Лабораторная работа №9 проектирование зимней одежды c учетом климатических условий

Цель работы: Ознакомиться с методикой расчета зимней одежды.

Задание:

1.Рассчитать плотность теплового потока.

2.Определить суммарное тепловое сопротивление одежды.

3.Определить поправку на ветер с учетом воздухопроницаемости материалов.

4.Определить толщину пакета с учетом коэффициентов эффективности утепления.

5.Подобрать материалы для верхней одежды.

Примечание: Варианты индивидуальных заданий даны в приложении 10.

Краткие теоретические сведения

Данная методика основана на теоретических и экспериментальных исследованиях в области изучения теплофизических свойств материалов и физиологии теплообмена человека с окружающей средой. Методика рассчитана для использования ее в практической работе конструкторов одежды Домов моделей, КБ и других организаций, занимающихся проектированием и изготовлением зимней одежды.

В методике приводится расчет потребного теплового сопротивления зимней одежды с учетом величины энергозатрат человека, времени его пребывания в заданных метеорологических условиях, температуры окружающей среды, скорости ветра и воздухопроницаемости одежды, а также указываются допустимые пределы охлаждения человека. В методике указано, каким образом, исходя из толщины пакета можно изготовить одежду с необходимой величиной теплового сопротивления и каким образом целесообразно распределить в ней теплоизоляционный материал.

Для проектирования одежды, соответствующей условиям ее эксплуатации, конструктору необходимо иметь следующие сведения:

1. Температура атмосферного воздуха, t⁰C;

2. Наиболее вероятная скорость ветра, в котором предполагается эксплуатация одежды, V м/сек;

3. Средние энергозатраты человека, для которого предназначается одежды, ккал/час.-м;

4. Время непрерывного пребывания человека в заданных условиях, t час.

45

Все эти факторы определяют величину теплового сопротивления одежды. Они могут быть получены от «заказчиков» или из соответствующего справочных материалов.

Знание скорости ветра необходима для выбора воздухопроницаемости

пакета одежды и внесении я корректировки в расчетную величину теплового сопротивления одежды, т.к. ветер уменьшает тепловое сопротивления одежды даже при значительной толщине.

Время непрерывного пребывания человека в заданных условиях определяет величину теплового сопротивления одежды, т.к. чем более длительное время человек подвергается воздействию холодного фактора, тем больше тепловое сопротивление должна иметь одежда.

Расчет радиационно-конвективных теплопотерь

1.Рассчитываются потери тепла на испарение влаги с поверхности кожи и верхних дыхательных путей (Q_исп).

(1)

где Д - допускаемый дефицит тепла в организме человека, ккал;

t - время пребывания человека в заданных метереологических условиях, час;

Д/t - образование дефицита тепла в организме человека, час;

М – общие энергозатраты человека; ккал/час;

М_осн- основной обмен, ккал-час (равный 68 ккал/час);

10% - затраты энергии на механическую работу.

2.Затраты тепла на нагрев вдыхаемого воздуха Q_дых определяется по табл.10 приложения.

3.Определяются радиационно-конвективные тепло потери Q_{рад.конв} ккал/час:

Q_{рад.конв} = (2)

По величине радиационно-конвективных тепло потерь можно определить плотность теплового потока с поверхности тела человека:

q=Q_{рад.конв} /S ккал/ч м², (3)

где S - поверхность тела человека (1,8 м²);

Расчет теплового сопротивления одежды

Суммарное тепловое сопротивление одежды определяется по формуле:

R_сум = (t_свк – t_в)/q час м^{2 0}С/ккал (4)

46

В реальных условиях влиянием ветра в движении человека теплозащитные свойства одежды уменьшаются, причем степень уменьшения зависит как от скорости ветра, так и воздухопроницаемости материалов одежды. Поэтому в величину R_сум необходимо внести соответствующую поправку. Эта поправка зависит от воздухопроницаемости одежды, поэтому материалы для ее изготовления нужно выбрать с соответствующей воздухопроницаемостью при заданной скоростью ветра. При ветре до 2 м/сек воздухопроницаемость материала может быть в пределах 7-100 дм³/м²сек, при 2-4 м/сек 7-40 дм³/м²сек, больше 4 м/сек 7-10 дм³/м²сек. По графику зависимости степени уменьшения теплового сопротивления одежды от скорости ветра находится поправка на ветер (рис 2). Для этого на оси абсцисс находится точка, соответствующая конкретной скорости ветра. Допустим R_сум =0,80 м²час град/ккал, а степень уменьшения теплозащитных свойств 10 %. Следовательно, чтобы в этих условиях теплозащитные свойства одежды сохранились, R_сум нужно увеличить

0,80 м ² час град -90 %

х -100 %

х=0,89 м²час град/ккал

Определение толщины пакета материалов и распределение теплозащитного материала в одежде производиться аналогично лабораторной работы №4.

Конструкция одежды для защиты от холода особенно в условиях сильного ветра, должна быть максимально замкнутой, рекомендуется закрытый ворот, капюшон, пояс и др.

Порядок оформления отчетов и их защита

Результаты работы предоставляются в виде решения задач. Приводится их исходные данные, формулы и расчеты

Контрольные вопросы

1.Какими показателями характеризуются теплозащитные свойства материалов и одежды?

2.Какие факторы оказывают влияние на теплозащитные свойства материалов и одежды?

3.Какие основные этапы расчета тепловых свойств материалов?

4.В чем состоит сущность расчета теплозащитных свойств бытовой одежды по методу ЦНИИШП?

Литература

1. Гигиеническая оценка одежды и обуви и материалов для их изготовления: учеб.-метод. пособие / И.П. Щербинская [и др.].– Минск.: БГМУ, 2007. –

2. Румянцев Г.И. Гигиена. М., 2005г.

3. Лакшин, А.М. Общая гигиена с основами экологии человека / А.М. Лакшин, В.А. Катаева. – М.: Медицина, 2004.