Разработка и исследование специальной теплозащитной одежды с теплоаккумулирующим материалом

• Автор: Сорокина, Дарья Николаевна
• Шифр специальности: 05.19.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ГЛАВА 1 Анализ существующих способов обогрева человека
1Л Холод, как вредный и опасный фактор производственной среды
1.2 Анализ производственных факторов на предприятиях нефтегазовой промышленности
1.3 Анализ требований к специальной теплозащитной одежде для нефтегазового комплекса
1.4 Анализ материалов, применяемых при изготовлении специальной теплозащитной одежды для нефтегазового комплекса
1.5 Характеристика теплоаккумулирующих материалов
1.6 Применение теплоаккумулирующих материалов в одежде Выводы
2. ГЛАВА 2 Разработка методов оценки эффективности теплоаккумулирующих материалов в одежде
2 Л Аналитическое решение процесса поглощения тепла теплоаккумулирующим материалом в системе «Человек - Одежда -Среда» с теплоаккумулирующим материалом в одежде
2.2 Аналитическое решение процесса отдачи тепла теплоаккумулирующим материалом в системе «Человек - Одежда -Среда» с теплоаккумулирующим материалом в одежде
2.3 Разработка программы для ЭВМ для расчета времени отдачи тепла теплоаккумулирующим материалом в теплозащитной одежде
2.4 Компьютерное моделирование распределения температуры в теплозащитном пакете одежды с теплоаккумулирующим материалом
Выводы
3. ГЛАВА 3 Исследование тепло физических свойств теплоаккумулирующих материалов для одежды
3.1 Метод экспериментального исследования теплофизических свойств

теплоаккумулирующих материалов
3.2 Описание программно-аппаратного комплекса для теплофизических исследований
3.3 Возможности программы КТФИ «Катран» и управление экспериментом
3.4 Экспериментальное исследование теплоаккумулирующих материалов
Выводы
4. ГЛАВА 4 Разработка и исследование специальной одежды с теплоаккумулирующим материалом
4.1 Разработка изделия с элементами с теплоаккумулирующим 89 материалом
4.1.1 Разработка конструкции изделия с элементами с теплоаккумулирующим материалом
4.1.2 Выбор материалов для пакета проектируемого изделия
4.2 Разработка элементов с теплоаккумулирующим материалом
4.2.1 Выбор материалов для изготовления элементов с теплоаккумулирующим материалом
4.2.2 Разработка технологии изготовления элементов с теплоаккумулирующим материалом
4.2.3 Разработка конструктивного решения элементов с теплоаккумулирующим материалом
4.3 Экспериментальное исследование разработанного изделия с теплоаккумулирующим материалом
4.4 Исследование проектируемого изделия на безопасность для взрывопожароопасных производств
Выводы
Основные результаты и выводы
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
На значительной территории России преобладают холодные природно-климатические условия с сочетанием низкой температурой воздуха, ветром и различным уровнем влажности. В условиях длительного воздействия холода у человека возникает как локальное, так и общее переохлаждение, появляются тормозные процессы в коре головного мозга, нарушается координация движений и, как следствие, ухудшается работоспособность. Это повышает риск травматизма и вероятность чрезвычайных ситуаций на производстве.
В последнее десятилетие идет стремительное промышленное освоение северных территорий Российской Федерации, где лидирующей является нефтегазовая отрасль. В течение рабочей смены работники вынуждены находиться длительное время на открытой территории независимо от погодных условий. Для защиты человека от холода используется специальная теплозащитная одежда. Современное научно обоснованное проектирование специальной одежды, как известно, базируется на работах отечественных и зарубежных ученых: Р.Ф. Афанасьевой [9], П.А. Колесникова [65], З.С. Чубаровой [12], Р.А. Делль [8], И.Ю. Бринка [96], JI.A. Бекмурзаева [93], Е.Я. Сурженко [167], И.В. Черуновой [25, 55], A. Barton [13], О. Edholm [13], К. Umbach [181, 182] и др.
Как правило, на производстве человек двигается с различной интенсивностью с соответствующим уровнем теплопродукции. В теплозащитной одежде человек может перегреться за счет избытка тепла во время физической работы и, в дальнейшем, переохладиться при длительном пребывании на холоде. Задача по разработке способа поддержания комфортного состояния человека в холодных климатических условиях с учетом его переменной физической активности является весьма актуальной. Одним из решений данной проблемы служит использование теплоаккумулирующих материалов, которые способны поглощать и накапливать избыток тепла от тела человека и от-

ограничено его высокой стоимостью [91]. Кроме того, в условиях воздействия открытого пламени на пакет одежды, поведение составляющих перопуховой смеси не изучалось.
Ватин является традиционным утеплителем для спецодежды. Однако в составе ватина могут присутствовать синтетические волокна до 50%, что способствует накоплению статического электричества [97].
Шерстон применяют в костюмах для защиты от повышенных температур с огнезащитными характеристиками. Массовая доля синтетических составляющих не более 5%, что снижает вероятность получения ожогов [97].
В последние годы наблюдается активное применение современных объемных нетканых материалов, обладающих рядом свойств для использования в одежде конкретного назначения: тинсулейт, холлофайбер, файбертек. При создании таких утеплителей учитывается, что лучшим теплоизолятором является воздух: чем больше «замкнутого» воздуха удерживается в единице объема утеплителя, тем эффективнее и дольше утеплитель сохраняет тепло. Современные нетканые утеплители изготавливаются из материалов, состоящих из тончайших волокон, или микроволокон, способных удерживать вокруг себя воздух [98-102].
Для предприятий ТЭК предлагается целый ряд синтетических утеплителей. Материалы должны иметь удельное поверхностное сопротивление не
более 107 Ом поГОСТ 12.4.124-83 [62].
Основные характеристики утепляющих материалов, рекомендуемых для предприятий ТЭК можно представить в виде таблицы 1.14 [97-104].
Синтетические волокна не впитывают влагу, воздухопроницаемы при длительной эксплуатации и в процессе стирок, гипоаллергенны [98-100].
В зависимости от назначения утеплителя, волокна могут подвергаться различным обработкам, вводиться антистатики на основе серебра или антистатическое волокно с сульфидом меди, которые повышают электрическую проводимость волокон, что обуславливает утечку зарядов. При необходимо-