Az emberi test mérete és hőátadása. Hőcsere a szervezetben

Az ember folyamatosan hőcsere állapotában van a környezetével.

Az ember legjobb termikus közérzete akkor lesz, ha az emberi test hőleadása (QTB) teljesen átkerül a környezetbe (QTO), azaz. termikus egyensúly van

A test hőkibocsátásának többlete a környezeti hőátadáson (QTB > QTO) a belső szervek hőmérsékletének emelkedéséhez, a test felmelegedéséhez és hőmérsékletének emelkedéséhez vezet – az ember felforrósodik. Éppen ellenkezőleg, a hőátadás többletét a hőkibocsátással szemben (Q.TV< QТО) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры - человеку становится холодно.

Az átlagos emberi testhőmérséklet 36,6 0 C. Ettől a hőmérséklettől való kisebb eltérések is egy vagy másik irányban az ember közérzetének romlásához vezetnek.

A test hőtermelését (QTB) elsősorban az egyén által végzett munka súlyossága és intenzitása, elsősorban az izomterhelés mértéke határozza meg.

A hőátadás az emberi testből a környezetbe a következő következményekkel jár:

Hővezetőképesség (QT) a ruházaton keresztül. Hőt csak magasabb hőmérsékletű testről lehet átvinni egy alacsonyabb hőmérsékletű testre. A hőátadás intenzitása függ a testhőmérséklet különbségétől (ez esetünkben az emberi test hőmérséklete és az embert körülvevő tárgyak, levegő hőmérséklete) és a ruházat hőszigetelő tulajdonságaitól.

Ennek szemléltetésére egy egyszerű kísérlet is elvégezhető.

Helyezzen egy hőmérőt egy pohár forró vízbe, és tegye magát a poharat egy edénybe, először meleg, majd hideg vízzel. Figyelje meg, hogy a hőmérő mennyivel csökken az első és a második esetben.

A hideg vízben lévő pohár hőmérsékletének csökkenése gyorsabban megy végbe, mint a hőátadás intenzitása az üvegben lévő forró víz és a tartályban lévő meleg víz között. Ez a kísérlet a hőátadás hőmérséklet-különbségtől való függését szemlélteti.

Az ember és a környezet közötti hőcsere szabályozható a környezeti hőmérséklettel és a különböző hőszigetelő tulajdonságú ruházat kiválasztásával.

Konvektív hőátadás (QK). Mi az? A meleg tárgy közelében felmelegszik a levegő. A felmelegített levegő kisebb sűrűségű és könnyebb lévén felemelkedik, helyét a környezet hidegebb levegője veszi át.

Természetes konvekciónak nevezzük azt a jelenséget, amikor a levegő részei kicserélődnek a meleg és a hideg levegő sűrűsége közötti különbség miatt.

Ha egy meleg tárgyat hideg levegővel fújnak át, akkor felgyorsul a melegebb levegőrétegek hidegebbre cserélésének folyamata. Ebben az esetben a fűtött tárgyban hidegebb lesz a levegő, nagyobb lesz a hőmérséklet-különbség a fűtött tárgy és a környező levegő között, és mint korábban megtudtuk, megnő a hőátadás intenzitása a tárgyról a környező levegőre. Ezt a jelenséget kényszerkonvekciónak nevezik.

Például: a kényszerkonvekció jelenségét szemléltetve az, hogy szeles időben azonos levegőhőmérséklet mellett az ember hidegebbnek érzékeli az éghajlati viszonyokat, mert intenzívebb a hőátadás a testéből.

Így az ember és a környezet közötti hőcsere a levegő mozgási sebességének változtatásával szabályozható.

• - sugárzás (QIZ) a környező felületeken. A forró test felületén sugárzó (elektromágneses hullám) - infravörös sugárzássá átalakuló hőenergia egy másik - hideg - felületre kerül, ahol ismét hővé alakul. Minél nagyobb a hőmérsékletkülönbség egy személy és a környező tárgyak között, annál nagyobb a sugárzási fluxus. Sőt, a sugárzó fluxus származhat egy személyből, ha a környező tárgyak hőmérséklete alacsonyabb, mint a személy hőmérséklete, és fordítva, ha a környező tárgyak melegebbek.
• - a nedvesség elpárologtatása (QISP) a bőr felszínéről. Ha az ember izzad, akkor a bőrén vízcseppek jelennek meg, amelyek elpárolognak, és a víz folyékony halmazállapotból gőz állapotba kerül. Ezt a folyamatot energiafelhasználás (QISP) kíséri a párolgás érdekében, és ennek eredményeként a test hűtése.

Mi határozza meg a párolgás intenzitását, és ennek következtében a testből a környezetbe történő hőátadás mértékét?

Először is, a környezeti hőmérsékleten - minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a párolgási sebesség; másodszor, a levegő páratartalmától - minél magasabb a páratartalom, annál alacsonyabb a párolgás intenzitása. Minden levegőhőmérsékletet az egységnyi levegőtérfogatban gőzállapotban jelen lévő maximális vízmennyiség jellemzi.

Egy egyszerű kísérlet segít illusztrálni ezt a jelenséget. Tölts meg egy kis üveget vízzel, helyezz bele egy hőmérőt, csavard be az üveget egy nedves ruhába, és tedd ki a napon. Figyelje a hőmérő állását. A palackban lévő víz hőmérséklete csökkenni kezd.

Ha az üveget nem csomagolják nedves ruhába, a hőmérséklet megemelkedik. Ez azt jelzi, hogy a hőenergiát a víz elpárologtatására fordítják a rongyból.

Ez a legegyszerűbb technika akkor használható, ha meleg időben hűtött vizet szeretne inni. A párolgásból adódó lehűléssel magyarázható az is, hogy meleg napsütéses időben nem javasolt a hőmérsékletre különösen érzékeny növények öntözése. Az intenzív párolgás következtében a növények vegetatív részei elfogadhatatlan hőmérsékletre hűlhetnek le.

A levegő páratartalmát általában a relatív páratartalommal (?) mérik, százalékban kifejezve. Például a relatív páratartalom? = 70% azt jelenti, hogy a gőzállapotban lévő maximális vízmennyiség 70%-a a levegőben van. A 100%-os relatív páratartalom azt jelenti, hogy a levegő vízgőzzel telített, és ilyen környezetben nem tud elpárologni.

A párolgás intenzitása a levegő sebességének növekedésével nő. Ezt ugyanazok az okok magyarázzák, mint a hőátadás növekedése a kényszerkonvekció során. Az emberi test közelében elhelyezkedő és vízgőzzel telített levegőrétegek a légmozgás következtében eltávolítódnak, és helyükre szárazabb levegőrészek lépnek, és a párolgás intenzitása megnő.

A kilélegzett levegő felmelegítése (QB). A légzés folyamata során az emberi tüdőbe jutó környezeti levegő felmelegszik, és egyben vízgőzzel telítődik. Így a hő a kilélegzett levegővel (QB) távozik az emberi testből.

Így az ember és a környezet közötti hőcsere a hővezető képesség (QT), a konvektív hőcsere (Qk), a sugárzás (Qiz), a párolgás (QISP), a kilélegzett levegő felmelegítése (QB) miatt történik, azaz:

Qtot = QT + QK + QIZ + QISP + QB - hőmérleg egyenlete

A fent felsorolt ​​hőátadási utak hozzájárulása nem állandó, függ a termőterület mikroklíma paramétereitől, valamint az embert körülvevő felületek hőmérsékletétől. Ha ezeknek a felületeknek a t-je kisebb, mint az emberi test t-je, akkor az emberi testből sugárzással hőcsere megy át a hideg felületekre. Ellenkező esetben a hőcsere az ellenkező irányban történik: a fűtött felületekről az emberre. A konvekciós hőátadás a helyiség levegőjének hőmérsékletétől és mozgásának sebességétől a munkahelyen, a párolgásos hőátadás pedig a relatív páratartalomtól és a légmozgás sebességétől függ.

Megállapítást nyert, hogy az emberi szervezetben az anyagcsere optimális, és ennek megfelelően teljesítménye akkor magas, ha a hőátadási folyamat összetevői megközelítőleg a következő határokon belül vannak:

QK+QT? 30%; QIZ? 45%; QIS = 20%; QВ?5%.

A hőátadó összetevők ezen egyensúlya jellemzi az emberi hőszabályozási rendszer feszültségének hiányát.

A QT, QK, Qiz hőáramlás iránya lehet egy személytől a levegőbe és az őt körülvevő tárgyakba, és fordítva, attól függően, hogy mi a magasabb - az ember testének hőmérséklete vagy a környezeti levegő és az őt körülvevő testek hőmérséklete. 1.).

Rizs. 1. Hőáramlási irány diagram: QB - a termikus levegő kilégzése; QI - párolgás; Qiz - sugárzás; QK - konvektív hőátadás; QT - hővezető képesség

Az emberi test hőtermelését elsősorban az emberi tevékenység során fellépő izomterhelés mértéke, a hőátadást pedig a környező levegő és a tárgyak hőmérséklete, a mozgás sebessége és a levegő relatív páratartalma határozza meg.

Miért fázik az ember, de a békának még csak kabát sem kell a Mont Blanc-on? A libabőr melegen tart bennünket, és minek köszönhetik a ruhagyártók a homeosztázist?

Ki nem zúgolódott közülünk, aki nehéz hátizsákkal hegyet mászik, mert túl meleg ruhát viselt? És akkor este nem próbáltál benne felmelegedni a tűz mellett? Miért érezhet hideget és meleget is ugyanabban a kabátban, és hogyan hat a klimatikus komfortérzet a környezeti hőmérsékletre vagy a fizikai aktivitás intenzitására? A cikkben arról beszéltünk, hogy miért melegszenek fel a ruhák. Ebben a cikkben arról fogunk beszélni, hogy miért van szüksége az embernek ruhára, és miért kell melegíteni.

A „Jégember” becenévre hallgató holland Wim Hof ​​alacsony hidegérzékenységéről vált híressé. Több rekordot is felállított egy személy rendkívül hideg körülmények között való tartózkodásának időtartamával kapcsolatban. Iceman 72 percet töltött egy hideg vizet és jeget tartalmazó tartályban, mezítláb mászta meg a francia Mont Blanc-t, és sok más „hidegvérű” cselekedetet hajtott végre, amelyek a legtöbb hétköznapi ember számára elérhetetlenek.

Wim Hoffal ellentétben egy másik élőlény - egy közönséges béka - nem mászik fel a Mont Blanc-ra, hanem folyamatosan más alacsony hőmérsékletű hőstettet hajt végre, ami azonban nem teszi híressé. Feltételezhetjük persze, hogy a békával ellentétben Jégembernek sikerült PR-ügyekben, de az igazság más. A béka, mint az állatvilág és a hal sok más képviselője, hidegvérű lény. Az ember éppen ellenkezőleg, egy meglehetősen nagy melegvérű csoporthoz tartozik. A hideg- és melegvérű élőlények alkalmazkodnak környezetükhöz, és különböző módon reagálnak a változó hőmérsékleti viszonyokra.

A 19. században a francia orvos, Claude Bernard levezette azokat az elveket, amelyek akkor az elmélet alapját képezték. homeosztázis. Ezen elmélet szerint az élő szervezet a környezetével egységes energiarendszert alkot, és arra törekszik, hogy belső környezete állandóságát fenntartsa.

Az evolúció különböző lehetőségeket kínált a test és a környezet harmóniájának biztosítására. Például egy számunkra már ismerős béka nyugodtan elhatározta, hogy testhőmérséklete majdnem megegyezik a körülötte lévő víz és levegő hőmérsékletével. Ennek eredményeként a béka normálisan él saját békatestének hőmérsékletén 0 és 25 Celsius fok között. Az olyan állatok, mint a béka, erős hőmérséklet-csökkenéssel képesek felfüggesztett animációba esni - egy olyan állapotba, amikor a test létfontosságú tevékenysége szinte teljesen lelassul. Ezen állatok némelyike, például a szibériai szalamandra, még a telet is jégtömbben tölti, és tavaszig megfagy a vízzel együtt, amelyben úszott. A környezeti feltételekhez való alkalmazkodásnak ezt a módját ún konformációs.

A szibériai szalamandra egy jégtömbben tud áttelelni, és a vízzel együtt megfagy, amelyben úszott.

Az ember, ellentétben a békával, csak akkor működik normálisan, ha saját testének hőmérséklete állandó, és nem változik a környezet hőmérsékletével. Ezt az adaptációs módszert ún szabályozóés egy kifejlesztett fiziológiás hőszabályozási rendszer segítségével érik el, amely szabályozza a hőcserét. Ez a rendszer figyeli az emberi test belső hőmérsékletét, és ha az egyik vagy másik irányba eltér a normál 37 ºС-tól, akkor korrekciós mechanizmusok indulnak el. A hidegben való reszketés vagy a melegben való izzadás az ilyen mechanizmusok működésének külső megnyilvánulása.

A homeosztázis mindkét lehetőségének megvannak a maga előnyei és hátrányai. A hidegvérű állatok a külső körülményektől függően változtatják „életmódjukat”, és sokáig bírják az alacsony hőmérsékletet, így aktivitásuk szinte nullára csökken. Ezzel szemben a melegvérű állatok jelentős erőfeszítéseket tesznek a stabil belső testhőmérséklet fenntartása érdekében, de ez lehetőséget ad számukra a normális aktivitás fenntartására a külső hőmérséklet meglehetősen széles tartományában.

Hőcsere

Mi a hőátadás? Minek ez az izzadástól való kínlódás, vagy éppen ellenkezőleg, mi a kellemes a libabőrben?

A hőátadás a hő átadása egy melegebb testről egy kevésbé fűtött testre. Egy ilyen folyamatnak mindig egy iránya van, és visszafordíthatatlan. Azaz lehetséges a hőátadás a fűtött vasalóról a nadrágra, de a nadrág nem tudja átadni a hőt a felmelegített vasalónak. A hőátadási folyamat elvileg hasonló a folyadékok viselkedéséhez az egymással érintkező edényekben: a folyadék addig áramlik egyik edényből a másikba, amíg a folyadékok szintje két egymással érintkező edényben azonos lesz. Hasonlóképpen, a hő átadódik egy melegebb testről egy kevésbé fűtöttre, amíg a hőmérsékletük azonos lesz.

Háromféle hőátadás

A hőátadást általában három típusra osztják: hővezető képesség, sugárzó hőátadás és konvekció.

1. A hővezető képesség a hő közvetlen átadása egy melegebbről egy kevésbé fűtöttre. A forró kávé átadja a hőt a csészének, a csésze pedig a kezednek. Ez addig történik, amíg az ital, a csésze és a kezek hőmérséklete egyenlő nem lesz. És fordítva, ha az itallal ellátott tartály hideg (például egy pohár konyak), akkor a hő az ellenkező irányba halad át - a kezekből az italba. A hővezető képességnek köszönhetően a jó konyak felmelegítve nagyon jó lesz.

A hideg fül nem a bolond jele. Minden ember így működik

Az emberi test nem csak a konyaknak adja le hőjét, hanem a környezetnek is - a levegőnek vagy más hideg tárgyaknak, amelyekkel az ember érintkezésbe kerül. Az emberi test különböző területei eltérő módon teszik ezt. Például a felső rész, különösen a fej és a nyak sok hőt ad le, míg a lábak és a testrészek, ahol sok a bőr alatti zsír, keveset. Egyébként a jól táplált emberek ezért fagynak kevésbé, mint a vékonyak.

2. A sugárzó hőátadás a testek közvetlen érintkezése nélküli hőátadás egyik változata.Így melegít fel minket a nap vagy bármely más felhevült tárgy, amelynek érintése nélkül azt mondhatjuk, hogy hő árad belőle.

A nap a sugárzó hőcserének köszönhetően messziről felmelegít bennünket

3. A konvekció a hőcsere egy fajtája, amelyet ugyanazon anyag mozgó áramlásai hajtanak végre. A konvekciónak köszönhetően a tűzön álló vízforralóban keveredik a víz. Ugyanez történik a meleg levegővel a ruhák alatt. A test mentén emelkedve és kifelé haladva utat enged az utcáról érkező levegőnek, és elkezdünk megfagyni.

A konvekció típusai egy teáskannában és turista

A hőátadást szabályozó mechanizmusok szerepe

Az emberi test maghőmérsékletét a hőtermelés- hőtermelés az anyagcsere és az izomműködés során. Az egészséges szervezet ezt a hőmérsékletet nem veszi észre, de már egy kis - fél fokos - változás is okot ad az ágyba mászásra, csendet, forralt bort és fizetett betegszabadságot követelni.

De nem kevésbé fontos az ember számára a környezet hőmérséklete.

A meztelen személy csak a környezeti hőmérséklet meglehetősen szűk tartományában - 27 ºС körül - képes hosszú ideig és hatékonyan működni. Ha a környezeti hőmérséklet 27 fok fölé emelkedik, fennáll a hipertermia (túlmelegedés) veszélye. Ilyenkor az emberi hőszabályozó rendszer a verejtékmirigyek által termelt nedvesség elpárolgása miatt fokozza a hőátadást. Ezenkívül a véráramlás a belső szervekről a test külső felületére osztódik újra.

Ezzel szemben, amikor a környezeti hőmérséklet észrevehetően és hosszú ideig 27 fok alá csökken, a szervezet olyan hőszabályozási mechanizmusokat kapcsol be, amelyek csökkentik a hőveszteséget és növelik a hőtermelést.

Ilyen mechanizmusok a következők:

A remegés az izmok gyors, akaratlan összehúzódása, amely hőt bocsát ki a belső szervek felmelegítésére.

A vér kiáramlása a test külső, lehűtött felületéről. Ez a kiáramlás nem engedi, hogy a vér leadja a belső szervek működéséhez szükséges hőt. Ez a hatás különösen a kéz- és lábujjak fagyásában nyilvánul meg.

A lúdtalp olyan libabőr, amelyet a bőrön lévő szőrszálak elhelyezkedéséért felelős mikroizmok feszültsége okoz. Az embereknél ez az ősi örökség klasszikus atavizmus, de őseinknél ezek az izmok emelték meg a hajat, növelve a hajszál magasságát. Ez a levegőt a bőr közelében tartotta, ami hőszigetelőként csökkentette a hőveszteséget.

A hőszabályozás lehetőségei azonban nem korlátlanok, és a környezeti hőmérséklet további folyamatos csökkenésével a szervezet működésében különféle zavarok veszélye áll fenn, hipotermia (hipotermia) tünetei alakulnak ki, kellemetlen érzés, „fagyás” érzése. megjelenik. Ezért, amikor a hőmérsékleti viszonyok túllépnek bizonyos határokat, a szervezet saját képességei elégtelenné válnak, és az embernek külső segítségre van szüksége. Az ember egyik fő asszisztense a hőkomfort biztosításában a ruházat. Hogy pontosan hogyan segít, olvassa el a „Ki melegíti a meleg ruhákat” című anyagot.

Folytatás:

Homeosztázisnak nevezzük azt a képességet, hogy egy személy a környezet megváltozása esetén fenntartsa a test stabil állapotát.

Az ember melegvérű lény, és csak 37 ºС belső hőmérsékleten és 27 ºС külső hőmérsékleten működik normálisan.

Amikor ezek a hőmérsékletek egyik vagy másik irányba változnak, az emberi test természetes hőszabályozási mechanizmusai aktiválódnak, növelve vagy éppen ellenkezőleg, gyengítve a hőcserét.

A természetes hőszabályozás lehetőségei korlátozottak, és a környezeti hőmérséklet jelentős változásával az ember hipotermiával vagy túlmelegedéssel találkozhat.

• A ruházat a hőkomfort biztosításának egyik fő módja a környezeti hőmérséklet széles tartományában.

Az ember és környezete között folyamatosan hőcsere történik.

A környezeti tényezők komplex módon hatnak a szervezetre, sajátos értéküktől függően a vegetatív központok (striatum, a dicephalon szürke gumója) és a retikuláris képződmény, amelyek kölcsönhatásba lépnek az agykéreggel, és a szimpatikus rostok mentén impulzusokat küldenek az izmokba, optimális egyensúlyt biztosítanak a hőtermelés és a hőátadás folyamatai között.

A test hőszabályozása olyan élettani és kémiai folyamatok összessége, amelyek célja a testhőmérséklet bizonyos határok között (36,1...37,2 °C) való tartása. A test túlmelegedése vagy hipotermiája veszélyes létfontosságú zavarokhoz, esetenként betegségekhez vezet. A hőszabályozást a hőcsere folyamatok két összetevőjének - a hőtermelésnek és a hőátadásnak - változása biztosítja. A test hőegyensúlyát jelentősen befolyásolja a hőátadás, mivel ez a leginkább szabályozható és variálható.

A hőt az egész testben termelik, de leginkább a harántcsíkolt izmokban és a májban. Az otthoni ruhába öltözött, relatív nyugalmi állapotban lévő emberi test hőtermelése 15...25 °C léghőmérséklet mellett megközelítőleg azonos szinten marad. A hőmérséklet csökkenésével növekszik, 25 °C-ról 35 °C-ra emelkedve enyhén csökken. 40 °C feletti hőmérsékleten a hőtermelés növekedni kezd. Ezek az adatok azt mutatják, hogy a szervezet hőtermelésének szabályozása főként alacsony környezeti hőmérsékleten megy végbe.

A hőtermelés a fizikai munkavégzés során növekszik, és minél több, annál nehezebb a munka. A keletkező hő mennyisége az ember életkorától és egészségi állapotától is függ.

sugárzás (infravörös sugarak formájában, amelyeket a test felülete bocsát ki az alacsonyabb hőmérsékletű tárgyak irányába);

konvekció (a test felületét mosó levegő melegítése);

nedvesség elpárolgása a bőr felszínéről, a felső légutak nyálkahártyájáról és a tüdőről.

Az ilyen típusú hőátadások százalékos arányát egy normál nyugalmi állapotban lévő személy esetében a következő számok fejezik ki: 45/30/25.

Ez az arány azonban változhat a mikroklíma paramétereinek egyedi értékétől és az elvégzett munka súlyosságától függően.

A sugárzás általi hőátadás csak akkor következik be, ha a környező tárgyak hőmérséklete alacsonyabb, mint a kitett bőr (32...34,5 °C) vagy a külső ruházati rétegek hőmérséklete (enyhén öltözött személynél 27...28 °C és kb. 24 °C). °C téli ruhás embernek).

20 Ipari szellőztetés. A szellőztetés típusai. Szellőzés - szabályozható légcsere a helyiségben. A szellőzőrendszereket úgy alakították ki, hogy biztosítsák a szükséges tisztaságot, hőmérsékletet, páratartalmat és a levegő mozgékonyságát. Az ipari méretű légcserét biztosító komplex szellőzőrendszereket nevezik ipari szellőztető rendszerek, kis helyiségek szellőztetése esetén használja háztartási szellőzőrendszerek. A légcsere megszervezésének céljától és elvétől függően a következő típusú szellőztetéseket különböztetjük meg: természetes szellőzés- szellőztetés, a szükséges légcsere megteremtése: - a szél hatására; - a helyiségen belüli meleg levegő és a külső hideg levegő fajsúlyának különbsége miatt; gépi szellőztetés- szellőztetés, amelyben a levegőt elektromos ventilátorokkal mozgatják; at szellőztetést csak a tiszta levegő bejuttatása biztosított a helyiségbe, a levegő kinyíló ajtókon, kerítések szivárgásán és az ebből eredő túlnyomás miatt távozik belőle; elszívó szellőzés úgy tervezték, hogy eltávolítsa a levegőt a szellőztetett helyiségből, és vákuumot hozzon létre benne, amelynek következtében a külső és a szomszédos helyiségekből származó levegő a kerítések és ajtók szivárgásain keresztül bejuthat ebbe a helyiségbe;- a szellőztetés olyan fajtája, amelyben bizonyos helyekre levegőt juttatnak (helyi befúvó szellőztetés), és a szennyezett levegőt csak azokról a helyekről távolítják el, ahol káros kibocsátás képződik (helyi elszívás); általános szellőztetés- szellőzés, amelyben a levegőcsere az egész helyiségben történik. Ezt a szellőztetést akkor alkalmazzák, ha a káros tényezők kibocsátása jelentéktelen és egyenletesen oszlik el a helyiség teljes térfogatában.

21

Ipari világítás. Az ipari világítás osztályozása. Az ipari világítás osztályozása a 20.1. ábrán látható. A természetes megvilágítás a legelőnyösebb mind a látószervekre, mind az emberi test egészére nézve. Ha nincs elegendő természetes megvilágítás, mesterséges vagy kombinált világítást kell alkalmazni.

Az ipari helyiségek természetes megvilágítását a külső falak (ablakok) világos nyílásain keresztül oldalsó, az épületek mennyezetében lévő világító nyílásokon keresztül (lámpák) - a fej fölött, valamint az ablakokon és lámpákon keresztül - kombinálva.

Rizs. 20.1. Az ipari világítás típusai

Ha az ablakoktól a legtávolabbi munkahelyek távolsága kisebb, mint 12 m, akkor nagyobb távolság esetén egyirányú oldalsó világítást biztosítunk.

A legtöbb ipari helyiség általános mesterséges világítási rendszerrel van felszerelve - ha a lámpák a felső (mennyezeti) zónában helyezkednek el. Ha a lámpák közötti távolság azonos, akkor a világítás egységesnek tekinthető, ha a lámpákat közelebb helyezik a berendezéshez, akkor lokálisnak tekintik.

Kombinált mesterséges világításról akkor beszélünk, ha a helyi világítást hozzáadjuk az általános világításhoz.

Helyi világításnak azt a világítást kell tekinteni, amelyben a lámpák fényárama közvetlenül a munkahelyre összpontosul. Az Építési Szabályzat és Szabályzat (SNiP) értelmében csak egy helyi világítás használata ipari helyiségekben nem megengedett.

A vészvilágítás szükséges a munka folytatásához a munkavilágítás hirtelen leállása esetén, amely fennakadást okozhat a berendezések szervizelésének folyamatában vagy a folyamatos technológiai folyamatban, tüzet, robbanást, embermérgezést, zsúfolt helyeken sérüléseket stb. A karbantartást igénylő munkafelületek legalacsonyabb megvilágítása vészüzemben, az általános világítási rendszerrel működő munkavilágításra normalizált megvilágításnak legalább 5%-ának kell lennie, de legalább 2 luxnak kell lennie épületen belül és 1 luxnál a nyílt területeken.

Az ügyeletes a termelő létesítmények világítása munkaidőn kívül.

Az éjszaka védett területek határai mentén létrehozott mesterséges világítást biztonsági világításnak nevezzük.

Evakuációs világítást kell felszerelni az emberek átjárására veszélyes helyekre, valamint az 50 fő feletti ipari épületekből az emberek evakuálására használt főfolyosókra és lépcsőházakra, olyan ipari helyiségekben, ahol folyamatosan dolgoznak, ahol az üzemi világítás hirtelen kikapcsolása esetén az emberek elhagyják a telephelyet a gyártóberendezések további üzemeltetése miatti sérülésveszélyesek, valamint az 50 fő feletti termelőhelyiségekben, a sérülésveszély mértékétől függetlenül. Az evakuációs világításnak biztosítania kell a fő átjárók és a lépcsőfokok minimális megvilágítását: helyiségekben 0,5 lux, nyílt területeken 0,2 lux. Ipari világítás egészségügyi és higiéniai követelményei: optimális spektrumösszetétel közel napenergiához. a munkahelyi megvilágítás szabványos értékeknek való megfelelése; a munkafelület megvilágításának és fényességének egyenletessége, beleértve az időt is;

éles árnyékok hiánya a munkafelületen és a munkaterületen belüli tárgyak fénye; a fényáram optimális iránya, segítve a felületi elemek domborművének felismerését.

A hőátadás az emberi test felülete és a környezet közötti hőcsere. A szervezet hőegyensúlyának fenntartásának összetett folyamatában nagy jelentősége van a hőátadás szabályozásának. A hőátadás fiziológiájával kapcsolatban a létfontosságú folyamatok során felszabaduló hőnek a testből a környezetbe történő átadását tekintjük főként sugárzással, konvekcióval, vezetéssel, párolgási körülmények között hűtés során a legnagyobb részt a sugárzás és a konvekció okozta hőveszteség (a teljes hőveszteség 73 -88%-a) foglalja el (1,5, 1,6 A test túlmelegedését okozó körülmények között a párolgásos hőátadás dominál).

Sugárzó hőátadás. Az emberi tevékenység bármely körülménye között hőcsere történik közte és a környező testek között infravörös sugárzáson keresztül (sugárzási hőcsere). Az ember élettevékenysége során gyakran ki van téve különböző spektrális jellemzőkkel rendelkező infravörös sugárzás fűtő hatásának: a napból, a föld felmelegedett felületéről, épületekből, fűtőberendezésekből stb. Az ipari tevékenység során az ember találkozik sugárzó fűtés, például kohászat, üveg, élelmiszeripar stb.

Sugárzás útján az ember hőt ad le olyan esetekben, amikor az őt körülvevő kerítések hőmérséklete alacsonyabb, mint a testfelület hőmérséklete. Az emberi környezetben gyakran előfordulnak olyan felületek, amelyek hőmérséklete lényegesen alacsonyabb a testhőmérsékletnél (hideg falak, üvegezett felületek). Ebben az esetben a sugárzás okozta hőveszteség helyi vagy általános hűtést okozhat az emberben. Sugárzós hűtésnek vannak kitéve az építőmunkások, a szállítómunkások, a hűtőgép-szervizben dolgozók stb.

A sugárzás általi hőátadás kényelmes meteorológiai körülmények között a teljes hőveszteség 43,8-59,1%-át teszi ki. Ha a helyiségben kerítések vannak, amelyek hőmérséklete alacsonyabb, mint a levegő hőmérséklete, akkor az emberi hőveszteség fajsúlya megnő, és elérheti a 71%-ot. Ez a hűtési-fűtési mód mélyebben hat a testre, mint a konvekció (1,5J. A sugárzás általi hőátadás* arányos az emberi test felületeinek és a környező tárgyak abszolút hőmérsékletének negyedik hatványainak különbségével. kis hőmérséklet-különbség, ami gyakorlatilag az emberi tevékenység valós körülményei között megfigyelhető, A sugárzási hőveszteség meghatározására szolgáló egyenlet (Srad, W) a következőképpen írható fel:

ahol a rad az emissziós tényező, W/(m2°C); Spad - az emberi test felülete, amely részt vesz a sugárzási hőcserében, m2; t1 - az emberi test felületének hőmérséklete (ruházat), °C; t2 - a környező tárgyak felületi hőmérséklete, °C.

A t1 és t2 ismert értékeinek a rad emissziós tényezője a táblázatból határozható meg. 1.3.

A sugárzási hőcserében részt vevő emberi test felülete kisebb, mint a test teljes felülete, mivel egyes testrészek kölcsönösen be vannak sugározva, és nem vesznek részt a hőcserében. A hőcserében részt vevő testfelület az emberi test teljes felületének 71-95%-át teheti ki. Álló vagy ülő emberek esetében a testfelület sugárzási hatékonysági együtthatója 0,71; emberi mozgás során 0,95-re emelkedhet.

Az egyenlettel meghatározható az öltözött személy testfelületének sugárzásából eredő hőveszteség Qrad, W is.

Konvekciós hőátadás. A hőt konvekció útján adják át az ember testének felületéről (vagy ruházatáról) a körülötte mozgó levegőbe. Van szabad konvekciós hőcsere (a test felülete és a levegő hőmérséklet-különbsége miatt) és kényszerített (a légmozgás hatására). A hőkomfort körülményei között a teljes hőveszteséghez viszonyítva a konvekciós hőátadás 20-30%. A konvekciós hőveszteség szeles időben jelentősen megnő.

A hőátbocsátási tényező összértékének (a rad.conv) felhasználásával a sugárzási-konvektív hőveszteség (Orad.conv) értékei meghatározhatók az egyenlet segítségével

Orad.conv = Orad.conv (tod-tv).

Vezetési hőátadás. A hőátadás az emberi test felületéről a vele érintkező szilárd tárgyakra vezetés útján történik. A Fourier-törvény szerinti vezetési hőveszteség az egyenlettel határozható meg

Amint az egyenletből látható, a vezetés általi hőátadás nagyobb, minél alacsonyabb annak a tárgynak a hőmérséklete, amellyel a személy érintkezik, annál nagyobb az érintkezési felület és annál kisebb a ruházati anyagok csomagolásának vastagsága.

Normál körülmények között a vezetési hőveszteség fajsúlya kicsi, mivel a csendes levegő hővezetési együtthatója jelentéktelen. Ebben az esetben az ember hővezetéssel csak a láb felszínéről veszít hőt, amelynek területe a testfelület 3% -a. De néha (mezőgazdasági gépek, toronydaruk, kotrógépek stb. kabinjában) a hideg falakkal való érintkezési terület meglehetősen nagy lehet.

Emellett az érintkezési felület méretén túl a test hűtött területe is számít (láb, hát alsó része, vállak stb.). Hőátadás párologtatással.

A hőátadás egyik fontos módja, különösen magas levegőhőmérsékleten és fizikai munkát végezve, a diffúziós nedvesség és izzadság elpárologtatása. A hőkomfort és a hűtés körülményei között a viszonylagos fizikai nyugalomban lévő személy diffúzióval (észrevehetetlen izzadással) veszít nedvességből a bőr és a felső légutak felszínéről. Emiatt az ember a teljes hő 23-27%-át bocsátja ki a környezetbe, a veszteség 1/3-a a felső légutak párolgásából eredő hőből, 2/3-a pedig a bőr felszínéről származik. A diffúziós nedvességveszteséget az embert körülvevő levegőben lévő vízgőz nyomása befolyásolja. Mivel szárazföldi körülmények között a vízgőznyomás változása kicsi, a diffúziós nedvesség elpárolgásából adódó nedvességveszteséget viszonylag állandónak (30-60 g/h) tekintjük. Csak a bőr vérellátásától függően ingadoznak valamelyest.

A diffúziós nedvesség bőrfelületről történő elpárolgásából származó hőveszteség Qexp.d, W, az egyenlettel határozható meg Hőátadás légzés közben.

A belélegzett levegő melegítéséből adódó hőveszteség a többi hőveszteséghez képest kis hányados, azonban az energiafogyasztás növekedésével és a levegő hőmérsékletének csökkenésével az ilyen típusú hőveszteség nő.

A belélegzett levegő felmelegedéséből adódó hőveszteség Qin.n, W, az egyenlettel határozható meg

Qbreath.n=0,00 12Qe.t (34-tv),

Összegzésképpen meg kell jegyezni, hogy a hőmérleg összetevőinek kiszámítására szolgáló fenti egyenletek csak hozzávetőlegesen teszik lehetővé az ember és a környezet közötti hőcsere becslését. Különböző szerzők által javasolt számos (empirikus és analitikus) egyenlet is lehetővé teszi a ruházat hőellenállásának kiszámításához szükséges sugárzás-konvektív hőveszteség (fred conv) mértékének meghatározását.

Ezzel kapcsolatban a kutatásban a számítások mellett kísérleti módszereket is alkalmaznak a test hőcseréjének felmérésére. Ilyenek például az egyén teljes nedvességveszteségének és párolgási veszteségének meghatározására egy levetkőzött és felöltözött személy mérlegelésével. valamint a sugárzás-konvektív hőveszteség meghatározása testfelületen elhelyezett hőmérő szenzorok segítségével.

Az emberi hőcsere értékelésének közvetlen módszerein kívül közvetett módszereket is alkalmaznak, amelyek tükrözik a hőátadás és az egységnyi idő alatti hőtermelés közötti különbség testre gyakorolt ​​hatását meghatározott életkörülmények között. Ez az arány határozza meg az ember termikus állapotát, amelynek optimális vagy elfogadható szinten tartása a ruházat egyik fő feladata. Ebben a tekintetben a személy termikus állapotának mutatói és kritériumai fiziológiai alapként szolgálnak mind a ruházat kialakításához, mind annak értékeléséhez.

IRODALOM

1 1. Ivanov K. P. A hőmérsékleti plazma sztázis szabályozásának alapelvei / A könyvben. A hőszabályozás élettana. L., 1984. 113-137.

1.2 Ivanov K. P. A hőmérsékleti homeosztázis szabályozása állatokban és emberekben. Asgabat, 1982.

1 3 Berkovich E. M. Energiaanyagcsere normál és kóros állapotokban. M., 1964.

1.4. Fanger R.O. Thermal Comfort. Koppenhága, 1970.

K5. Malysheva A. E. Az emberek és a környezet közötti sugárzási hőcsere higiéniai kérdései. M., 1963.

1 6. Kolesnikov P. A. A ruházat hővédő tulajdonságai. M., 1965

1 7. Witte N. K. Az emberi hőcsere és higiéniai jelentősége.

Kijev, 1956

A környezet hőmérsékletétől függően a test különböző módon bocsát ki hőt. Főleg 4 hőátadási mód létezik.

• 1. Hőátadás sugárzással (sugárzás). Normál körülmények között ez a módszer a teljes hőátadás körülbelül 60%-át teszi ki. Az emberi test által kibocsátott sugárzás a spektrum infravörös tartományában (hullámhossza 5-20 mikron) található, maximális hullámhossza 9 mikron.
• 2. Hőátadás konvekciós úton, amikor a bőr felszínéről a bőrrel érintkező levegőbe vagy vízbe jut át ​​hő. A felforrósodott részecskéket elszállítják, és új, „hidegek” helyettesítik, amelyek viszont „felmelegednek”, és magukkal veszik a hőt. Amikor egy testet vízbe merítünk, a konvekciós hőátadás sokkal nagyobb, mint amikor levegővel érintkezik, mivel az utóbbi hőkapacitása viszonylag kicsi.
• 3. Hőátadás hővezetéssel, amikor a hő közvetlenül az érintkezési pontról, például a fürdő hideg aljával vagy hideg vízzel távozik el a testből.
• 4. Hőátadás az izzadság elpárologtatásával a bőr felületéről, amelyet lehűtünk. Ez a hőátadási folyamat fokozódik, ha a környezeti hőmérséklet magasabb, mint a bőr hőmérséklete. A párolgásos hőátadás a teljes hőátadás 20-25%-át teszi ki. Testünk felszínén több mint 2 millió verejtékmirigy található, amelyek részt vesznek az izzadás folyamatában. Az izzadság elpárolgása közben lehűl, a bőr pedig lehűti a vért, amely hőt szállít neki a belső szervekből.

Száraz éghajlaton (sivatagi éghajlaton) az izzadság olyan gyorsan elpárolog, hogy a bőr teljesen száraznak érezhető. Mindig sok az izzadság, de nem észrevehető. Ennek ellenőrzéséhez elegendő az egyik tenyeret a másikra helyezni egy percre, hogy megakadályozzuk a párolgást, és a tenyér nedves lesz.

Amikor egy személy meleg, különösen forró vízfürdőben van, fokozott izzadás lép fel a test olyan részein, amelyek nincsenek vízbe merítve. A fürdő elhagyása után megnövekszik a vízzel érintkező testrészek verejtékmirigyeinek működése. Amikor a hőt párolgás útján továbbítják, olyan tényezők válnak jelentőssé, mint a levegő sebessége és a relatív páratartalom.

A hőszabályozás és a testből történő hőátadás élettani mechanizmusai nagyon összetettek. A testhőmérséklet eltérő ingadozása esetén az egyes hőátadó mechanizmusok egymáshoz viszonyított szerepe ennek megfelelően változik. Nagy jelentőséggel bír a szövetek kölcsönösen összefüggő fajlagos hőkapacitása, hővezető képessége, a test különböző részeinek hőmérséklete stb. Ezeknek a tényezőknek a szerepe a test hőingerekre adott reakcióiban, amelyek mindegyikének megvannak a saját fizikai mutatói, jelentős.

A zsírt nem tartalmazó szövetek fajlagos hőkapacitása (az 1 g anyag hőmérsékletének 1°-kal - 15-ről 16°-ra történő emeléséhez szükséges kalóriákban kifejezett hőmennyiség) körülbelül 0,85 cal/g zsírt tartalmaz. - 0,70 cal/g, vér 0,90 cal/g. A víznek van a legnagyobb fajlagos hőkapacitása, 1 cal/g. A levegő fajlagos hőkapacitása 36-37°-os testhőmérsékleten 0,2375 cal/g.

Jelentős jelentőséget kap a szövetek hővezető képességének együtthatója is, amely a bennük lévő vér- és nyirokkeringés körülményeitől függ. A víztartalom növekedésével vagy a véráramlás növekedésével a szövetek hővezető képessége nő. A szivacsos csont, izom és zsírszövet hővezető képessége eltérő. Ha az emberi bőr hővezetési tényezője (cal-cm-sec-deg) 0,00060, akkor a 37°-os víznél 0,00135, a száraz levegőnél pedig 0,00005.

A felületesebben elhelyezkedő testszövetek hővezetési együtthatója a vérellátásuk miatt változik, mivel folyamatosan hő jut a bőrfelületre.

A külső tényezők függvényében a hőátadás mértéke is változhat. Ugyanakkor a felületes szövetekben a vérkeringés feltételei megváltoznak. Víz- vagy iszapfürdő használatakor az elégtelen vérkeringésű vagy alacsonyabb víztartalmú, azaz alacsonyabb hővezető képességű szövetek kevesebb hőt kapnak, mint a magas hővezető képességű szövetek.