ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ С ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА В ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЕ С УЧЕТОМ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Манасян Н.К.

Аспирант,  Национальный Политехнический Университет Армении

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ С ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА В ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЕ С УЧЕТОМ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Аннотация

Работа посвящена исследованию теплопотерь с поверхности тела человека в теплозащитной одежде при различных параметрах внешней среды. Получены значения полного теплового сопротивления пакета материалов теплозащитной одежды, температур между слоями и теплового потока.

Ключевые слова: тепловое  сопротивление, влажность, скорость, температура, теплозащитная одежда.

Manasyan N.K.

postgraduate student, National Politechnic University of Armenia

THE STUDY OF HEAT LOSS FROM THE SURFACE OF HUMAN BODY IN HEAT SHIELDING CLOTHES TAKING INTO ACCOUNT THE CLIMATIC ENVIRONMENTAL CONDITIONS

Abstract

The work is dedicated to the study of heat loss from the surface of human body in heat shielding clothes at various parameters of environment. The values of total thermal resistance of a package of materials of heat shielding clothes, temperatures between layers and a thermal stream are obtained.

Keywords: thermal resistance, humidity, speed, temperature, heat shielding cloths.

Для оценки теплозащитных свойств одежды под воздействием факторов внешней среды на кафедре “Текстильная инженерия” была спроектирована и создана экспериментальная установка, схема которой с соответствующими разрезами показана  на  рис. 1.

Рис. 1 - Схема экспериментальной установки для оценки теплозащитных свойств одежды

 

Установка работает следующим образом. В зимнем или переходном периоде года соответственно холодный или теплый воздух (2) всасывается при помощи центробежного вентилятора (1)  и подается в прямоугольную трубу, корпус (3) которого изготовлен из металлических пластин. Экспериментальная установка состоит из трех участков: входного (4), успокоительного (5) и экспериментального (6). Регулировка скорости воздуха осуществляется при помощи регулятора воздуха (7), который представляет собой прямоугольную металлическую пластину, к которой приварены две оси (8), одна из которой входит в корпус установки (3), а второй, проидя через корпус соединяется с фиксирующей рукояткой (9). Рукоятку можно закрепить под углом от 0^о до 90^о с шагом 10^о, обеспечивая разную скорость воздушного потока, которая измеряется количеством воздуха, проходящим через  патрубки (11) газового счетчика (10).

Успокоительный участок установки предназначен для стабилизации воздушного потока до входа в газовый счетчик. Циркуляционный насос (12) всасывает воду на участке водосъема (14) и подает на форсунки воды (15), которые и осуществляют увлажнение воздуха. Частицы воды, которые не смешались с воздухом, через водоотводящие отверстия (16)  возвращаются в емкость воды (13). Влажность воздуха на экспериментальном участке измеряется при помощи психрометра (17). На экспериментальном участке (6) расположен манекен, наполненный водой (18), который предназначен для оценки теплозащитных свойств одежды различной конструкции. Вода в манекене постоянно перемешиваеися при помощи мешалки воды (19), подсоединенного к электродвигателю, для обьеспечения равномерности температуры воды. Она измеряется термометром (20), помещенным в манекен. Манекен расположен на вращающемся диске (21), при помощи которого он может вращаться и закрепляться в 8-ми положениях. Ось вращающего диска (22) находится в корпусе экспериментальной установки. Установка закрепляется на столе (23), и опираются на стойки (24), обеспечивая ее устойчивость. После обдува манекена воздух выходит из установки (25).

Оценку теплозащитных свойств одежды проводили при следующих значениях скорости воздушного потока , влажности пакета материалов теплозащитной одежды , и температури внешней среды . На поверхности манекена поддерживалась температура 36,6°С на протяжении всего эксперимента. На разработанной установке для оценки теплозащитных функции использовались два пакета материалов теплозащитной одежды: одежда переходного и холодного периодов  года. Между слоями пакета материалов и на поверхности манекена установливались проградуированные термосопротивления марки М. Теплопотери q с поверхности тела манекена с одетым на него пакетом материалов измерялись при помощи тепломерного датчика, разработанного на кафедре <<Текстильная инженерия>> Гюмрийского филиала Национального Политехнического Университета Армении [1]. Коэффициент теплопередачи и суммарное тепловое сопротивление пакета материалов одежды определялись по формулам [2]:

Ниже в таблице 1 в качестве примера приведены результаты оценки теплозащитных свойств одежды для переходного периода года, состоящей из нательного белья, свитера и пуховика. Нательное белье состоит из двух слоев: первого, толщиной 3,2 мм из 80% найлона и 20% вискозы и второго слоя (майки), толщиной 0,5 мм из 100% хлопка. Свитер, толщиной 0,6 мм состоит из 90% вискозы и 10% эластана. Пуховик состоит из трех слоев: подкладки из ацетата, толщиной 0,5 мм, прокладки из синтепона, толщиной 9 мм и плащевой ткани, толщиной 0,9 мм.

Эксперименты были праведены при температуре внешней среды  и следующих сочитаниях скорости воздушного потока и влажности пакета материалов: .

Таблица 1 – Результаты оценки теплозащитных функции одежды для переходного периода года

Как видно из данных таблицы, климатические условия оказывают значительное влияние на теплозащитные функции одежды и их объязательно необходимо учитывать при ее проектировании. С увеличением скорости воздушного потока и влажности пакета материалов одежды суммарное тепловое сопротивление пакета падает, а теплопотери с поверхности манекена – растут. При этом влажность пакета оказывает большее влияние на теплозащитные свойства одежды, чем скорость воздушного потока.

Литература

1. Минасян З.А., Манасян Н.К. Способ измерения тепловых потоков с поверхности тела человека // ГИУА (Политехник) Вестник, Сборник научных статей, часть II, Ереван. – 2013. –С. 584-588.
2. Кудинов А.А. Тепломассообмен. –М.: Инфра, 2012. – 375с.

References

1. Minasjan Z.A., Manasjan N.K. Sposob izmerenija teplovyh potokov s poverhnosti tela cheloveka // GIUA (Politehnik) Vestnik, Sbornik nauchnyh statej, chast' II, Erevan. – 2013. –S. 584-588.
2. Kudinov A.A. Teplomassoobmen. –M.: Infra, 2012. – 375s.