Теплообмін людини з навколишнім середовищем

Тема 10. Захист організму людини від перегрівання та охолодження

План

1. Теплообмін людини з навколишнім середовищем;

2. Захист організму людини від перегрівання і охолодження.

Теплообмін людини з навколишнім середовищем

Надзвичайно важливим для життєдіяльності людини є постійне виділення тепла в навколишнє середовище.

Одним з важливих інтегральних показників теплового стану організму людини вважається середня температура тіла - 36,5 °С. Темпе­ратура шкірного покриву людини об'єктивно визначає реакцію організму на дію температурного фактора, оскільки його температурний режим суттєво впливає на тепловиділення.

Організм людини, як зазначалося, завдяки терморегуляції здатний віддавати надлишкове тепло в навколишнє середовище внаслідок випромінювання, конвекції, випаровування і кондукції.

Випромінювання - це теплообмін внаслідок електромагнітних коливань між тілами, які розділені магнітним середовищем. Теплова енергія перетворюється на поверхні тіла в коливну, передається на другу (холодну), де знову перетворюється в теплову. У виробничих умовах людина сама випромінює тепло, теплові випромінювання від нагрітого обладнання, від сонця тощо.

Таблиця

(Х_к - коефіцієнт, який враховує тепловиділення конвекцією (за нормальних параметрів мікроклімату часто приймають а, =4,06Вт/м² К.

На конвективний теплообмін людини з навколишнім середовищем впливає швидкість руху повітря, а також відносна вологість, оскільки коефіцієнт теплопровідності повітря є функцією барометричного тиску і вологоємкості повітря. Величина конвективного теплообміну значною мірою залежить від швидкості руху повітря. Тепловіддача С>₃ залежить від інтенсивності випаровування вологи шкірним покривом людини:

де Р_тт- густина водяної пари у повітрі при максимальній насиченості для даної температури;

р- густина водяної пари шкірного покриву;: V- швидкість руху повітря.

З підвищенням температури повітря збільшується значення Р_тт. Так, при роботі на відкритому повітрі (якщо У= 0) при і_п= -10 °С, Р_тт = 2 г/м³ і при (_п = ЗО °С то Р_шпі = 30 г/м³. Суттєве значення для теплообміну має швидкість руху повітря.

Передачу тепла теплопровідністю через одяг людини можна уявити як теплообмін між тілом і середовищем при їх безпосередньому контакті. Якщо врахувати, що теплопровідність відбувається через однорідну стінку в однорідному температурному полі, то рівняння теплопровідності (рівняння Фур'є) може бути визначене за виразом:

де Я_о - коефіцієнт, який враховує теплопровідність тканин одягу людини, Вт/м°С; А - товщина тканин одягу людини, м.

Оскільки теплопровідність тканин одягу мала, то важливу роль в процесі тепловиділення виконує конвективна передача з потоком крові.

Кондукція — це теплообмін, котрий відбувається при безпосередньому дотику людини до гарячих чи холодних машин, верстатів, інструментів, матеріалів:

де і- температура поверхні тіла, °С;

І- температура навколишнього середовища, °С;

5 - площа охолодження (нагрівання) тіла людини, м²; К - коефіцієнт теплопередачі теплопровідністю, Вт/м² К; Т- час охолодження (нагрівання), год.

Характер теплообміну суттєво залежить від співвідношення величин І_и. Якщо, І_н =/, то тепловіддача відбувається, перш за все, за рахунок випромінювання і конвекції. Якщо /₍ =/, то тепловіддача відбувається за рахунок випаровування.

Теплові дії викликають різні психофізіологічні зміни в організмі працівників. Потовиділення негативно впливає на роботу серцевосудинної і дихальної систем, при цьому частота серцебиття збільшується до 100... 150, кров'яний тиск підвищується. Суттєво погіршується стан організму при зростанні температури до 30...35 °С. Функції терморегуляції суттєво порушуються, що викликає біль голови, спрагу, шум в органах слуху, слабкість, а також може викликати тепловий удар, оскільки температура тіла підвищується до 40...42 °С, що веде до втрати свідомості.

Забезпечення комфортних метеорологічних умов виробничого середовища - складне комплексне інженерне завдання.