Факел конвекционной теплоты человека Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

М. Г. МАРХАСЕВ (Москва)

Факел конвекционной теплоты человека1

Из отделения гигиены труда Центральной лаборатории гигиены и санитарии на водном транспорте НКЗдрава СССР (дир. Я. 3. Шапиро)

В целях изучения условий теплообмена одетого человека с окружающей воздушной средой мы предприняли исследование конвекционного потока над головой человека. Этот поток мы назвали факелом конвекционной теплоты. В литературе нами не найдено материалов по исследованию названного потока, поэтому мы приступили к выяснению основных свойств факела при различных условиях наружной среды и физической нагрузки человека.

Литературные данные показывают, что- человеческая кожа является основным источником1 теплоотдачи. По Розвнтали», кожная теплоотдача составляет 85% всего расхода тепла человеческого организма, а по Фирордту —даже 88%. По Рубнеру, голый 'человек в сутки отдает конвекционным и лучистым путем 74,7% (2 014 кал), а по Масье — 64% (1 428 кал) от всего теп лора-схода. Но у одетого человека теплоотдача уменьшается. Конечно, во ¡всех случаях она зависит ■от температуры окружающего воздуха, о чем свидетельствует табл. 1.

Таблица 1

Тепло, расходуемое в 1 час голым и одетым человеком в зависимости

от температуры

0° 5° 9,5° 15° 20° 26°

Голый человек .... 422 277 200 154 97 76

Одетый » .... 253 172 130 .90 65 0

Последние работы Христиансена показали, что> лучеиспускание кожи человека мало отличается от лучеиспускания абсолютно черного тела; лучеиспускает не только поверхность кожи, но и кровь ее капилляров. К сожалению, последние работы как Христиансена, так и американских исследователей (Винслоу и др.) основаны на опытах над голыми людьми- и поэтому далеки от тех действительных процессов теплоотдачи, которые имеют место- у одетого* 'человека. Между тем одежда не только резко уменьшает величину теплопотери, «о и изменяет также форму ер. Кожа нагревает пододежный воздух, который сейчас же начинает- конвекцию кверху. Таким образом', под одеждой создаются постоянные воздушные) потоки, главным образом снизу вверх.

Одним из основных вытяжных вентиляционных проемов у одетого человека является зазор между кожей и одеждой в области шеи и груди. Потоки согретого воздуха ¡под одеждой проходят через вышеназванный вентиляционный проем и, омывая голову человека, поднимаются вверх, образуя факел конвекционной теплоты.

Для изучения такого факела нами, было проведено 25 опытов в различных условиях как окружающей среды, так и состояния подопытного объекта. ¡Опыты производились в изолированной комнате, где устанавливались определенная температура ¡и постоянная влажность, необходимые для ¡испытаний. Одежда испытуемого состояла из

1 Настоящая работа проведена при участии А. Д. Жучковой, Л. Я- Скачко-вой, В. С. Шапошникова и В. В. Ефимова.

белья, майки, полушерстяных брюк и пиджака-. -Каждый опыт сопровождался измерением температуры кожи в области груди и шеи, температуры и относительной влажности воздуха в различных зонах факела (на уровне 0,10, 0,45 и 0,80 м от головы испытуемого). На этих же уровнях в1не сферы влияния факела определялись также температура ,и относительная влажность воздуха (контрольные замеры). Чтобы устранить случайные отклонения факела, над головой испытуемого помещалась установка, обеспечивающая факелу верти-

Рис. 1

калыме направление и вместе с тем (несколько изменявшая естественную форму факела (рис. 1).

бпыты показали, что зоны факела, расположенные ближе к голове, имеют сравнительно с окружающим воздухом более высокую | температуру. Чем более отдалены от головы зоны факела, тем ниже > температура воздуха в них (табл. 2).

Таблица 2

Температура воздуха б зонах факела конвекционной теплоты и контрольных

участках

(Средние величины температур, выведенные из всех измерений)

Расстояние от головы в м Зоны 0,10 0,45 0,80

макс. мин. средн. макс. мин. средн. макс. мин. средн.

Факел ........ Контрольные участки 25,4 23,8 1,6 21,8 18,4 3,4 23,6 21,1 2,5 24,4 23,8 0,6 19,4 18,8 0,6 21,9 21,3 0,6 24,0 24,0 0 18,6 18,6 0 21,3 21,3 0

Показатели температуры воздуха в трех зонах факела конвекционной теплоты и в соответствующих контрольных участках приве-

денынс максимальным', средним1и ¡минимальным 'величинам., 'Последние показывают, что на ближайшем расстоянии от головы (0,10 м) температура факела конвекционной теплоты человека выше, чем окружающего воздуха, на 1,6—3,4°, а в среднем на 2,5°. Разница температур отмечается также на уровне 0,45 м от головы. На этом уровне факел конвекционной теплоты человека имеет температуру, превышающую температуру окружающего воздуха на 0,6°.

Не обнаружено разницы температур только на уровне 0,80 м от головы. На этом уровне температура факела конвекционной теплоты и окружающего воздуха одинакова.

Относительная влажность в зонах факела конвекционной теплоты, расположенных .ближе к телу человека, значительно ниже относи-

20 19 18

20 13 18

20 19 18

2°го' 5 10 15 20 25 30 «7 50 60 65

Рис. 2

тельной влажности окружающего воздуха. На уровне 0,80 м от головы эта разница относительной влажности факела и окружающего Еоздуха уже не поддается учету (табл. 3).

Таблица 3

Относительная влажность воздуха в зонах факела конвекционной теплоты и в контрольных участках (в %)

Расе ояние от головы в м 0,10 0,45 0,80

Зоны макс. мин. средн. макс. мин. средн. макс. мин. средн.

Факел......- • Контрольные участки Разница....... 46 59 13 36 41 5 41 50 9 47 59 12 37 46 10 42 52 10 55 52 3 38 38 0 46 45 1

Отношение показателей факела конвекционного тепла к температуре воздука в контрольных участках, выраженное графически, показано на рис. 2.

Из диаграммы на рис. 2 видно, что показатели температуры факела и воздуха в контрольных участках наиболее резко разнятся на

55 50

ио

35

г<>

23 22

Н

\

РЛ

22 21

-22 21

I .20

о

урОвне 0,10 м от головы. Эта разница уменьшается на уровне 0,45 ы и почти исчезает на уровне 0,80 м от головы. Рис. 2 также показывает, что при определенных условиях внешней среды (температура, влажность и скорость движения воздуха) температура факела конвекционной теплоты человека для данного уровня является ве-( личиной устойчивой. Кроме того, отметим, что максимальные вели-

чины температур факела для данной зоны регистрируются примерно через 5 минут после начала опыта.

т —

Рис. 3

I

И №

/

А —г,. > » N М1к —о

/

№2к

№

РкЗО1 5 10 ¡5 20 25 30 35 40 « 50 55 Рис. 4

■2 Гигиена и санигарн я, № 9

Как показывает рис. 3, динамика относительной влажности факела имеет следующую закономерность. Через 5 минут после начала определения температур факела мы получаем -максимальные их величины; показатели относительной влажности становятся за это же время минимальными.

Рис. 5

Закономерность показателей температуры и относительной влажности факела конвекционной теплоты человека при данных условиях внешней среды имеет другое выражение, если подопытный получает даже небольшую- физическую нагрузку. Так, испытания, проведенные, при условиях физической нагрузки (работа на ручном эргографе

агг но. месте 3 мин

15 гч 23

22 25 2Ь 23

2* ■23

1 1

М1

/ \

щ

№2

V Мб

N >

V №3

__ I ;—< ЛГоЧк

2°15' 5 10 15 20 25 30 35 '/в </5 50 55 60 65

Рис. 6

75 80

5—6 минут), показали небольшое повышение температуры и снижение относительной влажности воздуха в первой зоне факела (рис. 4 и о).

Одновременное определение температуры кожи подопытного показало повышение температуры: в области груди на 0,75—3,0° (в среднем на 1,75°) и ® области шеи на 1,-0—1,5° (в среднем на. 1,3°).

Физическая нагрузка отразилась на состоянии факела 'конвекционной теплоты, особенно на уровне 0,10 м. На этом уровне температура факела конвекционной теплоты дала повышение от 0,2 до 0,6°. Примерно через 5—10 минут по окончании работы на эргографе температура факела возвращалась к исходной величине (рис. 4 и 5)..

Птс й 70 75 60

3 5 1020 50 10 '50 60 70 АО 30 100 110 120 130 150 Рис. 7

Более значительная физическая нагрузка подопытного, выразившаяся в беге на месте в течение 2—3 минут (при температуре воздуха в комнате 22—24°), показала, что температура факела на уровне 0,10 м от головы по окончании этой нагрузки снижалась на 1,2°; это снижение в основном связано с усилением потоотделения под-

Рис. 8

опытного. Последнее обстоятельство подтверждается повышением «тносительной влажности, определенной в факеле на том же уровне (рис. 6).

Температура кожи также дала снижение. Так, в области груди она снизилась с 30,5 до 29,5°, в области шеи —с 32,5 до 30,5°.

Следующие опыта были проведены при измененных условиях наружной среды. В основном1 изменилась температура воздуха. При повышении ее до 32° отмечалось почти полное исчезновение факела конвекционной теплоты. Затем при неизменном положении подопытного 'комната постоянно охлаждалась до температуры 25,4°.

Опыт продолжался с перерывом 5 часов. В зависимости от степени охлаждения комнаты изменялась и мощность факела конвекционной теплоты подопытного (рис. 7). В конце опыта при температуре воздуха комнаты в 25,4° теплота факела на уровне 0,10 м от головы

Рис. 9

равнялась 26,8°, т. е. превышала температуру воздуха в контрольных участках на 1,4°.

Относительная влажность воздуха в зоне факела при этом незначительно колебалась соответственно степени охлаждения воздуха в комнате (рис. 8).

Ы 35

30

Ряд опытов дал возможность определить мощность факела конвекционной теплоты в предварительно охлажденной комнате. Температура воздуха в комнате при этом снижалась до 8—6°. Опыты продолжались в течение 45 минут каждый; примерно на двадцатой минуте в трех определявшихся нами зонах факела температура до-

сгигала максимальной величины. В последующем температура факела уменьшалась и достигла в концу опыта минимальной величины (рис, 9). Повышение температуры, отмеченное к 45-й минуте опыта, объясняется повышением температуры воздуха в контрольных участках. Температура кожи на 20-й минуте снизилась в области груди с 33,5 до 30,6° и в области шеи с 30,5 до 27,0°. К концу опыта температура кожи в области груди снизилась до 28,5° и в области шеи до 25,0°. На 25-й минуте опыта подопытные ощущали значительное охлаждение колен и кистей рук, к концу же опыта значительно охлаждалась также и спина. Относительная влажность в зонах факела к концу опыта равнялась относительной влажности воздуха в контрольных точках (рис. 10).

Конечно, при наличии горизонтальных воздушных потоков факел конвекционной - теплоты, как показали наши (исследования, изменяет <свое направление, но не исчезает.

Н. М. ВАКСБЕРГ (Москва)

Ортотолидиновый метод определения активного хлора

(По данным американской литературы)

Из центральной научно-исследовательской лаборатории гигиены и эпидемиологии Центрального врачебно-санитарлого управления НКПС

Предложенный и разработанный американскими исследователями колориметрический метод определения активного хлора ортотолиди-ном насчитывает едва 30 лет своего существования. И тем не менее за этот небольшой срок он в основном_ вытеснил в Америке все другие методы определения хлора и сделался там важнейшим1 орудием, контроля над хлорированием' воды.

Победное шествие ортотолидина при наличии испытанной и прочно внедрившейся! в .лаборатории всех стран иодометрической. методики предопределяется двумя причинами: простотой определения данным способом и его высокой чувствительностью.

Простота определения. Колориметрическая методика всегда проста и доступна, но здесь эти качества усугубляются тем, что конечную желтую окраску продукта реакции легко имитировать стойкими минеральными стандартами.

Предел чувствительности ортотолидивовой реакции 0,01 мг С1 на литр, чувствительность иодокрахмальной — 0,1 мг на литр. Таким ©бравом, там, где йодистый калий вовсе не обнаруживает хлора., ортотолидин позволяет различить ,10 разных градаций содержания хлора —от 0,01 до 0,1 мг на литр.

Что же за соединение представляет собой ортотолидин и какова его реакция?

Ортотолидин — непредельное бициклическое соединение из группы аминов. Это—"Производное бензидина, в котором: 2 атома водорода заменены метальными группами, —• диметилбензидин:

СН3__ __СН3

^мн2.