Обеспечения теплового комфорта человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цель работы: освоение методики проведения расчетов теплозащитной одежды для обеспечения теплового комфорта человека и определение величины прибавок на толщину пакета одежды на основных конструктивных поясах.

В данной контрольной работе требуется произвести ориентировочный расчет теплозащитных свойств пакета утепленной спортивной куртки для женщин

Исходные данные к расчету:

1. Местожительство субъекта - III климатическая зона России (Московская область).

2. Основной вид жизнедеятельности субъекта при эксплуатации данного вида одежды - занятия на свежем воздухе.

3. Рост субъекта - 172 см, вес 64 кг.

4. Общий состав пакета: нательное белье, сорочка, куртка утепленная.

Последовательность проведения расчета:

1. По данным таблицы П2.4 устанавливаем, что:

t_в = - 2,0 град

V_в = 5,6 м/с

2. Для заданных условий жизнедеятельности субъекта примем:

М = Q = 240 Вт

3. Выберем из таблицы П2.1 значение коэффициентов:

Х = 0,20;

У = 0,07;

Z = 0,12.

4. Определим величины теплопотерь на испарение, дыхание, механическую работу по формулам:

Q_исп = Х Ч М

Q_исп = 0,2 Ч 240 = 48 Вт;

Q_дых = У Ч М

Q_дых = 0,07 Ч 240 = 16,8 Вт;

L_мех = Z Ч М

L_мех = 0,12 Ч 240 = 28,8 Вт.

5. Оценим допустимую величину общих основных теплопотерь по формуле:

?Q_осн = М(1 - х - у - z) = (1 - 0,2 - 0,07 - 0,12) = 240 Ч 0,61 = 146,4 Вт

6. Пользуясь данными для субъекта при росте 172 см и весе 64 кг найдем расчетную величину поверхности его тела. Она равна:

F_т ^расч = 1,75 м²

7. Пользуясь данными таблицы П2.5, определим размеры поверхностей тела человека, защищенных и не защищенных теплозащитной одеждой, по формулам:

F_т ^откр = 0,029 Ч F_т ^расч = 0,029 Ч 1,75 = 0,05 м²

F_т ^закр = 0, 971 Ч F_т ^расч = 0,971 Ч 1,75 = 1,69 м²

8. Определим величину термического сопротивления общей теплоотдачи с участков тела человека, защищенных и не защищенных одеждой, по формулам:

б_конв = 11,2 vV_в = 11,2 v5,6 = 26,5 Вт / (м² Ч град);

б_рад = 5,67 Ч е_прив (( t_рад^расч + 273) / 298)³ = 5,67 Ч 0,9 ((3 + 273) / 298)³ = 4,69 Вт / (м² Ч град);

е_прив примем равным 0,9,

t_рад^расч = t_в + 5⁰ С = - 2 + 5 = 3 град.

Получаем:

б_общ = б_конв + б_рад = 26,5 + 4,69 = 31,19 Вт / (м² Ч град);

R₀ = 1 / б_общ = 1 / 31,19 = 0,03 Вт / (м² Ч град).

9. Найдем часть общих основных теплопотерь субъекта, приходящуюся на участки тела, не покрытые одеждой по формуле:

?Q_{осн. откр} (F_т ^откр (t_к^откр - t_в)/R₀) = (0,05 (33 - (- 2))) / 0,03 = 58,33 Вт.

10. Часть общих основных теплопотерь субъекта, приходящуюся на участки тела, покрытые одеждой, определим как разность по формуле:

?Q_{осн. закр} = ?Q_осн - ?Q_{осн. откр} = 146,4 - 58,33 = 88,07 ? 88,1Вт.

11. Найдем среднее значение термического сопротивления теплопроводности по формуле:

R_ср = ((F_т^закр (t_к^закр - t_в)) / ?Q_{осн. закр}) - R₀;

R_ср = (1,69 (33,2 - ( - 2)) / 88,1) - 0,03 = 0,645 (м² Ч град) / Вт.

Все расчетные заносим в итоговую расчетную таблицу.

Таблица 1. Таблица предварительных расчетов

Перейдем к расчету основных общих теплопотерь с локальных участков поверхности тела.

Разобьем всю поверхность тела на отдельные участки (сегменты): голова и шея, туловище, плечо и предплечье, кисть, бедро и ягодица, голень, свод стопы.

Далее определим относительную долю поверхности тела данного участка в общей поверхности тела, защищенной одеждой (г), и относительные тепловые потери для каждого участка поверхности тела, защищенной одеждой (в).

Расчет основных теплопотерь с участков тела производим по формуле:

_n=1

?Q_{осн.уч.закр} = ?Q_{осн. закр} Ч (г/100) Ч (в/100).

ⁱ⁼¹

После проведенного расчета оцениваем величину относительной ошибки, которую определяем по формуле:

? Х = ((91,9 - 88,1) / 91,9) Ч 100 % = 4,13 %.

Величина ошибки не превышает 10 %.

Далее определяют термическое сопротивление теплопроводности пакета одежды по отмеченным локальным участкам тела по формуле:

_n=1

R_уч = ((F_T^уч(t_к^уч - t_в)) / ?Q_{осн. уч. закр}) - R₀,

ⁱ⁼¹

F_T^уч = F_T^закр Ч (г_уч /100)

F_T^{Голова и шея} = 1,69 Ч 0,045 = 0,08

F_T^{Туловище} = 1,69 Ч 0,367 = 0,62

F_T^{Плечи и предплечья} = 1,69 Ч 0,137 = 0,23

F_T^{Кисти рук} = 1,69 Ч 0,046 = 0,08

F_T^{Бедра и ягодицы} = 1,69 Ч 0,129 = 0,22

F_T^Голени = 1,69 Ч 0,210 = 0,35

F_T^{Стопы ног} = 1,69 Ч 0,066 = 0,1

12. Сформируем пакеты материалов для каждого из выделенных локальных участков поверхности тела человека.

Толщина и общее количество слоев материалов в пакете и воздушных прослоек между отдельными слоями

1) Пакет на участке по линии груди

Таблица 2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема структуры пакета одежды на участке туловища (по линии груди): 1 - тело человека; 2 - нижнее белье; 3 - верхняя сорочка; 4 - воздушная прослойка; 5 - подкладка куртки; 6 - прокладка куртки; 7 - основной материал куртки

Определим расхождение расчетного значения термического сопротивления и значения, полученного в результате формирования пакета одежды.

? = ((РR_общ - R_учР) / R_общ) Ч 100%,

R_общ = R_ТК + R₀

R_общ = 0,34 + 0,56 - 0,9 (м²Чград)/Вт

R_уч = R₂ = 0,98 (м²Чград)/Вт

?_{(по линии груди)} = ((Р0,9 - 0,98Р) / 0,9) Ч 100% = 8,8%

Расхождение расчетного значения термического сопротивления и значения полученного в результате формирования пакета одежды ? = 8,8%, не превышает 10 %.

2) Пакет на участке по линии талии

Таблица 3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Схема структуры пакета одежды на участке туловища (по линии талии): 1 - тело человека; 2 - нижнее белье; 3 - верхняя сорочка; 4 - воздушная прослойка; 5 - пояс брюк; 6 - подкладка куртки; 7 - прокладка куртки; 8 - основной материал куртки

Определим расхождение расчетного значения термического сопротивления и значения, полученного в результате формирования пакета одежды.

? = ((РR_общ - R_учР) / R_общ) Ч 100%,

R_общ = R_ТК + R₀

R_общ = 0,38 + 0,67 - 1,05 (м²Чград)/Вт

R_уч = R₂ = 0,98 (м²Чград)/Вт

?_{(по линии талии)} = ((Р0,97 - 0,98Р) / 0,97) Ч 100% = 1%

Расхождение расчетного значения термического сопротивления и значения полученного в результате формирования пакета одежды ? = 1%, не превышает 10 %.

3) Пакет на участке по линии бедер

Таблица 4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Схема структуры пакета одежды на участке туловища (по линии бедер):1 - тело человека; 2 - нижнее белье; 3 - подкладка брюк; 4 - воздушная прослойка; 5 - основная ткань брюк; 6 - подкладка куртки; 7 - прокладка куртки; 8 - основной материал куртки

Определим расхождение расчетного значения термического сопротивления и значения, полученного в результате формирования пакета одежды.

? = ((РR_общ - R_учР) / R_общ) Ч 100%,

R_общ = R_ТК + R₀

R_общ = 0,23 + 0,42 - 0,65 (м²Чград)/Вт

R_уч = R₂ = 0,6 (м²Чград)/Вт

?_{(по линии бедер)} = ((Р0,65 - 0,6Р) / 0,65) Ч 100% = 7,7%

Расхождение расчетного значения термического сопротивления и значения полученного в результате формирования пакета одежды ? = 7,7%, не превышает 10 %.

13. Рассчитаем величины прибавок на толщину пакета по каждому участку, используя соотношение П_тм - рд_общ,

где П_тм - величина прибавки, м;

д_общ - общая толщина тканей пакета, м

П_{(по линии груди)} = р ?д_тк = 3,14 Ч 0,027 = 0,08 (м)

П_{(по линии талии)} = р ?д_тк = 3,14 Ч 0,033 = 0,1 (м)

П_{(по линии бедер)} = р ?д_тк = 3,14 Ч 0,024 = 0,075 (м)

С_г - П_тм - 0,08 (м)

С_т - П_тм - 0,1 (м)

С_б - П_тм - 0,075 (м)

Вывод: в ходе работы была освоена методика проведения расчетов теплозащитной одежды для обеспечения теплового комфорта человека и определения величин прибавок на толщину пакета одежды на основных конструктивных поясах.

Список литературы

теплозащитный одежда комфорт

1. Куликов Б.П. Гигиена, комфортность и безопасность одежды: учебное пособие /Б.П. Куликов, Н.А. Сахарова, Ю.А. Костин. - Иваново: ИГТА, 2006. -256 с.

2. Делль Р.А., Афанасьева Р.Ф., Чубарова З.С. Гигиена одежды. - Москва: Легпромиздат, 1991. - 160 с.

Размещено на Allbest.ru