Задача 8 Оценка теплоощущений человека в зависимости от микроклимата в помещении
Исходные данные. Определить зависимость теплового баланса человека от определяющих метеорологических параметров воздуха (температуры воздуха, радиационной температуры, парциального давления водяных паров), тяжести выполняемых работ и термического сопротивления одежды. Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 10.
Таблица 10- Исходные данные к решению задачи
| № варианта
|
Вид деятельности человека
| Температура в помещении, °С
| Скорость воздуха в помещении, м/с
| Тип одежды
работающего
|
|
|
|
|
|
| |
| Состояние покоя
|
| 0,2
| Теплая зимняя европейская одежда
| |
| Легкие работы I-а
|
| 0,3
| Теплая традиционная европейская одежда
| |
| Легкие работы I-б
|
| 0,4
| Деловой костюм
| |
| Средней тяжести II-а
|
| 0,5
| Теплая зимняя европейская одежда
| |
| Средней тяжести II-б
|
| 0,6
| Легкая летняя одежда
| |
| Тяжелые работы III
|
| 0,6
| Легкая специальная одежда
| |
| Состояние покоя
|
| 0,5
| Деловой костюм
| |
| Легкие работы I-а
|
| 0,4
| Легкая специальная одежда
| |
| Легкие работы I-б
|
| 0,3
| Легкая летняя одежда
| |
| Средней тяжести II-а
|
| 0,2
| Легкая специальная одежда
| |
| Состояние покоя
|
| 0,3
| Деловой костюм
| |
| Легкие работы I-а
|
| 0,5
| Легкая летняя одежда
| |
| Легкие работы I-б
|
| 0,2
| Легкая специальная одежда
| |
| Средней тяжести II-а
|
| 0,3
| Теплая традиционная европейская одежда
| |
| Средней тяжести II-б
|
| 0,4
| Легкая специальная одежда
| |
| Тяжелые работы III
|
| 0,2
| Теплая зимняя европейская одежда
| |
| Состояние покоя
|
| 0,4
| Шорты и рубашка
| |
| Легкие работы I-а
|
| 0,3
| Легкая специальная одежда
| |
| Легкие работы I-б
|
| 0,4
| Деловой костюм
| |
| Средней тяжести II-а
|
| 0,3
| Теплая зимняя европейская одежда
| Оценка теплоощущений человека при изменении микроклимата в помещении производится по методике уравнения теплового баланса человека, предложенной О. Фагнером [27]:
 ,
где Dq – избыточная (недостаточная) теплота человека, которая может быть либо положительной, либо отрицательной, т.е. тело человека либо накапливает теплоту, либо отдает больше, чем получает, Вт/м2;
M – метаболическая теплота (теплопродукция, энергозатраты) человека, величина которой зависит от тяжести выполняемых работ, Вт;
FT – расчетная площадь поверхности взрослого человека, принимается равной 1,75 м2;
h - тепловой коэффициент потерь метаболической теплоты;
qд – скрытая теплота диффузии пара через поры кожи, Вт/м2;
qи – скрытая теплота испарения с поверхности кожи вследствие потоотделения, Вт/м2;
qя,д – явная теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом, Вт/м2;
qс.д – скрытая теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом, Вт/м2;
qк – теплоотдача конвекцией, Вт/м2;
qр – теплоотдача излучением, Вт/м2.
Энергозатраты человека зависят от тяжести выполняемых работ. Они могут быть определены по таблице А.7 приложения А.
а) Расчет скрытой теплоты диффузии пара через поры кожи – qд
Для определения теплоотдачи через кожу путем диффузии используется формула Дальтона
 ,
где r – теплота испарения влаги при температуре тела 35°С принимается равной 2,4×103 Дж/кг;
m – постоянная кожи при тепловом комфорте, равная 2,26×10-9 кг/(с×м2×кПа);
PВ – парциальное давление водяных паров в воздухе, кПа, которое может быть принято 2,2-2,3 кПа.
Для определения парциального давления водяных паров, кПа, при влаговыделениях через поры используют эмпирическую формулу Банхиди
 ,
где tт – средняя температура тела человека, °С, которая определяется по формуле О. Фангера:  .
Подставляя вышеприведенные уравнения (42, 43) в уравнения 41, получим
б) Расчет скрытой теплоты испарения с поверхности кожи вследствие потоотделения – qи
Теплоту, отдаваемую испарением с поверхности кожи определяют по эмпирической формуле О. Фангера:
q и = 0,49 
в) Расчет скрытой теплоты, отдаваемой с выдыхаемым воздухом – qс.д.
Скрытая теплота, отдаваемая человеком с выдыхаемым воздухом:
qс.д =  V B.B (dB.B-dB),
где V B.B – количество выдыхаемого воздуха, кг/с м2, которое может быть найдено по эмпирической формуле
VB.B=0,166×10-5  .
Разность влагосодержания выдыхаемого dB.B и вдыхаемого dB воздуха (кг влаги /кг сухого воздуха) может быть найдена по эмпирической зависимости Тейлора
dB.В-dВ= 0,029-0,00492×РВ,
где РВ – барометрическое давление, допускается принять для нормальных условий.
С учетом приведенных зависимостей скрытая теплота, отдаваемая при дыхании, определяется из выражения:
г) Расчет явной теплоты, отдаваемой с выдыхаемым воздухом – qя.д.
Явная теплота, отдаваемая человеком с выдыхаемым воздухом:
где ср – теплоемкость воздуха принимается равной  ;
tв.в – температура выдыхаемого воздуха (tв.в= 34°С).
Подставляя значения ср и tв.в в формулу 11 получаем, что явная теплота, отдаваемая человеком с выдыхаемым воздухом определяется по формуле:
д) Расчет теплоотдачи радиацией – qр
Расчет теплоотдачи радиацией производится по формуле Стефана – Больцмана
 ,
где s - постоянная Стефана – Больцмана, величина которой равна 5,67 Вт/(м2*К4);
e - излучающая способность одетого человека, равная 0,7;
Tод – температура поверхности одежды, К;
Tод  ,
Tr – радиационная температура в рассматриваемой точке помещения, К:
Tr = tв + 273.
е) Расчет теплоотдачи конвекцией – qк
qк 
Для расчета коэффициента теплоперехода при свободной конвекции используют приближенную формулу:
Для вынужденной конвекции:
где w - расчетная подвижность воздуха в рабочей зоне помещения, м/с.
Термическое сопротивление Rод и значения коэффициента fод для различных типов одежды приведены в таблице А.8 приложения А. Принято термическое сопротивление одежды измерять в «clo» (1 clo=0,155(м2*К)/Вт).
Температура на поверхности одежды определяется для стационарных условий теплообмена из условия равенства теплоотдачи тела человека qо, количеству теплоты, проходящей через одежду, т.е.
Отсюда tод = tT – Rод×qо.
Как показано выше, для определения температуры тела человека может быть использована формула О. Фангера, т.е.
Подставив приведенные выше уравнения в исходное (Δq), находим зависимость теплового баланса человека от определяющих метеорологических параметров воздуха (температуры воздуха, радиационной температуры, парциального давления водяных паров), тяжести выполняемых работ и термического сопротивления одежды:
Для расчета S (аналог PMV) предложена следующая формула:
Для оценки теплоощущений человека по формуле О. Фангера используют ранговые оценки (PMV – ожидаемые значения теплоощущений таблица 10).
Таблица 11- Ожидаемые значения теплоощущений
| Теплоощущения
| S
| Теплоощущения
| S
| | Холодно
| -3
| Слегка тепло
| +1
| | Прохладно
| -2
| Тепло
| +2
| | Слегка прохладно
| -1
| Жарко
| +3
| | Комфортно
|
|
|
|
Сделать вывод о параметрах микроклимата на исследуемом рабочем месте производственных помещений (таблица А.3 приложения А) для данного вида деятельности человека.
Приложение А
Таблица А.1 – Допустимые сопротивления заземляющего устройства в
электроустановках до и выше 1000 В
| Наибольшие допустимые значения R3, Ом
| Характеристика электроустановок
| R3 
| Для электроустановок напряжением выше 1000 В и расчетным током замыкания на землю I3 > 500 А
| | R3=250/ I3 ≤10
| Для электроустановок напряжением выше 1000 В и расчетным током замыкания на землю I3 < 500 А
| | R3=125/ I3 ≤10
| При условии, что заземляющее устройство является общим для электроустановок напряжением до и выше 1000 В и расчетном токе замыкания на землю I3 < 500 А
| R3 
| В электроустановках напряжением 660/380 В
| R3 
| В электроустановках напряжением 380/220 В
| R3 
| В электроустановках напряжением 220/127 В
| Примечание: Для электроустановок напряжением до 1000 В значения R3 даны при условии, что удельное сопротивление грунта р < 100 Ом∙м. При удельном сопротивлении фунта р >; 100 Ом∙м разрешается увеличивать указанные величины в К =- р / 100, но не более чем в 10 раз.
Таблица А.2 – Приближенные значения удельных сопротивлении грунтов
| Грунт
| Удельное сопротивление p, Ом∙м
| Грунт
| Удельное сопротивление p,Ом∙м
| | Глина
|
| Известняк, крупный
|
| | Суглинок
|
| песок с валунами
| 1000-2000
| | Песок
|
| Скала, валуны
| 2000-4000
| | Супесь
|
| Садовая земля
|
|
Таблица А.3 – Коэффициенты использования электродов заземлителя
| а/l
| Коэффициенты использования вертикальных электродов  , размещенных по контуру, при числе электродов в контуре:
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| -
| 0,69
| 0,61
| 0,56
| 0,47
| 0,41
| 0,39
| 0,36
| |
| -
| 0,78
| 0,73
| 0,68
| 0,63
| 0,58
| 0,55
| 0,52
| |
| -
| 0,85
| 0,80
| 0,76
| 0,71
| 0,66
| 0,64
| 0,62
| | а/l
| Коэффициенты использования горизонтального электрода  , соединяющего вертикальные электроды, размещенные по контуру, при числе вертикальных электродов в контуре:
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| -
| 0,450
| 0,40
| 0,34
| 0,27
| 0,22
| 0,20
| 0,19
| |
| -
| 0,55
| 0,48
| 0,40
| 0,32
| 0,29
| 0,27
| 0,23
| |
| -
| 0,70
| 0,64
| 0,56
| 0,45
| 0,39
| 0,36
| 0,33
| Примечания:1) а/l – отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине,
2) коэффициенты использования электродов заземлителя получили ещё название коэффициентов взаимного экранирования.
Таблица А.4 – Приближенные значения расчетных полных сопротивлений Zт, Ом обмоток масляных трехфазных трансформаторов
| Мощ-ность трансформа-тора, кВА
| Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ
| Zт, Ом, при схеме соединения обмоток
| Мощность трансфор-матора, кВА
| Номиналь-ное напря-жение обмоток высшего напряже-ния, кВ
| Zт, Ом, при схеме соединения обмоток
| | Y/Yн
|  Yн,
Y/Zн
| Y/Yн
| Yн,
Y/Zн
| |
| 6-10
| 3,11
| 0,906
|
| 6-10
| 0,195
| 0,056
| |
| 6-10
| 1,949
| 0,562
| 20-35
| 0,191
| -
| |
| 6-10
| 1,237
| 0,36
|
| 6-10
| 0,129
| 0,042
| | 20-35
| 1,136
| 0,407
| 20-35
| 0,121
| -
| |
| 6-10
| 0,799
| 0,266
|
| 6-10
| 0,081
| 0,027
| | 20-35
| 0,764
| 0,327
| 20-35
| 0,077
| 0,032
| |
| 6-10
| 0,487
| 0,141
|
| 6-10
| 0,054
| 0,017
| | 20-35
| 0,487
| 0,203
| 20-35
| 0,051
| 0,020
| |
| 6-10
| 0,312
| 0,090
| | 20-35
| 0,305
| 0,130
|
Таблица А.5 – Активные r  и внутренние индуктивные х сопротивления стальных проводников при переменном токе (50Гц), Ом/км
| Размеры
или диаметр сечения,
мм
| Сечение,мм2
| r
| х
| r
| х
| r
| х
| r
| х
| | при ожидаемой плотности тока в проводнике, А/мм2
| | 0,5
| 1,0
| 1,5
| 2,0
|
|
|
|
|
|
|
| | Полоса прямоугольного сечения
| | 20х4
|
| 5,24
| 3,14
| 4,20
| 2,52
| 3,48
| 2,09
| 2,97
| 1,78
| | 30х4
|
| 3,66
| 2,20
| 2,91
| 1,75
| 2,38
| 1,43
| 2,04
| 1,22
| | 30х5
|
| 3,38
| 2,03
| 2,56
| 1,54
| 2,08
| 1,25
| -
| -
| | 40х4
|
| 2,80
| 1,68
| 2,24
| 1,34
| 1,81
| 1,09
| 1,54
| 0,92
| | 50х4
|
| 2,28
| 1,37
| 1,79
| 1,07
| 1,45
| 0,87
| 1,24
| 0,74
| | 50х5
|
| 2,10
| 1,26
| 1,60
| 0,96
| 1,28
| 0,77
| -
| -
| | 60х5
|
| 1,77
| 1,06
| 1,34
| 0,80
| 1,08
| 0,65
| -
| -
| | Проводник круглого сечения
| |
| 19,63
| 17,0
| 10,2
| 14,4
| 8,65
| 12,4
| 7,45
| 10,7
| 6,4
| |
| 28,27
| 13,7
| 8,2
| 11,2
| 6,70
| 9,4
| 5,65
| 8,0
| 4,8
| |
| 50,27
| 9,60
| 5,75
| 7,5
| 4,50
| 6,4
| 3,84
| 5,3
| 3,2
| |
| 78,54
| 7,20
| 4,32
| 5,4
| 3,24
| 4,2
| 2,52
| -
| -
| |
| 113,1
| 5,60
| 3,36
| 4,0
| 2,40
| -
| -
| -
| -
| |
| 150,9
| 4,55
| 2,73
| 3,2
| 1,92
| -
| -
| -
| -
| |
| 201,1
| 3,72
| 2,23
| 2,7
| 1,60
| -
| -
| -
| -
| Таблица А.6 – Допустимое напряжение σ, модуль упругости Е и допустимая
величина статической осадки хст для различных материалов
| Материалы
| σ, Па
| Е, Па
| Е
σ
| хст, см
| | Губчатая резина
| 2,94
|
|
| 0,01 h
| | Мягкая резина
| 7,84
|
|
| 0,016 h
| | Ребристая резиновая плита с отверстиями
| 7,84-9,81
| 392,4—294,0
|
| 0,02 h
| | Резина средней жесткости
| 29,43-39,24
| 1952-2452,5
|
| (0,015-0,016) h
| | Пробка натуральная
| 14,71-19,62
| 294-392,4
|
| 0,05 h
| | Плита из пробковой крошки
| 5,48-9,81
| 588,6
| 60-100
| (0,010-0,017) h
| | Войлок мягкий
| 1,96-2,94
| 196,2
| 65-100
| (0,010-0,015) h
| | Войлок жесткий прессованный
| 13,83
| 882,9
|
| 0,0155 h
|
Таблица А.7 – Теплопродукция (энергозатраты) человека
| Вид деятельности
| M/FT, Вт/м2
| h
| | Состояние покоя
| 40 – 60
|
| | Легкие работы I – а
II – б
| 50 – 80
80 – 100
|
| | Средней тяжести II – а
II – б
| 100 – 130
130 – 167
| 0 – 0,05
0 – 0,1
| | Тяжелые работы III
| 167 – 300
| 0,1 – 0,2
|
Таблица А.8 – Значения Rод и fод для различных типов одежды
| Тип одежды
| Rод, (м2*К)/Вт
| fод
| | Шорты и рубашка
| 0,0155
| 1,5
| | Легкая летняя одежда
| 0,0775
| 1,1
| | Легкая специальная одежда
| 0,093
| 1,1
| | Деловой костюм
| 0,124 – 0,14
| 1,15
| | Деловой костюм и хлопчатобумажный плащ
| 0,155 – 0,2
| 1,15
| | Теплая традиционная европейская одежда
| 0,23
| 1,15 – 1,2
| | Теплая зимняя европейская одежда
| 0,23 – 0,31
| 1,15 – 1,2
| | Теплая зимняя одежда в холодных районах
| 0,465 – 0,62
| 1,3 – 1,5
| Таблица А.9 – Расчетные параметры воздуха на постоянных и непостоянных рабочих местах производственных помещений
| Период года
| Категория работ
| Оптимальные нормы
| Допустимые нормы
| | | Температура, °С
| Скор. движ. возд., м/с, не более
| Относит. влажность воздуха, %, не более
| | | температура, °С
| скорость движения, м/с
| относительная влажность, %
| | | на всех рабочих местах
| на пост. рабочих местах
| на непост. рабочих местах
| на постоянных и непостоянных рабочих местах
| | | | | | | | | | | | | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | Теплый
| Легкая
I-а
II-б
|
23-25
22-24
|
0,1
0,2
| 40 – 60
| На 4°С выше расчетной температуры наружного воздуха (А)
|
28/31
28/31
|
30/32
30/32
|
0,2
0,3
|
| | Ср. тяж.
II-а
II-б
|
21-23
20-22
|
0,3
0,3
|
27/30
27/30
|
29/31
29/31
|
0,4
0,5
| | Тяжелая
III
|
18-20
|
0,4
|
26/29
|
28/30
|
0,6
| | Холодный и переходный периоды
| Легкая
I-а
II-б
|
22-24
21-23
|
0,1
0,1
| 40 – 60
|
-
|
21-25
20-24
|
18-26
17-25
|
0,1
0,2
|
| | Ср. тяж.
II-а
II-б
|
18-20
17-19
|
0,2
0,2
|
17-23
15-24
|
15-24
13-23
|
0,3
0,4
| |
Тяжелая
III
|
16-18
|
0,3
|
13-19
|
12-20
|
0,5
|
Микуров Алексей Иванович
Кривобокова Вера Александровна
Белякин Сергей Константинович
Евтушенко Наталья Георгиевна
Попадчук Светлана Борисовна
Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...
|
Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...
|
Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...
|
Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...
|
Приготовление дезинфицирующего рабочего раствора хлорамина Задача: рассчитать необходимое количество порошка хлорамина для приготовления 5-ти литров 3% раствора...
Дезинфекция предметов ухода, инструментов однократного и многократного использования
Дезинфекция изделий медицинского назначения проводится с целью уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов - вирусов (в т...
Машины и механизмы для нарезки овощей В зависимости от назначения овощерезательные машины подразделяются на две группы: машины для нарезки сырых и вареных овощей...
|
Разновидности сальников для насосов и правильный уход за ними
Сальники, используемые в насосном оборудовании, служат для герметизации пространства образованного кожухом и рабочим валом, выходящим через корпус наружу...
Дренирование желчных протоков Показаниями к дренированию желчных протоков являются декомпрессия на фоне внутрипротоковой гипертензии, интраоперационная холангиография, контроль за динамикой восстановления пассажа желчи в 12-перстную кишку...
Деятельность сестер милосердия общин Красного Креста ярко проявилась в период Тритоны – интервалы, в которых содержится три тона. К тритонам относятся увеличенная кварта (ув.4) и уменьшенная квинта (ум.5). Их можно построить на ступенях натурального и гармонического мажора и минора.
...
|
|
