Теоретические основы комплексного проектирования специальной теплозащитной одежды

• Автор: Черунова, Ирина Викторовна
• Шифр специальности: 05.19.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Шахты
• Количество страниц: 394 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ, ПРИМЕНЯЕМОЙ НА ЭНЕРГОДОБЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВАХ.

1.1. Анализ характеристик системы ЧеловекОдеждаСреда в качестве

объекта исследования.

1.1.1. Специальная теплозащитная одежда объект исследования.

1.1.2. Анализ характеристик тепловых условий труда в ТОК.

1.1.3. Анализ производственных факторов на предприятиях ТЭК.

1.1.4. Оценка физиологических особенностей функционирования организма человека в условиях тепловых потоков.
1.1.5. Особенности функционирования элементов системы ЧОС при наличии на одежде электростатического заряда.
1.1.6. Заключение.
1.2. Анализ средств индивидуальной защиты человека и основных фебований к ним.
1.3. Материалы для защитной одежды энергодобывающего комплекса.
1.3.1. Современные материалы верха для специальной одежды.
1.3.2. Теплоизоляционные материалы для специальной одежды.
1.3.3. Прокладочные и подкладочные материалы для специальной одежды.
1.3.4. Хладагенты и системы охлаждения.
1.4. Математическое моделирование системы ЧОС для проектирования СТО.
1.5. Особенности автоматизированного проектирования СТО.
1.6. Оценка обеспечения контроля над состоянием человека в
условиях работы на производстве.
1.7. Постановка задачи исследования.
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УТОЧНЕННОЙ
МОДЕЛИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКОДЕЖДАСРЕДА.
2.1. Исследование проекционных характеристик тела человека.
2.2. Учет расположения внутренних теплотворных органов человека.
2.3. Разработка модельных характеристик морфологического строения
тела человека.
2.3.1. Определение продольных характеристик модели туловища человека.
2.3.2. Расчет параметров эллиптического сечения цилиндра.
2.3.3. Расчет параметров сечения цилиндра с границей в виде овала.
2.4. Основные результаты и выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ И МЕТОДОВ КОМПЛЕКСНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕ 1ЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ
3.1. Разработка теории и методов расчета специальной защитной одежды
от высоких температур.
3.1.1. Основы формирования системы охлаждения СЗОВТ.
3.1.2. Разработка математической модели ЧСЗОВТС.
3.1.3. Исследования на математической модели ЧСЗОВТС.
3.1.4. Аналитическое решение математической модели ЧСЗОВТС.
3.2. Разработка теоретических методов оптимизации параметров теплозащитной одежды от низких температур.
3.2.1. Разработка массива исходных данных для математического моделирования системы теплообмена ЧСЗОНТС.
3.2.2. Построение оптимизационной математической модели теплообмена системы ЧСЗОНТС.
3.2.3. Алгоритмизация задачи и программирование оптимизационной математической модел и ЧСЗОНТС.
3.2.4. Исследования на оптимизационной математической модели теплообмена системы ЧСЗОНТС.
3.2.5. Исследование устойчивости полученного решения оптимизационной математической модели ЧСЗОНТС.
3.3. Разработка теоретических положений для прогнозирования и оценки состояния системы теплообмена ЧеловекОдеждаСреда.
3.3.1. Основные положения имитационной математической модели системы теплообмена ЧСТОС.
3.3.2. Алгоритмизация задачи и программирование имитационной математической модели ЧСТОС.
3.3.3. Триангуляция геометрического представления сечения модели туловища.
3.3.4. Аналитическое исследование имитационного моделирования системы ЧСТОС.
3.3.5. Экспериментальное исследование имитационной модели ЧСТОС.
3.3.6. Анализ соотношений оптимизационной и имитационной моделей.
3.4. Основные результаты и выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ И МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ С1ГЕЦИАЛЬНОЙ АН ГИЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ
4.1. Природа процесса электризации текстильных материалов.
4.2. Анализ математических моделей электризации текстильных
материалов.
4.3. Разработка математической модели электризации одежды.
4.4. Аналитическое решение математической модели ЧСТОЭсС.
4.5. Эскпериментальное исследование на математической модели системы
ЧСТОЭсС.
4.6. Основные результаты и выводы.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕСТИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙТСВИЙ
5
5.1. Разработка исходных данных для автоматизированного
проектирования теплозащитной одежды.
5.2. Разработка методики комплексного автоматизированного
проектирования СТОЭс.
5.3. Разработка программного обеспечения для автоматизированного
расчета параметров конструкции СТОЭс.
5.4. Разработка специаньной системы средств непрерывного контроля электростатической безопасности человека в СИЗ.
5.4.1.Техническое задание для создания датчика электростатического ноля.
5.4.2.Функциональная схема датчика контроля
электростатического поля.
5.5. Разработка конструкций СТОЭс.
5.6. Разработка измерительнорасчетного комплекса для оценки
тепловой защиты одежды.
5.6.1. Создание технического устройства измерительного комплекса.
5.6.2. Алгоритм и программа расчета тепловых параметров ИРК 5.
5.7. Экспериментальные исследования проектных решений
5.7.1. Исследование теплового соответствия СТО.
5.7.2. Экспериментальные исследования уровня обеспечения антиэлектростатической защиты СТОЭс.
5.8. Основные результаты и выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПО РАБОТЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Схема влияния факторов производственной среды на условия труда человека при ведении подземных работ в зоне повышенных температур. На основе проведенного аналитического исследования условий производственной деятельности установлено, что наиболее важными факторами производственных условий в контексте настоящей работы являются тепловое холодовое воздействие на организм человека и накопление электростатического электричества на поверхности одежды в климатической зоне А, характеризующейся низкой влажностью воздуха. Необходимо отметить, что защита от общепроизводственных загрязнений ОПЗ для спецодежды ТЭК зависит от состава и пропиток применяемых тканей и не входит в задачи, решаемые в настоящей диссертационной работе. Представленная совокупность характерных внешних воздействий на человека, как видно из рисунков 1. ЧОС и разработку систем мониторинга электростатического заряда на одежде. Оценка физиологических особенностей функционирования организма человека в условиях тепловых потоков. Чрезмерные тепло и холод оказывают на человека негативное действие, а порой и становятся причиной, которая препятствует нормальной жизнедеятельности человека в этих условиях. Охлаждение организма в процессе производственной деятельности приводит к снижению работоспособности человека 5,5, что может быть вызвано недостаточными или избыточными теплоизолирующими свойствами одежды ,,4,8. Угроза потери работоспособности может исходить и изза чрезмерного накопления тепла или его дефицита в организме человека 4,9. Организм человека можно представить как систему, рациональное взаимодействие составляющих которой, обеспечивает ее бесперебойное функционирование. На рисунке 1. Рисунок 1. Система взаимосвязи компонентов организма человека в условиях внешних тепловых пот оков. К показателям теплового состояния человека относятся следующие ,4,7 температура ректальная средневзвешенная температура кожи средняя температура тела изменение теплосодержания увеличение частоты ударов сердечных сокращений в минуту влагопотери теплоощущения разность между температурой кожи груди и стопы. Температура кожи наиболее тесно связана с теплоощущениями человека и может служить информативным показателем о его тепловом состоянии ,,,8,3. На каждом квадратном миллиметре кожи имеется примерно рецепторов, воспринимающих холод. Один реагирующий на тепло. Их число значительно изменяется в зависимости от части тела человека. На туловище их заметно больше, чем на конечностях ,5,4. Сквозь кожу температурный поток попадает вглубь и воздействует на организм человека, который адаптирован к функционированию в определенной температурной норме, т. Вт 0исп потери тепла испарением влаги, Вт б к опд потери тепла кондукцией, Вт дЬ1ХМ потери тепла вследствие нагревания вдыхаемого воздуха, Вт О дефицит или накопление тепла в организме, Вт Ь затраты тепла на механическую работу, Вт. Теплоотдача из организма человека осуществляется в основном через кожу ,,4 и слизистые оболочки, а регулируется за счет изменения циркуляции крови и изменения интенсивности потоотделения. В зависимости от вида отдачи тепла организмом в состоянии покоя при температуре среды около С теплоотдача в процентном отношении распределяется следующим образом конвекция ,0, излучение радиация ,, испарение,, нагревание пищи1,, нагревание воздуха в легких 1,, потеря тепла с выделениями 0, 3. Фурье ,4. Потери тепла конвекцией осуществляются путем передачи тепла поверхностью тела или одежды человека движущемуся около него воздуху, что составляет около общих теплопотерь. Потеря тепла излучением многогранно исследована учеными 9 и имеет обратный процесс поглощение лучистой энергии. Коэффициент испарения зависит от теплозащитных свойств одежды и скорости движения окружающего воздуха . Кроме того, тепло человека корректируется при дыхании нагревании вдыхаемого воздуха ,7,6,4,3. Все рассмотренные параметры являются показателями элементов терморегуляции человека, которые в совокупности позволяют поддерживать стабильный гомеостаз человека. В таблицах 1. Таблица 1. Степень охлаждения А. И. Бекетова Р. М. Кнежевича В. И. Кричагина Р. Ф. Афанасьевой и С. Г. Окуневой к 5 о О.