Расчет системы защиты от низких температур

Для расчета защиты от низких температур необходимо рассчитать тепловое сопротивление спецодежды, предназначенной для защиты от низких температур при работе на открытом воздухе.

Для расчета используются следующие исходные данные:

- расчетные параметры наружного воздуха:

- температура наружного воздуха – -25 ;

- скорость ветра – 4,5 м/с;

- категория работ по тяжести – IIа;

- время непрерывной работы на открытом воздухе – 1 ч;

- средний рост работающих P – 170 см;

- средняя масса работающих m – 74 кг;

- допустимое теплоощущение – «холодно».

1. Средняя величина энергозатрат определяется по формуле:

, (5.1)

где – минимальный расход энергии при выполнении работ, ккал/ч;

1,16 – коэффициент перевода ккал/ч в Вт.

М = 1,16 * 152 = 176,3 Вт

2. Расчет и выбор параметров спецодежды сводится к определению требуемого суммарного термического сопротивления одежды и выбору толщины пакета материалов:

, (5.2)

где – средневзвешенная температура кожи человека, ;

– средневзвешенная плотность теплового потока с поверхности тела человека, Вт/ .

Средневзвешенная температура кожи человека рассчитывается по формуле:

t_свк = 34,7 - (0,044*М)/S (5.3)

Поверхность тела человека S рассчитывается по формуле:

, (5.4)

где P – высота человека, см;

m – масса человека, кг.

S = 0,0167√170 * 74 = 1,87 м²

t_свк = 34,7 - (0,044 * 176,3) / 1,87 = 30,5

Средневзвешенная плотность теплового потока с поверхности тела человека определяется по формуле:

, (5.5)

где – теплопотери на нагрев вдыхаемого воздуха, Вт, принимается в зависимости от энергозатрат М и температуры наружного воздуха ;

– время непрерывной работы на открытом воздухе, с;

Д – дефицит тепла в организме, Дж.

q_свт = (0,72 * 176,3 + 0,8 * 208 *10³/3600 - 12,2 + 6,3)/1,87 = 89,4 Вт/м²

3. Расчет суммарного теплового сопротивления одежды:

R_сум = (30,5 - (-25))/89,4 = 0,62 м² / Вт

4. Определяется суммарное тепловое сопротивление одежды с учетом потерь от скорости ветра и воздухопроницаемости одежды:

, (5.6)

где B – воздухопроницаемость пакета материалов спецодежды, при ν 4 м/с – 7…10 .

R'_сум = 0,62 * [ (((0,07 * 8 + 2)4,5 + 5)/100) + 1] = 0,72 м²

По величине из таблицы П.5 [8] выбираем среднюю толщину пакета материалов спецодежды =11.

5. Выбирается перечень поддеваемой одежды

Из таблицы П.7.1[8]зависимости от климатической зоны таблицы П.7.2[8]выбираем для II зоны:

- хлопчатобумажное белье (тонкое) толщиной 0,86мм;

- свитер толщиной 2,5мм;

- тренировочные брюки толщиной 1,9 мм;

- валенки толщиной 4мм.

6. Рассчитывается требуемая толщина пакета материалов для защиты различных участков тела человека от низкой температуры по формуле:

, (5.7)

где – коэффициент эффективного утепления части тела человека (принимается по данным таблицы П.6[4].

Требуемая толщина пакета материалов для следующих частей тела составляет:

- туловище мм;

- плечо и предплечье мм;

- бедро мм;

- голень мм.

7. Определяется требуемая толщина пакета материалов спецодежды.

Из полученной толщины пакета материалов одежды необходимо вычесть толщину пододеваемой одежды. Тогда толщина пакета материалов спецодежды по участкам тела составит:

- туловище 13,86-(0,86+2,5)=10,5 мм;

- плечо и предплечье 12,43-(0,86+2,5)=9 мм;

- бедро 12,43-(0,86+1,9)=9,67 мм;

- голень 9,9-(0,86+1,9+4)=3,14 мм.

8. Выбор группы (подгруппы) спецодежды в соответствии с ГОСТ Защита от низких температур определяется по таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Спецодежда для защиты от низких температур

Наименование группы	Наименование подгруппы	Обозначения для
Специальной одежды	Специальной обуви	Средств защиты рук
От пониженных температур	От температур до -25	-	Тн20	-