Навігація
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Безпека життєдіяльності
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Види теплообміну в життєдіяльності людини

Теплопровідність між поверхнею людського тіла і предметами середовища проживання здійснюється в результаті безпосереднього прямого контакту. При цьому виді теплообміну перенесення теплової енергії має яскраво виражений атомномолекулярний характер і не пов'язаний з макрорухи навколишнього людини повітряному або водному середовища.

Кількість енергії, що передається в результаті теплообміну між людиною і об'єктами навколишнього середовища в тому чи іншому напрямку, залежить від коефіцієнта теплопровідності і градієнта температур контактуючих поверхонь.

Тактильна чутливість (від лат. Tactilis - дотиковий), притаманна знаходяться в людській шкірі чутливих волокнах (так званим рецепторам), дозволяє людині досить точно розпізнавати не тільки форму, а й температуру взаємодіючих з ним об'єктів. При цьому температура самої шкіри, дотичної з зовнішнім середовищем, зазвичай нижче нормальної температури всього організму в цілому. Проведені дослідження показують, що за суб'єктивними відчуттями людина оцінює температуру 34 ° С як нормальну (комфортну) температуру поверхні своєї шкіри. Температура поверхні шкіри 29 і 37 ° С оцінюється людиною відповідно як "дуже холодно" і "дуже жарко". Починаючи з температури шкіри 40-45 ° С у людини вже можуть бути присутніми больові відчуття. Останній факт відіграє велику роль у тих обмеженнях, які існують в правилах техніки безпеки та охорони праці по нормуванню зовнішніх теплових випромінювань, що діють на людину.

Променистий теплообмін між людським організмом і середовищем проживання обумовлений теплоізлучательной здатністю більш нагрітого об'єкта по відношенню до менш нагрітого і відбувається внаслідок відповідно випускання і поглинання цими об'єктами електромагнітного випромінювання. При цьому напрямок такого променистого (радіаційного) теплообміну зумовлено дією другого закону термодинаміки, а загальна кількість переданої енергії теплоизлучения залежить в основному від різниці абсолютних температур Т1 (поверхні людини) і Т 2 (поверхні об'єктів зовнішнього середовища), зведених в четвертому ступінь. Залежно від співвідношення зазначених температур величина ТЕПЛОБАЛАНС людини і навколишнього середовища в результаті тільки променистого теплообміну буде свідчити або про теплових втратах людського організму (при Т 1> Т 2), або про його зовнішніх теплових навантаженнях (при Т 1 2).

У першому випадку при нормальних умовах людина втрачає шляхом радіаційного тепловипромінювання до 45% надлишкового виробляється організмом тепла, що є одним із важливих чинників забезпечення його комфортного або допустимого стану.

У другому випадку існують досить жорсткі обмеження, що накладаються на інтенсивність зовнішнього теплоизлучения або теплооблученія (YT) і забезпечують безпеку життєдіяльності людини. Під такого роду інтенсивністю розуміється потужність (U T) зовнішнього теплового потоку енергії, яка припадає на доступну (відкриту) для дії цього теплового опромінення одиницю поверхні (Sо), Вт / м2:

YT = UT / So.

Для людського організму існуючі нормативи обмежують інтенсивність зовнішнього теплового випромінювання (опромінення) наступними безпечними граничними величинами:

  • • при So ≥ 50% всієї поверхні тіла людини - Υ т ≤ 35 Вт / м2;
  • • при 25% ≤ So <50% всієї поверхні тіла людини - Υ т ≤ 70 Вт / м2;
  • • при S o <25% всієї поверхні тіла людини - Υ т ≤ 100 Вт / м2.

Враховуючи, що загальна поверхня тіла людини масою 70 кг і зростом 170 см становить близько 1,8 м2, неважко розрахувати допустимі безпечні межі площі відкритої поверхні людського тіла для наведених вище різних інтенсивностей зовнішнього теплового випромінювання (опромінення).

Про те, наскільки критичним є людський організм по відношенню до зовнішніх теплових впливів, можна судити хоча б з такого факту, що на зовнішньому кордоні атмосфери інтенсивність сонячного радіаційного випромінювання, спрямованого до Землі, усереднено складає 1 370 Вт / м2. Величина цього випромінювання в середньому залишається незмінною і носить назву сонячної постійної. Проте навіть з урахуванням приблизно п'ятикратного ослаблення земною атмосферою енергії сонячного випромінювання біля поверхні нашої планети в екваторіальних областях в безхмарний опівдні максимальна інтенсивність теплового радіаційного потоку на перпендикулярну йому поверхня становить близько 270 Вт / м2, що зовсім не є нешкідливим для людини при опроміненні відкритих ділянок його тіла і, безумовно, вимагає їх ефективного захисту.

Для робочих місць вважається допустимою інтенсивність зовнішнього теплового опромінення в межах 350 Вт / м2 при використанні спеціальних теплозахисних засобів (теплових екранів, систем вентиляції).

Теплозахисні екрани за своїм принципом дії розрізняються на теплоотражающие (алюмінієва фольга, лист), теплопоглинальні (вогнетривке скло, цегла, бетон) і тепловідвідні (з проточним охолодженням водою або рідким азотом). Ефективність використання таких теплозахисних екранів оцінюється у відсотках як відношення затриманого екраном кількості теплової енергії до її спочатку измеренному рівню без використання екрану:

де - інтенсивність теплового опромінення робочого місця або об'єкта відповідно без і при використанні теплозахисного екрана.

Нормируемая ефективність застосування теплозахисних екранів, як правило, не буває менше 50% і рідко перевищує 98%. Існуюча реально величина вимірюється приладами, а величина задається виходячи з наведених вище допустимих значень інтенсивності зовнішнього радіаційного теплового потоку опромінення для людини або його робочого місця.

Конвективний теплообмін між тілом людини і навколишнім середовищем обумовлений макрорухи що стикається з людським організмом повітря як при його зовнішньому контакті зі шкірою, так і при його вдиханні людиною. На частку конвективного теплообміну припадає до 30% всього теплового балансу людини. При цьому кількість тепла, передане конвекцією, істотно залежить від різниці температур людського тіла і навколишнього середовища.

Крім того, на конвективний теплообмін сильно впливають відносна швидкість руху людини і навколишнього середовища, а також вологість і тиск останньої. Наприклад, при відносному спокої людини і навколишнього середовища товщина прогрітого людським тілом повітряного шару становить близько 8 мм, а вже при відносній швидкості руху повітря 2 м / с товщина цього шару зменшується до 1 мм, засвідчуючи про багаторазове збільшення конвективного теплообміну.

Конвекція навколишнього середовища досить тісно пов'язана з вже розглянутої вище теплопровідністю цього середовища. Так, широко відомими є факти настання швидкого переохолодження людського організму при випадковому або навмисному знаходженні людей в холодній воді без спеціального спорядження (гідрокостюмів). Як показують узагальнені результати статистичних спостережень (рис. 3.2.), Через істотно більш високій теплопровідності води в порівнянні з повітрям більш-менш безпечне для здоров'я людини перебування у воді при її температурі 10 ° С досягає 1 год, а при температурі води 5 ° С не перевищує 25 хв.

Забезпечення комфортних і безпечних умов купа в значній мірі залежить від правильного підбору одягу людини. На графіках, представлених на рис. 3.3 і відображають результати експериментальних досліджень Національного американського космічного агентства (NASA), показана переносимість людським організмом різних температур залежно від виду одягу. Відносна швидкість руху повітря при цьому становила близько 1 м / с, тиск - 1 атм, а відносна вологість - не більше 50%. Вихід графіків на горизонтальні ділянки свідчить про комфортність стану людини при даній температурі повітря в часі.

Переносимість людиною перебування у воді без спеціального спорядження

Рис. 3.2. Переносимість людиною перебування у воді без спеціального спорядження:

I - допустимі (стерпні) температурні умови; II - екстремальні (ледь переносяться) температурні умови з 50% смертельним результатом; III - сверхекстремальние (смертельні) температурні умови

Переносимість людиною перебування на повітрі в різних видах одягу

Рис. 3.3. Переносимість людиною перебування на повітрі в різних видах одягу:

I - легка спецодяг; II - спецодяг з вовняним білизною; III - льотний комплект спецодягу

Тепловіддача випаровуванням відбувається шляхом випаровування плати з поверхні людського тіла і є для людини досить ефективним способом скидання надлишків метаболічного тепла. На частку випаровування припадає до 25% витрачається людським організмом теплової енергії. При цьому в стані спокою і температурі повітря близько 15 ° С потовиділення досить незначно, якщо становить протягом 1 год не понад 30 мл. Однак при високій температурі і виконанні важкої роботи, наприклад в "гарячих" цехах, потовиділення людини може збільшуватися до 1-1,5 л / год, тобто більш ніж в 30 разів.

Незважаючи на те, що випаровування навіть 1 г вологи супроводжується втратою організмом 2,43 кДж (0,58 ккал) теплової енергії, велика кількість виділяється людиною поту, як правило, не випаровується, а затримується тканиною одягу або просто змахує людиною у вигляді крапель. У зв'язку з цим більш постійним є витрата теплової енергії через органи дихання людини, яка становить близько 13% його загальних тепловтрат.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук