Сборник примеров и задач к лабораторному практикуму по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», страница 10

2. МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение благоприятных микроклиматических условий, к которым относятся: температура (Т_рз, ^оС), относительная влажность (W_рз, %), скорость движения воздуха в рабочей зоне (v_рз, м/с), а также давление (Р, кПа), тепловое излучение от оборудования (Q_ио, Вт/м²) и температура его стенок (Т_ст,^оС). Метеорологические условия (микроклимат) оказывают влияние на тепловое самочувствие человека и зависят от особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

2.1. Терморегуляция и теплообмен организма с окружающей средой

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным  выделением тепла и отдачей его части в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву организма (гипертермии), либо к переохлаждению (гипотермии). Одним из важных интегральных показателей  теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) человека, равная  36,5 ^оС. Способность организма поддерживать постоянной температуру тела за счет регулирования теплообмена  с окружающей средой называется терморегуляцией.

Отдача избыточного тепла организмом  в окружающую среду (Q_ос) осуществляется конвекцией (Q_к), теплопроводностью (Q_т), излучением на окружающие поверхности (Q_и) и в процессе тепломассообмена (Q_тм= Q_п+Q_д) при испарении пота (Q_п) и при дыхании (Q_д):

                                         Q_ос =Q_к+Q_т+Q_и+Q_тм.                                                      (2.1)

Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона:

                                          Q_к = a_к F_э(t_пов – t_ос),                                                       (2.2)

где  a_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, равный при нормальных параметрах микроклимата 4,06 Вт/(м² ×^оС);

F_э –эффективная поверхность тела человека, равная 1,8 м², что составляет 50-80% от геометрической внешней поверхности тела человека;

 t_пов – температура поверхности тела человека ( для практических расчетов зимой +27,7^оС, летом +31,5^оС); t_ос- температура воздуха, омывающего тело человека.

Передачу теплоты теплопроводностью можно описать уравнением Фурье:

                                            Q_т = a_т F_э(t_пов-t_ос),                                                        (2.3)

где  a_т – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×^оС); зависит от теплопроводности тканей одежды человека и толщины ткани.

Для практических расчетов a_т может принимать следующие значения: для летней одежды 20, для осенней - 10, для зимней - 2 Вт/(м²×^оС).

           Количество тепла, отдаваемого организмом в окружающую среду за счет излучения, происходит в том случае, когда окружающие предметы имеют более низкую температуру (Т_ст, К), чем температура поверхности тела (Т_т, К), т.е. при (Т_т –Т_ст) > 0. При (Т_т – Т_ст )£ 0 теплоизлучение идет от оборудования к человеку. Тепловое излучение в диапазоне температур окружающих человека предметов 10-40^оС можно определить с помощью обобщенного закона Стефана-Больцмана:

                 Q_и= с_пр  F_э {( T_т/100 )⁴-(T_ст /100)⁴ },                                                      (2.4)

 где с_пр –приведенный коэффициент излучения, Вт/(м²×К⁴), равный для указанных ранее условий 4,9;

        Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду при испарении пота, рассчитывают по формуле:

                Q_п=G_п×r,                                                                                                   (2.5)

где G_п – масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с;

       r – скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, равная 2,5×10⁶ Дж/кг.

Количество влаги, выделяющейся с поверхности кожи и из легких человека в г/мин по Н.К.Витте, зависит как от категории тяжести работ, так и от температуры воздуха. Эти значения  приведены в приложении (табл. 2.1).

Количество теплоты, расходуемой на нагревание вдыхаемого воздуха, рассчитывается по формуле: