LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розвиток наукових основ створення термозахисного спеціального одягу

(Дюпон, Швейцарія)

П5

115

-


При проектуванні термозахисного одягу головною вимогою є збільшення тривалості захисної дії. Для створення належних умов роботи в ТЗСО, необхідно визначити його основні параметри та розрахувати гранично-припустимі значення показників теплового стану людини. Досліджені процеси, що відбуваються на межі та в пакеті спецодягу, і фактори, які впливають на зменшення потоку тепла з навколишньої атмосфери в підкостюмний простір. Дана оцінка різниць температур середовища і поверхні одягу, а також поверхні одягу і підкостюмного простору. Для розв'язання рівняння теплового балансу визначено складові коефіцієнта тепловіддачі за рахунок конвекції та радіації з урахуванням еквівалентної температури, Те, К, випромінювання навколишніх предметів

,

(1)

,


,


де QR - подача тепла (+) або тепловіддача (-) випромінюванням, Вт; Qc – подача тепла (+) або тепловіддача (-) конвекцією, Вт; - температура навколишнього середовища, К; - температура поверхні СЗО, К; - конвективна складова коефіцієнту тепловіддачі, Вт/(м2К); - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/(м2К4); - ступінь чорноти поверхні СЗО.

Радіаційна складова коефіцієнта тепловіддачі залежить від температур оточуючих тіл і ступеня їх чорноти:

,

(2)

де .

Кількість теплоти, яка відводиться за рахунок теплопровідності, становить

,

(3)

,


де - температура підодягового простору; - термічний опір пакета ТЗСО, (м2К)/Вт; - товщина шару пакета, м; -коефіцієнт теплопровідності відповідного шару, Вт/(мК); n- кількість шарів пакета.

Температура поверхні ТЗСО визначається рівнянням:

.

(4)

Наведені залежності подано у графічному вигляді на рис. 4, що свідчить про ефективність застосування металізованого тепловідбивного покриття для суттєвого зменшення температури поверхні ТЗСО і комплекту спецодягу в цілому.

Третій розділ присвячено теоретичному обґрунтуванню створення наукових основ ТЗСО з пасивним теплозахистом. В основу розрахунків теплового балансу покладено рівняння для розрахунку теплоізоляції одягу, який забезпечує тепловий комфорт у підкостюмному просторі, оскільки в таких умовах фізіологічні реакції організму відбуваються з найменшим напруженням, і рівняння дає можливість врахувати параметри з більшою достовірністю.

Складові рівняння теплового балансу тіла людини з навколишнім середовищем при тепловій рівновазі:

,

(5)

де Qe – тепловіддача випаровуванням вологи, Вт; Qk - подача тепла (+) або тепловіддача (-) кондукцією, Вт; Qм – метаболічне тепло, Вт.

З урахуванням викладеного визначено показники припустимої tпр і граничної tгр тривалості роботи, які залежать від приросту кількості теплоти в організмі людини та результуючого теплового потоку. Розроблено математичну модель, розраховано і графічно побудовано залежності, якими визначається вплив параметрів середовища (температури, ерготермічного навантаження, вологості, рухливості повітря) на припустиму та граничну тривалість роботи (рис.5).

Створення адаптивного термозахисного спецодягу потребує під час проектування спецодягу з пасивним способом захисту одночасно проектувати систему охолодження ТЗСО, в якій важливе значення має раціональний розподіл теплознімання з різних ділянок підкостюмного простору, які відповідають частинам тіла людини. На основі теорії теплоперенесення визначено конвективний тепловий потік, що проникає з навколишнього середовища у підкостюмний простір

,

(6)

де - коефіцієнт тепловіддачі від оточуючого повітря до зовнішньої поверхні костюму і від внутрішньої поверхні оболонки костюму до повітря в підкостюмний простір, Вт/(м2К); S – площа поверхні одягу, м2. Розраховані значення необхідного теплознімання з визначених ділянок у відносних величинах.

Для оцінки впливу шкідливих газоподібних речовин на спецодяг, що проектується, вивчено закономірності тепломасоперенесення в газозахисному спецодязі за наявності в навколишньому середовищі кількох шкідливих речовин односпрямованої дії з урахуванням їх масової концентрації СВ і гранично-припустимої концентрації СД та коефіцієнта токсичної небезпеки КТН :

.

(7)

Одним із основних факторів, який характеризує захисну здатність газозахисного одягу, є коефіцієнт проникності матеріалу його оболонки. Чим більший коефіцієнт токсичної небезпеки середовища, тим меншим має бути коефіцієнт проникності матеріалу оболонки, який визначається такими залежностями:

,

(8)

,


,


,


,


де - об'ємна витрата токсичної речовини, яка проходить крізь оболонку костюма, м3/с; - перепад парціального тиску токсичної речовини по обидва боки оболонки, Па; - приведений об'єм токсичного газу, який проникає в підкостюмний простір, м3; - об'єм повітря в підкостюмному просторі, м3; - об'ємна частка токсичної речовини в підкостюмному просторі, яка відповідає значенню СД , %; rT- густина токсичної речовини, кг/м3; - атмосферний тиск, Па; - об'ємна частка токсичної речовини в навколишньому середовищі, %. Визначено аналітичні залежності тривалості захисної дії комплектів газозахисного спецодягу за умови впливу суміші токсичних речовин.

Швидкість розвитку пожежі і ії параметри в різні проміжки часу залежать від низки чинників та умов виникнення і перебігу процесу горіння. Врахування взаємного розташування тіла, яке випромінює і тіла, яке сприймає випромінювання (рис. 6), проводиться за допомогою коефіцієнта опромінення.

Визначена кількість теплоти dQ, яка випромінюється з елементарного кільцевого поясу dF2 сферичної оболонки на елемент поверхні dF1 крізь кульовий поглинаючий шар. За наявності непоглинаючого середовища

,

(9)

де Е0 – енергія повного випромінювання напівсферичного абсолютно чорного тіла за температури Т.

Прийнявши: А – відстань від елементарного об'єму dv до довільно орієнтованої площадки з нормаллю ; α - кут між напрямом нормалі і прямої, яка з'єднує центри випромінюючої сфери, і поглинаючої площадки. Тоді інтенсивність теплового потоку крізь сферу радіусом А з урахуванням закону Ламберта дорівнює:

dv ,

(10)

де величина

(11)

являє собою коефіцієнт опромінювання. Саме за допомогою цього коефіцієнта можна врахувати розташування об'єктів у просторі відносно поверхні, яка