия, [кг] Воздухопроницаемость, [дм3/м*с] Жесткость шва, [мH]
Физиологические показатели	Допустимое время для непрерывного пользования, [ч]
Антропометрические показатели	Соответствие специальной одежды размерам человека
Показатели надежности	Срок службы, [день, месяц, год]
	Устойчивость к стирке, химчистке, [балл]
Показатели транспортабельности	Масса упаковочного места, [кг] Температура и влажность воздуха при транспортировке и хранении, [оС], [%]
Художественно-эстетические показатели	Силуэт, [балл] Внешний вид, [балл] Качество отделки, [балл]

1.4 Свойства материалов специальной одежды

Защитные, эксплуатационные и гигиенические свойства одежды во многом определяются конструкцией пакета одежды и свойствами материалов, входящих в его состав. Количество и состав слоев может изменяться в зависимости от конкретных климатических условий эксплуатации, категории выполняемой работы. Каждый слой такого пакета выполняет определенные функции, а материалы, состоящие пакет, должны удовлетворять определенным техническим требованиям.

Подбор соответствующих материалов верха, подкладки и конструкторско-технологических решений позволяет создать специальную одежду, надежно защищающую от вредных производственных факторов окружающей среды.

Больше влияние на защитные функции специальной одежды оказывает выбор материала верха для ее изготовления. Ее основное назначение состоит в защите от воздействия внешней среды как работающего, так и пакета одежды.

Ткани для специальной одежды в зависимости от защитных свойств подразделяются на следующие группы:

-от воды,

-от механических воздействий,

-для защиты от кислот,

-для защиты от щелочей,

-для защиты от повышенных и пониженных температур,

-для защиты от радиоактивных веществ,

-для защиты от пыли,

-для защиты от нефти, масел,

-для защиты от вредных биологических факторов.

К общим обязательным показателям качества тканей относят плотность по основе и утку, поверхностную плотность, разрывную нагрузку, стойкость к истиранию, стойкость окраски, состав сырья, гигроскопичность, жесткость, художественно-колористическое решение, срок сохранности. Специализированные показатели качества зависят от группы защиты, для которых предназначена данная ткань или материал.

При использовании материалов для специальной одежды их гигиенические свойства могут противоречить защитным. В этом случает в обязательном порядке обеспечиваются защитные, а гигиенические регулируются временем эксплуатации одежды и режимом отдыха.

Смесовые ткани выпускают с различной поверхностной плотностью и соотношением хлопковых и полиэфирных волокон. При этом натуральные волокна обеспечивают тканям высокие гигиенические свойства, полиэфирные - позволяют повысить прочностные показатели. Тканям придают различные виды отделок, пропиток, наносят различные покрытия для улучшения защитных и придания дополнительных свойств. Для специальной одежды используются х/б, смешанные, синтетические ткани, а так же ткни с пленочным покрытием, специальной пропиткой, многослойные материалы на текстильной основе.

1.5 Определение влияния конструктивных решений специальной одежды на ее физиолого-гигиенические свойства.

Создание нормального микроклимата непосредственно вокруг тела человека, обеспечение его нормального теплового состояния, защита от неблагоприятных факторов внешней среды и вредных производственных воздействий во многом определяются конструкцией одежды и техническими параметрами пакета ее материалов.

Теплозащитные функции специальной одежды регулируются в соответствии с изменением параметров окружающей среды путем применения многослойных утеплителей, пристегивающихся к основной ткани, различных вентиляционных устройств.

Защиту от ветра обеспечивают специальные клапаны по линии застежки куртки и брюк, капюшон, напульсники, конструктивные элементы, защищающие лицо. Для регулирования ширины куртки и брюк в талии, по низу рукавов, брюк применяются хлястики, эластичные ленты и др.

Спецодежда для защиты от вредных жидких факторов должна иметь минимальное количество швов, защитные клапаны, планки по линиям застежек, покрой не должен препятствовать стеканию жидкости. Карманы обрабатывают в швах или изготавливают с элементами вход в карман.

К конструктивным элементами обеспечивающим защиту от пыли, микроорганизмов относятся различные манжеты, пояса, напульсники, хлястики, пелерины, эластичные ленты, текстильные застежки.

В спецодежде для защиты от локального воздействия нефти, кислоты, щелочи предусматриваются накладки. Для вентиляции пододежного пространства предусматриваются отлетные кокетки, ластовицы, имеющие специальную конструкцию, щелевидные вентиляционные отверстия с застежкой-молнией и др.

Ход работы:

1. В соответствии с заданием по таблице Е.1 в приложении Е выбрать вариант. Подробно изучить ГОСТ для определенного вида специальной одежды.

2. Представить эскизы моделей специальной одежды заданной группы (вид спереди на фигуре и вид сзади в уменьшенном масштабе, без фигуры)

3. Составить описание внешнего вида, указать рекомендуемые размеры и рост.

4. Определить назначение изделия. Указать маркировку по классификации.

5. Определить по нормативной документации специализированные требования к спецодежде заданной группы.

6. Определить специализированные требования к материалам, фурнитуре, скрепляющим материалам на конкретный вид изделия, согласно нормативной документации. Результаты работы привести в таблице 1.3

7. Определить влияние конструктивных решений специальной одежды на ее физиолого-гигиенические свойства. Выявить особенности конструктивной проработки, уделив внимание факторам, отвечающим за эргономичность конструкции: эргономические параметры, их номенклатура, оригинальные решения конструктивных узлов, силуэт, форма рукава, вид застежки, дополнительные детали (карманы, клапаны и др.) Результаты представить в форме таблицы 1.4.

8. Обосновать особенности технологического решения модели. Представить схемы обработки трех узлов выбранной модели (воротник, борт, карман).

9. Сформулировать вывод о влиянии материалов и конструкции спецодежды на показатели ее свойств.

Внешний вид модели костюма мужского для защиты от нетоксичной пыли представлен на рисунке 1.1, ниже приведено описание его внешнего вида.



Рисунок 1.1 - Внешний вид модели костюма мужского для защиты от нетоксичной пыли

Описание внешнего вида модели

Костюм состоит из куртки, брюк, подкасника и шлема.

Куртка с центральной бортовой застежкой на пуговицы, с внутренним пылезащитным клапаном. Перед с верхним и боковыми накладными карманами с клапанами, застегивающимися на пуговицы. Спинка со средним швом, куртка по линии талии стянута эластичной лентой. Воротник отложной. Рукава втачные однашевные с усилительными накладками в области локтя. Низ рукава стянут эластичной тесьмой. Низ изделия обработан швом вподгибку с закрытым срезом шириной 2, 5 см от края..

Брюки с застежкой на пуговицы с пылезащитным клапаном, внешними накладными карманами и усилительными накладками в области колен, притачным поясом, пятью шлевками и двумя талевыми вытачками на переднем полотнище и двумя талевыми вытачками на заднем полотнище. По низу изделия располагаются напульсники.

Подкасник - шапочка под каску, состоит из двух частей, сзади стянут эластичной лентой.

Шлем на подкладке, состоит из головки и пелерины, по лицевому вырезу стянут тесьмой. Пелерина застегивается на две пуговицы.

По краю бора, воротника, пояса брюк, клапанов карманов куртки проложена отделочная строчка 0, 3 мм. от края. По краю накладных карманов брюк, усилительных накладок на куртке и брюках проложена двойная отделочная строчка на расстоянии 2мм от края.

Влияние конструктивных решений специальной одежды, рассматриваемой в лабораторной работе, на ее физиолого-гигиенические свойства отображено в таблице 1.3; назначение, маркировка и показатели качества костюма мужского для защиты от нетоксичной пыли представлены в таблице 1.4.

Т а б л и ц а 1.3 - Влияние конструктивных решений специальной одежды на ее физиолого-гигиенические свойства

Номер и название стандарта	Внешний вид модели	Обеспечение физиолого-гигиенических свойств
		материалами	конструкцией
ГОСТ 29057-91 Костюмы мужские для защиты от нетоксичной пыли		Для верха костюмов и шлема: молескин гладкокрашеный, мерсеризованный. Для напульсников, подкасника, подкладки шлема: бязь гладкокрашеная Для стягивания спинки по линии талии и рукавов по низу, для стягивания напульсников и подкасника: лента тканая эластичная шириной 18-20мм и 10-12 мм. Для стягивания шлема по лицевому шву: лента отделочная шириной 11-15 мм. Для застегивания куртки, клапанов карманов, брюк, пелерины шлема: пуговицы пластмассовые диаметром 13-17 мм и 17-22 мм. Для изготовления костюмов, подкасника, шлема, обметывания срезов и петель, пришивания пуговиц: нитки армированные швейные 44ЛХ -1,65ЛХ, 65 ЛХ -1.	Куртка: внутренний пылезащитный клапан застежки; карманы с клапанами, застегивающаяся на пуговицы; эластичная лента по линии талии на спинке; усилительные накладки в области локтя на рукавах; низ рукавов обработан эластичной лентой. Брюки: застежка с пылезащитным клапаном; усилительные накладки в области колен; низ брюк с напульсниками. Подкасник: эластичная тесьма на задней части изделия. Шлем: тесьма, расположенная по лицевому вырезу пелерины и застежка пелерины.

Т а б л и ц а 1.4 - Назначение, маркировка, показатели качества специальной одежды

Вид спец-одежды	Назначение спецодежды	Маркировка	Специализированные показатели качества спецодежды и материалов
Костюм мужской для защиты от нетоксич-ной пыли	Обеспечение надежной защиты тела человека от нетоксич-ной пыли	Маркировка костю-мов по ГОСТ 10581 и ГОСТ12.4.1	В зависимости от условий эксплуатации и по соглашению с потребителями допускается изготавливать костюмы: с различными видами. Размерами, количеством и местом расположения карманов, клапанов и усилительных накладок; с различными конструктивными элементами для регулирования по обхвату талии, низа куртки, рукавов, брюк или без них; с различными видами и расположения застежек, с различными вентиляционными отверстиями, отдельными предметами. Требования к изготовлению: Костюмы изготавливают в соответствии с требованиями технологии изготовления специальной одежды. При изготовлении костюмов допускается куртка и брюки без боковых швов, спинка без среднего шва; перед с различными подбортами не более, чем из трех частей с расположением швов в поперечном направлении и не ближе 2 см .от петли; смещение боковых швов куртки до 3 см. в сторону переда ли спинки с соответствующим смещением швов рукавов; верхний воротник со средним швом, а нижний не более, чем из трех частей; надставка в нижней части рукава в направлении нитей основы шириной внизу не менее 3 см., вверху- не более 1/3 ширины рукава; брюки с цельновыкроенным гульфиком и откоском; обтачки низа куртки, рукавов, брюк вместо подгиба; брюки с цельновыкроенным поясом; клинья вверху шаговых швов задних половин брюк в долевом и поперечном направлении шириной по линии среднего шва от 4 до 12 см. длиной по шву притачивания от 8 до 30 см.; надставки и клинья несимметричны; пелерина шлема из двух частей; подкладка пелерины из двух-трех частей. Соединение срезов выполняется стачным, настрочным. Запошивочным швом и швом "взамок". Накладные детали костюмов настрачиваются двумя строчками. По краю бортов, воротника, пояса брюк, клапанов карманов прокладывают отделочные строчки шириной 0,2-0,5 см от края. Низ куртки, рукавов, брюк и нижний срез подкасника обработан швом вподгибку с закрытым срезом шириной 2,5 - 3,0 см., напульсников - 1,5 - 2,0 см. В низ рукавов, напульсников и задней части подкасника прокладывают эластичную тесьму.
			В куртке при настрачивании верхних срезов подборта одновременно притачивают пылезащитный клапан. Располагают его на расстоянии 2-2,5 см от низа. В брюках с внутренней стороны застежки располагают пылезащитный клапан, пристегивающийся к верхнему углу на навесную или прорезную петлю или пуговицу. Петли обметывают: на левом борте куртки - пять на расстоянии 2, 2,5 см. от края, верхнюю - на стойку воротника и нижнюю - на расстоянии 7-8 см. от низа куртки. На правом борте - три на расстоянии 2 см. от края: верхнюю на расстоянии 10-11 см. от шва втачивания воротника, нижнюю - на расстоянии 7 - 8 см. от низа куртки. На гульфике брюк - три петли на расстоянии 1 см От верхнего края и на равномерном расстоянии одна от другой. На клапанах карманов - по одной посередине и на расстоянии 1,5см. от нижнего края. На левом конце пелерины шлема - две на расстоянии 2,0см от края: верхнюю - на расстоянии 2 см. от уступа, нижнюю - 3 см. от низа пелерины. Пуговицы пришивают соответственно расположению петли. Определение сортности костюмов - по ГОСТ 12.4.031. Требования к материалам: Костюмы и средства защиты головы должны изготавливаться из материалов, указанных в таблице 1.3 столбец 3.

На рисунке 1.2 представлены схемы сборки узлов костюма мужского для защиты от нетоксичной пыли.

Выводы: В ходе лабораторной работы № 1 была изучена классификация специальной одежды по нормативной документации, определены требования к специальной одежде, согласно нормативной документации. Изучены свойства материалов, применяемых для производства специальной одежды. Были изучены особенности технологии обработки отдельных узлов одежды и влияние конструктивных решений одежды и свойств материалов на ее физиолого-гигиенические свойства.

2. Показатели теплового обмена человека с окружающей средой

Цель работы: изучение и анализ показателей, характеризующих теплопродукцию и теплоотдачу человека.

Оборудование и материалы: калькулятор, наглядные пособия.

Теоретические основы:

Комфортное тепловое состояние человека в общем случае определяется состоянием динамического равновесия, при котором количество вырабатываемого организмом тепла и количество тепла, отдаваемого в окружающую среду, равны. Тепловой баланс достигается координацией процессов, направленных на выработку тепла в организме (теплопродукции) и его выведение - теплоотдачу. Он осуществляется аппаратом химической и физической терморегуляции человека [1].

Тепловой баланс в общем виде можно описать уравнением:

Q_т.п+Q_т.н=Q_рад+Q_конв+Q_конд+Q_исп.д+Q_{исп.дых}+Q_исп.п+Q_дых.н+Д Q_т.с (1.1)

где Q_т.п - теплопродукция человека, Вт;

Q_{т.н -} внешняя тепловая нагрузка, Вт;

Q_рад - потери тепла радиацией, Вт;

Q_рад - потери тепла конвекцией, Вт;

Q_конв- потери тепла кондукцией, Вт;

Q_исп.д- потери тепла испарением диффузионной влаги с поверхности кожи, Вт;

Q_{исп.дых}- потери тепла испарением влаги с верхних дыхательных путей, Вт;

Q_исп.п- потери тепла испарением выделяемого пота, Вт;

Q_дых.н- потери тепла вследствие нагревания вдыхаемого воздуха , Вт;

ДQ_т.с- потери теплосодержания организма относительно его комфортного уровня ( дефицит или накопление тепла в организме)

Обе части равенства, характеризующие тепловой баланс, (теплообразование и теплоотдача), являются переменным, зависящим как от физиологических, так и от физических параметров.

Энергия, выделяемая в организме в виде тепла (теплопродукция) и обеспечивающая поддержание постоянного уровня температуры тела составляет при физической работе только часть энерготрат Q_э.т. В случае, когда вырабатываемая в организме человека энергия не расходуется на внешнюю механическую работу, она вся практически превращается в тепловую. Например: человек в состоянии относительного физического покоя и выполняющего некоторые виды физической работы (ходьба по ровной местности). Энергия, расходуемая на выполнение внешней работы N, может быть определена [1].

N= з* (Q_э.т -Q_о) (1.2)

где з - термический коэффициент полезного действия;

Q₀ - величина основного обмена, Вт/м² .

Основной обмен- расход энергии в состоянии полного покоя, т.е минимальная активность организма (расслабленные мышцы, отсутствие внешнего раздражителя, натощак, комфортные микроклиматические условия).

Для определения теплопродукции человека, выполняющего физическую работу, необходимо знать его общие энерготраты Q_э.т. , термический коэффициент полезного действия и основной обмен:

Q_т.п=Q_э.т -з * (Q_э.т -Q_о) (1.3)

Радиационный теплообмен - в любых условиях жизнедеятельности человека между ним и окружающими телами происходит теплообмен путем инфокрасного излучения (радиационный теплообмен).человек в процессе своей жизнедеятельности часто подвергается нагревающемуся воздействию инфокрасных излучений с разными спектральными характеристиками : от солнца, нагретой поверхности земли, зданий. Отопительных приборов и т.д.

Излучением человек отдает тепло в случаях, когда температура ограждений , окружающих человека ниже температуры поверхности тела , (холодные стены, стекло и т.д).

При неьольшой разности температур, что практически наблюдаеться в реальных условиях жизнидеятельности человека, уравнение для определения потерь тепла радиацией Q_рад Вт , можно определить:

Q_рад= a_рад*S_рад* (t₁-t₂) (1.4)

где a_рад - коэффициент излучения, Вт/(м²*⁰С);

S_рад - площадь поверхности тела, участвующей в радиационном теплообмене, м^{2 ;}

t₁- температура поверхности тела (одежды) человека, ⁰С;

t_2-- температура поверхности окружающих предметов, ⁰С;

Конвекционный теплообмен- передача тепла конвекцией осуществляется с поверхности тела человека (одежды) движущемуся вокруг него (нее) воздуху.

Различают конвекционный теплообмен свободный (обусловленный разностью температур поверхности тела и воздуха) и принудительный (под влиянием движения воздуха). По отношению к общим теплопотерям в условиях теплового комфорта теплоотдача конвекцией составляет 20-30%. Существенно возрастают потери тепла конвекцией в условиях ветра [1].

Потери тепла конвекцией могут быть определены по уравнению:

Q_конв= a_конв*S_конв* (t_од-t_в) (1.5)

Где a_конв -коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²*⁰С);

S_конв - площадь поверхности тела, участвующей в конвекционном теплообмене, м² (справочная величина);

t_од- температура поверхности тела (одежды) человека, ⁰С;

t_в- температура окружающего воздуха, ⁰С;

Величина a_конв не являеться постоянной\и зависит от ряда переменных факторов: температуры воздуха, формы поверхности тела и его размеров, шероховатости поверхности. Все эти факторы трудно учесть. В знаительной степени учитываеться скорость ветра.

С использованием суммарного значения коэффициента теплоотдачи (a_{рад.конв}) могут быть определены значения радиционно-конвективных теплопотерь (Q_{рад.конв}) [1]:

?Q= (a_конв +a_рад)* S* (t_од-t_в) (1.6)

?Q= a_общ.*S* (t_од-t_в) (1.7)

Кондукционный теплообмен - теплоотдача от поверхности тела человека к соприкасающимся с ним твердым предметам осуществляеться проведением (кондукцией). Потери тепла кондукцией в соответствии с законом Фурье:

Q_конд =л ^(t1-t2) Sф (1.8)

где - Q_конд количество тепла, прошедшего через стенки с площадью S, м² в течении времени ф , Вт;

л- коэффициент теплопроводности пакета материалов одежды, Вт/(м²*⁰С);

t₁- температура внутренней стороны пакета материалов одежды, ⁰С;

t_2--температура наружной (холодной) стороны пакета материалов одежды, ⁰С;

д- толщина пакета материалов одежды, м;

S- площадь поверхности тела, соприкасающейся с твердым предметом

Отдача тепла кондукцией тем больше, чем ниже температура предмета, с которым соприкасается человек, чем больше поверхность соприкосновения, тем меньше толщина пакета материалов одежды.

Для правильного выбора теплозащитной одежды необходимо в первую очередь определить суммарную величину основных потерь тела Q_осн. пренебрегая Q_конд в силу того что площадь соприкосновения мала и условно считая, что внешняя тепловая нагрузка Q_т.н =0, формула (1.1) принимает вид:

Теплоотдача испарением- ванным способом теплоотдачи, особенно при высокой температуре воздуха и выполнении человеком физической работы, является испарение диффузионной влаги и пота. В условиях теплового комфорта и охлаждения человек, находящейся в состоянии относительного физического покоя, теряет влагу путем диффузии (неощутимой перспирации) с поверхности кожи и верхних дыхательных путей.

Потери тепла путем испарения диффузионной влаги с поверхности кожи Q_исп.д Вт, можно выразить уравнением:

Q_исп.д =3,06*10^-3*S(256t_k-3360-p_a) (1.10)

где t_k - температура кожи, ⁰С;

p_a- парациальное давление пара в окружающем воздухе, Па.

Потери тепла, при испарении влаги с верхних дыхательных путей Q_{исп.дых} Вт, можно выразить уравнением:

Q_{исп.дых} =0,0173* Q_э.т*(P_выд-P_в) (1.11)

где Q_{исп.дых} - энерготраты человека;

P_выд -давление насыщенного водяного пара при температуре выдыхаемого воздуха (t_выд), кПа;

P_выд -давление водяного пара в атмосфере, кПа;

Потери тепла при испарении пота- потоотделение представляет собой один из наиболее мощных механизмов терморегуляции, играющих важную роль в условиях перегревания организма и при выполнении человеком физической работы.

Максимально возможная величина теплопотерь при испарении пота Вт, может быть определена по уравнению:

Q_исп.п=10,2 (p_нас.к- p_a)(0,5+vн) (1.12)

где p_нас.к - максимально возможное насыщение водяного пара при температуре кожи человека,мм.рт.ст.;

p_a - давление водяного пара в воздухе,

н - скорость движения ветра,м/с;

потери тепла испарением пота в комфортных условиях Q_исп.п , Вт, применительно к различному уровню энерготрат может быть определена по уравнению:

Q_исп.п=0,36 S(Q_исп.п/S-58 ) (1.13)

Общие теплопотери испарением влаги Q_исп.д и Q_исп.п- диффузионной пота), Вт, можно определить:

Q_исп.к =^{8,816+0,39* Qэ.т} - Q_{исп.дых} (1.14)

Теплоотдача при дыхании - Потери тепла вследствии нагревания вдыхаемого воздуха Q_исп.н Вт, можно определить:

Q_исп.н =0,0014 Q_э.т (t_выд-t_в) (1.15)

где t_выд - температура выдыхаемого воздуха, ⁰С, вычисляемая по формуле:

t_выд=29+0,2* t_в (1.16)

Для комфортного уровня теплоощущения изменение теплосодержания Д Q_т.с Для принемаеться равным нулю (не происходит накопление или дефицит тепла) Формула (1.9) принемает вид:

Q_осн = Q_конв +Q_рад =+Q_э.т-N- Q_{исп.дых}-Q_исп.к-Q_дых.н (1.17)

Ход работы:

Исходные данные:

Величина основного обмена в соответствии с исходными данными равна Q_о= = 39,5 Вт/м². В таблице 1.1 представлены результаты расчетов показателей теплопродукции и теплоотдачи человека для исследуемых видов физической деятельности.

Таблица 1.1- Расчет показателей теплопродукции и теплоотдачи человека для различных видов физической деятельности

Виды деятельность	Энерготраты, Qэт	Термический коэффициент, з
Уборка помещения	116-198	0-0,1
Гимнастика	174-233	0-0,1
Ходьба по наклонной местности под углом 50, скоростью 6,4 км/ч	355	0,1
Тенис	267	0-0,1
Обычная лабораторная работа	93	0

Значение площади поверхности тела человека равно S=1,89м²

Теплопродукция тела человека, Q_т.п. для различных видов физической деятельности вычисляют по формуле 1.3

Q_т.п=Q_э.т -з * (Q_э.т -Q_о)

1. Уборка помещения

Q_т.п= 150-0,1(150-39,5)=

2. Гимнастика

Q_т.п=200-0,1(200-39,5)=

3. Ходьба по наклонной местности под углом 5^0, скоростью 6,4 км/ч

Q_т.п=355-0,1(355-39,5)=

4. Теннис

Q_т.п=267-0,1(267-39,5)=

5. Обычная лабораторная работа

Q_т.п=93-0(93-39,5)=

Потери тепла, при испарении влаги с поверхности дыхательных путей Q_{исп.дых}, Вт рассчитывают по формуле 1.11

Q_{исп.дых} =0,0173* Q_э.т*(P_выд-P_в)

1. Уборка помещения

Q_{исп.дых} =0,0173*150()=

2. Гимнастика

Q_{исп.дых} =0,0173*200()=

3. Ходьба по наклонной местности под углом 5^0, скоростью 6,4 км/ч

Q_{исп.дых} =0,0173*355()=

4. Теннис

Q_{исп.дых} =0,0173*267()=

5. Обычная лабораторная работа

Q_{исп.дых} =0,0173*93()=

Общие теплопотери испарением влаги Q_исп.д и Q_исп.п- диффузионной пота), Вт, можно определить по формуле 1.14

Q_исп.к =^{8,816+0,39* Qэ.т} - Q_{исп.дых}

^1,89

1. Уборка помещения

Q_исп.к =^{8,816+0,39* 150} - =

^1,89

2. Гимнастика

Q_исп.к =^{8,816+0,39* 200} - =

^1,89

3. Ходьба по наклонной местности под углом 5^0, скоростью 6,4 км/ч

Q_исп.к =^{8,816+0,39* 355} - =

^1,89

4. Теннис

Q_исп.к =^{8,816+0,39* 267} - =

^1,89

5. Обычная лабораторная работа

Q_исп.к =^{8,816+0,39* 93} - =

^1,89

Потери тепла вследствие нагревания вдыхаемого воздуха Q_исп.н Вт, можно определить по формуле 1.15

Q_исп.н =0,0014 Q_э.т (t_выд-t_в)

1. Уборка помещения

Q_исп.н =0,0014*150 ()=

2. Гимнастика

Q_исп.н =0,0014*200 ()=

3. Ходьба по наклонной местности под углом 5^0, скоростью 6,4 км/ч

Q_исп.н =0,0014*355 ()=

4. Теннис

Q_исп.н =0,0014*267 ()=

5. Обычная лабораторная работа

Q_исп.н =0,0014*93 ()=

Для комфортного уровня теплоощущения изменение теплосодержания Д Q_т.с принимается равным нулю и Q_осн вычисляется по формуле:

Q_осн = Q_конв +Q_рад =Q_э.т-N- Q_{исп.дых}-Q_исп.к-Q_дых.н

1. Уборка помещения

Q_осн =

2. Гимнастика

Q_осн =

3. Ходьба по наклонной местности под углом 5^0, скоростью 6,4 км/ч

Q_осн =

4. Теннис

Q_осн =

5. Обычная лабораторная работа

Q_осн =

Результаты расчетов представлены в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Расчет теплопродукции человека при различных видах физической деятельности

Вид физической деятельности человека	Уборка помещения	Гимнастика	Ходьба по наклонной местности под углом 50, скоростью 6,4 км/ч	Теннис	Обычная лабораторная работа
Основной обмен Qо, Вт/м2	39,5
Термический коэффициент полезного действия з	0-0,1	0-0,1	0,1	0-0,1	0
Энерготраты Qэ.т, Вт	116-198	174-233	355	267	93
Теплопродукция человека Qтп, Вт
Потери тепла при испарении влаги с верхних дыхательных путей Qисп.дых, Вт
Общие потери испарением влаги Qисп.к, Вт
Потери тепла в следствии нагревания выдыхаемого воздуха Qисп.н, Вт
Рационно-конвективные (общие) теплопотери Qосн, Вт

Выводы: В ходе лабораторной работы № 2 были изучены и проанализированы показатели, характеризующие теплопродукцию и теплоотдачу человека, такие как основной обмен, термический коэффициент полезного действия, энерготраты, теплопродукция человека, потери тепла при испарении влаги с верхних дыхательных путей, общие потери испарением влаги, потери тепла в следствие нагревания выдыхаемого воздуха и общие теплопотери.

3. Определение показателей теплового состояния человека

одежда тепловой обмен сопротивление

Цель работы: изучение и анализ показателей, характеризующих тепловое состояние человека.

Оборудование и материалы: калькулятор, наглядные пособия.

Теоретические основы:

Под тепловым состоянием человека понимают функциональное состояние, характеризующееся содержанием и распределением тепла в глубоких и поверхностных тканях организма. А также степенью напряжения механизмов терморегуляции.

Показателями теплового сопротивления человека являются: температура тела, температура кожи (средневзвешенная и локальная). Потоотделение, теплосодержание в организме и его изменение (дефицит и накопление), теплоощущения, показатели гемодинамики (частота сердечных сокращений, артериальное давление, минутный объем кровотока, пульсовое давление и др.), функции дыхания (частота дыхания), энерго- и водосолевого объема, умственная и физическая работоспособность.

Под воздействием тепла и холода у человека изменяются кровоснабжение кожи и подкожной клетчатки, их температура, а также температура венозной крови. Что является главной причиной появления ощущений теплового дискомфорта.

Важная роль в формировании теплоощущений человека принадлежи терморецепторам кожи и подкожных вен. При этом терморецепторы подкожных вен формируют общее ощущение холода и тепла. Терморецепторы кожи - локальное. Оценка теплоощущений человека применительно к оценке одежды проводится по семибалльной шкале: 1 - холодно, 2 - прохладно, 3 - слегка прохладно, 4 - комфорт, 5 - слегка тепло, 6 - тепло, 7 - жарко.

Под температурой тела подразумевают температуру внутренних органов и тканей. Косвенным показателем температуры тела является температура полости рта, подмышечных впадин, дистального отдела прямой кишки, пищевода, слухового прохода (вблизи барабанной перепонки).

В среднем для человека, находящемся в состоянии относительного физического покоя (в положении сидя) она составляет 37,1^оС. Температура тела при выполнении физической работы в меньшей степени зависит от метеорологических условий, она определяется в основном уровнем энерготрат.

Повышение температуры тела при физической работе многие исследователи расценивают как выражение активной установки терморегуляции организма на новый уровень, способствующий увеличению работоспособности мышц и нервной системы, благодаря более высокой скорости реакции. Между уровнем энерготрат организма Q_э.т. и температуры тела существует тесная корреляционная зависимость, которая для условий теплового комфорта выражается уравнением:

t_p = 36,61 + 0,007 Q_э.т./S (2.1)

где t_{p -} температура тела, ^оС, Q_э.т - величина энерготрат организма, Вт/м², S - площадь тела человека, м².

Большая часть тепла, образующегося в организме человека. рассеивается с поверхности тела. Это определяет значение температуры кожи при оценке теплового состояния организма. В настоящее время для обобщающей характеристики температурного поля поверхности тела человека принять использовать средневзвешенную температуру кожи (t_с.к), рассчитываемую в соответствии с ее значением на отдельных участках и площадью этих участков по отношению ко всей поверхности тела. В настоящее время на основе сравнительного анализа различных систем измерения температуры поверхности тела рекомендуется 11-точечная система (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Точки измерения температуры кожи на поверхности тела человека

Средневзвешенная температура кожи t_с.к ^оС, по 11- точечной системе измерения рассчитывается по формуле 2.2:

t_с.к=0,0086t₁+0,34((t₂+t₃+t₄+t₅)/5)+0,134t₆+0,045t₇+0,203((t₈+t₉)/2)+

+0125 t₁₀+0,064 t₁₁ (2.2)

где t₁-t₁₁ - соответственно температура кожи лба. груди, живота, спины, поясницы, плеча, кисти, верхней и нижней части поверхности бедра, голени, тыльной стороны стопы.

В таблицах 2.1, 2.2 представлены значения средневзвешенной температуры кожи, соответствующей различным теплоощущениям человека.

Таблица 2.1 - Средневзвешенная температура кожи при различных теплоощущениях

Исследователи	Теплоощущения
	очень жарко	жарко	слегка тепло	комфорт	слегка прохладно	холодно	очень холодно
Кричагин В.И.	более 36,0	36,0 ±0,6	34,9± 0,7	33,2 ±0,1	31, 1±1,0	29,1±1,0	ниже 28.1
Афанасьева	-	-	-	34,3-32,1	32,0-29,5	29,4-26,4	ниже 26,4

Данные уравнения применяют к человеку, не адаптированному к холоду, в диапазоне энерготрат 300 Вт. Комфортный уровень средневзвешенной температуры кожи t_с.к^ком в зависимости от уровня энерготрат, определяется согласно формуле:

t_с.к^ком = 36,07 - 0,0354 Q_э.т /S (2.3)

Топография температуры кожи.

Температура кожи человека, находящегося в состоянии теплового комфорта, на различных участках тела неодинакова. Эти различия обусловлены особенностями кровообращения, терморецепторного аппарата, теплопроводности тканей. Также влияют одежда, степень дискомфорта, вид физической работы, индивидуальные особенности.

Таблица 2.2 - Температура кожи мужчин, оценивающих свои общие и локальные теплоощущения как комфорт

Область тела	Без одежды	В комнатной одежде (белье, сорочка, пиджак, брюки, носки, полуботинки)	В комбинезоне или куртке и брюказ (зимних)
Плечо Кисть(тыльная сторона) Бедро Голень Стопа (тыльная сторона) Средневзвешенная температура	34,0 34,6 32,9 33,9 33,3 33,8	33,8 33,1 30,0 32,2 33,3 33,3	33,4 33,6 33,4 33,8 33,7 33,7

Изменение теплосодержания

Если физиологические механизмы, внешняя среда и средтва защиты не могут обеспечить теплового баланса, нарушается соотношения тепла, вырабатываемого в организме и отдаваемого в окружающую среду. В теле человека образуется дефицит тепла или происходит его накопление. т.е. теплосодержание организма Q_т.с изменяется. Изменение теплосодержания ?Q_т.с. может быть определено либо по разнице теплоотдачи и теплопродукции. либо по изменению средней температуры тела t_ст. В таблице 2.3 приведены значения изменения теплосодержания в организме человека и соответствующие теплоощущения.

Таблица 2.3 - Дефицит и накопление тепла в теле человека и его теплоощущения

Теплоощущения	Накопление тепла, кДж	Теплоощущения	Дефицит тепла, кДж
Очень жарко Жарко Тепло Комфорт	Свыше 344 До 344 До 208 До 126	Комфорт Прохладно Холодно Очень холодно	До 126 203 450 740

Размещено на Allbest.ru