CC BY
0FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 4
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE УДК 621.891
DOI 10.25257/FE.2023.4.36-43
© С. М. ШУМАЙ1
1 Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, Минск, Республика Беларусь
Теплозащитные свойства специальной защитной обуви пожарного-спасателя
АННОТАЦИЯ
Тема. Актуальность обеспечения надежной защиты ног пожарного-спасателя от опасных факторов чрезвычайных ситуаций не вызывает сомнения. Целью работы являлось теоретическое и экспериментальное обоснование теплозащитных свойств материалов, из которых изготавливается специальная защитная обувь пожарного-спасателя, позволяющее оценить тепловое поведение материалов при различных внешних воздействиях, проводить тем самым дальнейшую оптимизацию конструкции обуви путём выбора различных пакетов материалов.
Методы. Общая методология работы предусматривала сочетание теоретических и экспериментальных исследований теплозащитных характеристик специальной защитной обуви пожарного-спасателя и математико-статистическую обработку экспериментальных данных.
Результаты. На основании математического моделирования получена методика расчёта тепловлагопереноса в специальной защитной обуви пожарного-спасателя, позволяющая проводить оптимизацию конструкции обуви путём выбора различных пакетов материалов или оценку теплового поведения при различных внешних воздействиях. Экспериментально
установлено время достижения во внутриобувном пространстве критической температуры 50 °С, при которой начинается разрушение слоя ткани, расположенной в кожном покрове человека, при интенсивном тепловом воздействии на верхний слой обуви 5 кВт/м2 ^ < 10 мин) и значение коэффициента теплопроводности пакета материалов для изготовления специальной защитной обуви (X = 0,03-0,06 Вт/(м-К)).
Область применения результатов. Полученные результаты могут быть использованы для внедрения и эффективного использования специальной защитной обуви пожарного-спасателя в практике ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Выводы. Полученные результаты исследований позволят теоретически и экспериментально обосновать выбор материала для изготовления специальной защитной обуви пожарного-спасателя с улучшенными потребительскими свойствами.
Ключевые слова: специальная защитная обувь пожарного-спасателя, моделирование, тепловлагоперенос
© S.M. SHUMAY1
1 Scientific-Research Institute of Fire Safety and Emergency Issues of EMERCOM of the Republic of Belarus, Minsk, Republic of Belarus
Thermal protection properties of specific protective boots for a firefighter-rescuer
ABSTRACT
Purpose. The relevance of providing firefighter-rescuer's feet with reliable protection against dangerous factors in emergency situations is beyond any doubt. The purpose of the given work was to give theoretical and experimental justification to heat-protective properties of the materials used for producing special protective boots for a firefighter-rescuer, which allows evaluating the material thermal behavior under various external impacts, thereby further optimizing the boots design by selecting different sets of materials.
Methods. The general methodology of the work envisaged a combination of theoretical and experimental studies of heat protective characteristics of firefighter-rescuer special protective footwear along with mathematical and statistical processing of experimental data.
Findings. Based on mathematical modeling, a method for calculating heat and moisture transfer in special protective footwear for firefighter-rescuers has been obtained, which allows optimizing footwear design by selecting different sets of materials or assessing thermal behavior under various external impacts.
The time of reaching a critical temperature of 50 °C in a boot inner area, at which the layer of a human skin tissue begins to get destroyed, under intense thermal influence on the top layer of shoes of 5 kW/m2 (f < 10 min) and the thermal conductivity coefficient value of the material set for producing special protective boots (X = 0.03-0.06 W/(m-K)) have been experimentally established.
Research application field. The obtained results can be used for implementation and effective use of special firefighter-rescuer protective boots in emergency elimination practice.
Conclusions. The obtained research results will allow justifying theoretically and experimentally material choice for producing special protective footwear with the improved consumer properties for firefighter-rescuers.
Key words: firefighter-rescuer special protective footwear, modeling, heat and moisture transfer
LABOR SAFETY
ВВЕДЕНИЕ
Ликвидация чрезвычайных ситуаций (ЧС) сопряжена с большим риском для жизни и здоровья пожарного-спасателя. Внешние воздействия и физические нагрузки при этом часто граничат с предельными уровнями для человека и материалов специальной экипировки или превышают их, что требует обеспечения пожарных-спасателей надёжными средствами индивидуальной защиты. Как правило, термические ожоги у пожарных имеют местный характер и основной причиной их получения являются недостаточные теплозащитные свойства экипировки, одним из элементов которой является специальная защитная обувь. При выполнении пожарным-спасателем оперативно-тактических задач, связанных с воздействием повышенных тепловых потоков и намоканием обуви, происходит значительное снижение её теплозащитных свойств, а также создаются условия, при которых возможно получение ожогов.
Таким образом, комплексное решение проблемы обеспечения надёжной защиты ног пожарного-спасателя от опасных факторов чрезвычайных ситуаций различного характера при выполнении аварийно-спасательных работ в определенных условиях окружающей среды и с учётом многих важных физических и физиологических факторов, влияющих на работу человека в стрессовых условиях, является актуальной задачей.
ОБЗОР НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ
Согласно данным, приведенным в работе [1], наибольшему травматическому воздействию тепла и холода подвергаются, прежде всего, конечности, особенно ноги человека. Поэтому важное значение в комплексе защитных свойств обуви имеют её теплозащитные свойства.
Теплозащитные свойства исследованы Кедровым Л. В., результаты исследований приведены в работе [2]. В ней указано, что теплозащитные свойства обуви - способность препятствовать излишней отдаче тепла от стопы во внешнюю среду. Вместе с тем задачей защитной экипировки является обеспечение комфорта её владельцу при различных внешних условиях и различном уровне его активности. Таким образом, при проведении оценок на основе физико-математических моделей необходимо учитывать как теплопередачу и влаго-перенос в элементах экипировки, так и механизмы терморегуляции человеческого тела.
В общем случае процессы тепло- и влаго-переноса в обуви рассматриваются с точки зрения прохождения таких процессов в многослойных пористых материалах. Слоями могут служить различные композиционные, текстильные материалы разного типа с воздушными прослойками. Граничные условия для такой задачи определяют взаимосвязь между параметрами тепло- и влагоотдачи с поверхности кожи и параметрами тепло-и влагопереноса в пористом материале обуви.
Известно [3, 18], что обеспечение комфортности обуви для стопы невозможно без оценки свойств материалов, из которых она изготовлена, для эффективного формирования многослойного пакета таких материалов, использующихся при создании рациональных сочетаний верха, подкладки, стельки и подошвы обуви. Основными критериями комфортности обуви являются температура стопы (должна быть в пределах 27-33 °С) и температура внутриобувного пространства (должна быть в пределах 21-25 °С) при влажности не более 40-60 %. Таким образом, обеспечение комфортного микроклимата внутри обуви является одним из показателей её комфортности.
В настоящее время существует достаточно развитая теория тепло- и влагопереноса в пористых материалах, использующихся при создании элементов одежды [4-15]. В ней метод усреднения объёма Вайтекера [16] применяется для описания тепломассопереноса при определении температурных фронтов и границ сухих и влажных областей при переносе влаги через гигроскопичные и негигроскопичные материалы.
В работах [6, 7] исследуется теплоперенос в многослойных текстильных материалах. В них при различных предположениях о механизмах переноса влаги получены оценки влияния свойств материалов и относительного расположения их слоёв на распределение тепла и влаги, обусловленное различными условиями окружающей среды.
Применение расчётных методов для решения задач тепло- и влагопереноса в одежде в целом и в обуви как её элементе требует достаточно подробных знаний теплофизических и структурных (геометрических) свойств используемого материала (пористости и извилистости), а также параметров нагрева и удельной скорости массо-переноса внутри текстильного материала (коэффициент диффузии, теплопроводность, коэффициент проницаемости).
Для анализа тепловлагопереноса в обуви её детали (подошва, голенище, пяточный, пучковый и носочный участки и т. д.) рассматриваются как пакеты, сгруппированные из отдельных
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 4
материалов. В этой связи геометрическое представление модели специальной защитной обуви может быть представлено в виде набора объектов простой геометрической формы (плоская, цилиндрическая, сферическая).
Например, в работах [17, 18] предложено в физико-математической модели для расчёта тепловлагопереноса в пакетах различных материалов, используемых для деталей низа и верха обуви, учитывать их геометрическую форму.
В работе [19] описано решение задачи обоснования выбора пакетов материалов для защиты стопы от воздействия на нее низких температур. Был проведён анализ тепловых сопротивлений пакетов не только для различных материалов, но и их различных форм, чтобы обосновать необходимость учёта формы пакета при построении математической модели процесса теплообмена. Построен геометрический образ базового вида обуви (ботинок) с помощью геометрических объектов для рассмотрения процесса теплообмена при стационарной и нестационарной теплопроводности для плоской пластины, цилиндрических и сферических сегментов с краевыми условиями 1-4 рода.
Используя теплофизические характеристики материалов, составляющих обувной пакет, температурные условия окружающей среды и тепловой поток стопы, по полученным формулам можно рассчитать температуру в любой части обуви для соответствующего момента времени, в частности, можно получить температуру внутри-обувного пространства как функцию времени, которая является критерием температурной комфортности стопы при эксплуатации обуви в условиях низких температур [19].
Учитывая анализ существующих моделей системы «стопа - обувь», актуальной задачей является построение физико-математической модели для прогнозирования теплопередачи и влаго-обмена в системе «стопа - специальная защитная обувь» и проведение исследования процессов теплопередачи специальной защитной обуви при учёте внутренней терморегуляции стопы для обеспечения комфортных условий (по температуре и влажности) при проведении аварийно-спасательных работ, которые преполагают воздействие как низких, так и высоких температур.
МОДЕЛЬ ТЕПЛОВЛАГОПЕРЕНОСА В СПЕЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТНОЙ ОБУВИ
Н
а примере стопы человека, покрытой многослойным материалом, необходимо численно моделировать одновременный перенос
тепла и влаги с учётом процессов терморегуляции в стопе при различных условиях окружающей среды и видах деятельности предполагаемого обладателя защитной обуви (пожарный-спасатель).
Сделано предположение, что параметром теплового комфорта во внутриобувном пространстве будет температура в месте контакта между поверхностью кожи стопы и внутренней поверхностью обуви [19], зависящая от теплофизических свойств материала обуви, условий окружающей среды (температура, влажность, давление и т. д.), температуры кожи человека, наличия влаги (пота), времени контакта и т. д., а также от влагообмен-ных процессов, происходящих в системе «стопа -обувь - окружающая среда».
В основу модели передачи тепла и влаги в обувном материале с учётом потоотделения на поверхности кожи человека положены биотепловое уравнение (1) и обобщённое уравнение теплопередачи (2), решая которые с соответствующими граничными условиями можно получить результаты теплового состояния стопы при различных условиях:
г ЬТ 1 э
& Кш
х шк
л Л skin
д Т Эх
+
skin /
(1)
+ Р bCPbwb(Ta-T) + qm,
где р - плотность ткани стопы кг/м3; C - удельная теплоёмкость ткани стопы, Дж/(кг-к)|; T - температура во внутриобувном пространстве, К; t -время, с; x,. - толщина ткани стопы, м; к,. -
г 1 1 skin 1 1 skin
теплопроводность ткани стопы, Вт/(м-К); ю -коэффициент, определяющий форму рассматриваемого фрагмента (ю = 0 - плоский фрагмент, ю = 1 - цилиндрический фрагмент, ю = 2 - сферический фрагмент); рь - плотность крови, кг/м3; CPb - удельная теплоёмкость крови, Дж/(кг-К); wb - перфузия крови, л/(с-м3); Ta - температура артериальной крови, К; qm = qm0 + Aqm - суммарная теплопродукция за счёт метаболических процессов и дополнительной теплопродукции за счёт локальной терморегуляции, Вт/м3; qm,0 -базальная метаболическая выработка тепла, Вт/м3; Aqm - дополнительная теплопродукция в мускульной ткани при изменении активности человека.
РefCPef{x,T)
эт д t'
LABOR SAFETY
где ре/ - плотность материала обуви, кг/м3; СРе/ -удельная теплоёмкость материала обуви, Дж/(кг-К); ке/ - теплопроводность материала обуви, Вт/(м-К); О - вырабатываемая теплота, Вт/м3; х - толщина материала обуви, м; ф - влажность, %.
Граничные условия для уравнения (1) ставятся следующим образом: нулевой тепловой по* дТ
ток в центре стопы к^ —
и условие равенства
тепловых потоков согласно (3):
к ^
skin Эх
~с1°дх
(3)
где кс1о - теплопроводность кожи пористого материала обуви, Вт/(м-К).
Граничные условия для уравнения (3) ставятся как конвективные условия окружающей среды на поверхности последнего слоя материала обуви:
-к ^ Kfdx
=Цт\х,г-татЬ)+
(4)
+ ^vap (ТатЬ Ж (pv Lr " РГ" ).
где - коэффициент теплоотдачи, м2/с; ТатЬ -температура окружающей среды, К; ЛИуар - дополнительная теплопродукция парообразования, Вт/м3; Ит - коэффициент влагопереноса; рг - плотность пара, кг/м3; р™6 - плотность водяных паров в окружающей среде, кг/м3.
Таким образом, температуру кожи стопы Тк можно определить из (5):
Т -
'sk
' к к л
do J I skin j
yAxM i+1 Ax,.
кеы„
\
- + -
Ax, Ax,
(5)
7+1 J
Используя теплофизические характеристики материалов, составляющих обувной пакет, температурные условия окружающей среды и тепловой поток к стопе, по полученным моделям можно рассчитать температуру в любой части обуви для соответствующего момента времени, в частности, можно получить температуру внутриобувного пространства как функцию времени, которая является критерием температурной комфортности
стопы при эксплуатации обуви в условиях повышенных температур.
Результаты моделирования приведены в работе [19] и показывают, что в состоянии покоя (отдых) происходит слабый нагрев поверхности кожи стопы. При относительно небольшой активности теплофизиологические процессы в мускулах и коже приводят к нагреву самой стопы без особого влияния на теплоперенос в обуви. При некотором повышенном уровне активности (легкая работа) нагрев поверхности кожи уже определяется как теплофизиологическими процессами в стопе, так и нагревом текстиля из-за повышенной температуры и влажности окружающей среды.
Осуществлено моделирование воздействия на обувь температур, характерных для климатических условий Республики Беларусь, а также повышенной температуры (50 °С). В качестве пакета материалов для изготовления обуви рассматривались:
- низ обуви: хлопок - полиэстер - полиамид - полиуретан;
- верх обуви: хлопок - полиэстер - кожа.
Предполагалось, что коэффициент активности человека равен 3,8, что соответствует ходьбе или бегу по горизонтальной поверхности со скоростью 1,6 м/с. Графики на рисунке 1 демонстрируют изменение температуры в стопе и материалах верха и низа обуви после 20 минут воздействия различной температуры. При рассматриваемых условиях и активности комфортность ноги поддерживается при температурах летнего, зимнего и весенне-осеннего сезонов для достаточно продолжительного времени эксплуатации обуви. При повышенных температурах (50 °С) происходит нагрев поверхности стопы и повышение влажности около нее до дискомфортных условий за рассматриваемый промежуток времени.
Таким образом, проведённое моделирование процессов тепловлагопереноса в специальной защитной обуви пожарного-спасателя с учётом терморегуляционных процессов в стопе подтвердило предположение о выборе в качестве критерия комфортности температуры кожи стопы, критическим значением которой будет являться 50 °С, так как при достижении этой температуры начинается деструкция кожи стопы. Количественная оценка деструкции от ожога на любой глубине кожного покрова О может быть определена из следующего выражения:
(6)
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 4
T, °C 52 -484440363228 24 20 16128 0
СТС ПА
V4
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04
T, °C 52 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4
0
СТС )ПА
ВЕРХ
>- ОБУВИ
ч4;
\\
\
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04
a (a)
б (b)
Рисунок 1. Изменение температуры в стопе и материалах обуви при различной температуре окружающей среды и влажности 90 % через 20 минут после начала эксплуатации: а - низ обуви; б - верх обуви; — T b = -4 °C; — T b = 10 °C; — T b = 20 °C; — T b = 50 °C
J ' r J ' amb ' amb ' amb ' amb
Figure 1. Temperature change in the foot and footwear materials at different ambient temperatures and 90 % humidity 20 minutes after the start of operation: a - footwear bottoms; b - footwear tops; — T „ = -4 °C; — T „ = 10 °C; — T „ = 20 °C; — T „ = 50 °C
^ amb amb amb amb
x, м
x, м
где Р - частотный множитель, 1/с; ДЕ - энергия активации для кожи, Дж/моль; Ы = 8,314 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); Т -температура рассматриваемого слоя кожи, К.
Интегрирование уравнения (6) производится от момента, когда температура достигает критической (50 °С), до времени окончания воздействия.
Если О < 0,5, то деструкции кожи не наступает. Если О изменяется от 0,5 до 1, то наступают болевые ощущения, связанные с ожогом первой степени, тогда как при О > 1 наступает ожог второй степени [19].
Полученные модели положены в основу методики расчёта тепловлагопереноса в специальной защитной обуви пожарного-спасателя [19].
Для численной реализации построенной математической модели теплообмена на языке
программирования Fortran написана программа «Термокомфорт: расчёт», которая позволяет рассчитать степень деструкции кожи при интенсивных тепловых воздействиях на обувь.
В программе применён компартментный подход к построению виртуальной модели стопы для описания тепловых процессов в ней. Определялось влияние окружающей среды на тепловой комфорт с точки зрения наличия тепловой защиты обуви и функционирования системы терморегуляции в стопе и теле человека. Производилось моделирование передачи тепла и влаги от окружающей среды через обувь к слою кожи стопы (задание параметров теплопередачи за счёт конвекции, испарения с поверхности кожи, тепло-физических свойств материала обуви, кожи человека и т. д.).
a (a) б (b) в (c)
Рисунок 2. Интерфейс вкладок: а - «Активность»; б - «Окружающая среда»; в - «Одежда»
Figure 2. Interface of tabs: a - "Activity"; b - "Environment"; c - "Clothing"
LABOR SAFETY
Интерфейс программы состоит из трёх основных вкладок: «Активность», «Окружающая среда» и «Одежда» (рис. 2).
Вкладка «Активность» позволяет задать параметры человека: возраст, масса, рост, процент жира, площадь кожи, индекс массы тела. Кроме того, задаются параметры активности, выполняемой человеком, включающей в себя выполнение различных действий в определённые периоды времени.
Вкладка «Окружающая среда» позволяет задать такие параметры, как температура воздуха, температура радиационного воздействия, скорость ветра, угол ветра, влажность, излучающая способность, атмосферное давление, мощность теплового потока источника излучения.
Вкладка «Одежда» позволяет оценить рассчитанные значения тепловых воздействий на тело человека. В данной вкладке вводятся параметры стопы человека и материалов, из которых изготавливается специальная защитная обувь.
Анализ боевой работы, осуществляемой органами и подразделениями по чрезвычайным ситуациям за последние 5 лет (информация представлена государственным учреждением «Республиканский центр управления и реагирования на чрезвычайные ситуации Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»), показал, что среднее время, затраченное на ликвидацию чрезвычайных ситуаций, составляет 4045 минут. Таким образом, данное время может быть использовано для соответствующих расчётов.
Расчёты, проведённые с применением указанной методики для пакета материалов (верх обуви: гидрофобная натуральная кожа и текстильный материал с мембраной, низ обуви: полиуре-тановая подошва, металлическая антипрокольная
стелька с войлочной накладкой), позволили определить значения эффективного коэффициента теплопроводности пакета материалов, при котором будет выполняться условие комфортности обуви. Расчётное значение коэффициента теплопроводности находилось в пределах 0,03-0,06 Вт/(м-К).
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментальное определение коэффициента теплопроводности пакета материалов, используемых для изготовления специальной защитной обуви пожарного-спасателя, осуществлялось на лабораторной установке согласно приложению В сТб 1971-2009 «Система стандартов безопасности труда. Одежда пожарных боевая. Общие технические условия». Испытанию был подвержен пакет материалов, для которого осуществлен расчёт коэффициента теплопроводности. В результате испытаний установлено, что значения коэффициента теплопроводности пакета
Рисунок 3. Схема расположения термопар внутри обуви Figure 3. Scheme of thermocouples location inside footwear
T, °C 60 50 40 30 20
Рисунок 4. Зависимость температуры внутриобувного пространства от времени теплового воздействия: ф точка 1; точка 2; точка 3; # точка 4
Figure 4. Dependence of a boot inner area temperature on the time of thermal exposure: ф point 1; point 2; À point 3; -#— point 4
10
0
t, мин
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 4
материалов, используемых в экспериментальном образце специальной защитной обуви, составили: X = 0,035 Вт/(м К) для пакета материалов верха и X = 0,057 Вт/(м К) для пакета материалов низа.
Для определения участков стопы, наиболее подверженных нагреву в процессе эксплуатации, и времени достижения во внутриобувном пространстве критической температуры проводилось экспериментальное определение устойчивости экспериментального образца обуви к воздействию теплового потока 5 кВт/м2 на испытательном стенде согласно приложению Б СТБ 2137-2010 «Система стандартов безопасности труда. Обувь специальная защитная пожарных. Общие технические условия».
Схема размещения термоэлектрических преобразователей в экспериментальном образце приведена на рисунке 3.
Результаты проведённых испытаний представлены на рисунке 4, где видно, что наиболее подверженными нагреву в процессе эксплуатации обуви являются точки 1 и 3.
Экспериментально установлено время достижения во внутриобувном пространстве критической температуры 50 °С, при которой начинается разрушение кожного покрова человека, при интенсивном тепловом воздействии на верхний слой обуви 5 кВт/м2 ^ < 10 мин).
ВЫВОДЫ
1. Разработана модель тепловлагоперено-са в специальной защитной обуви пожарного-спасателя, в основу которой положена система уравнений переноса, включающая биотепловое уравнение для стопы и уравнение теплопроводности, переноса влаги и водяного пара в материалах обуви, которая позволила получить зависимости тепловлагопереноса в системе «стопа -обувь - окружающая среда» от геометрического
образа модели защитной обуви, режима работы пожарного-спасателя, теплофизических свойств материалов деталей верха и низа обуви и опасных факторов окружающей среды и рассчитать температуру в любой части обуви для соответствующего момента времени, которая является критерием температурной комфортности стопы при эксплуатации обуви в условиях повышенной температуры.
2. Получены значения темпа деструкции кожного покрова стопы О при интенсивных тепловых воздействиях на специальную защитную обувь, которые позволяют оценить возможность получения ожога (при О < 0,5 деструкция кожи не наступает, при 0,5 < О < 1 наступают болевые ощущения, связанные с ожогом первой степени, при О > 1 наступает ожог второй степени), и положены в основу методики расчёта тепловлагопе-реноса в специальной защитной обуви пожарного-спасателя, позволяющей проводить оптимизацию конструкции обуви путём выбора различных пакетов материалов.
3. Установлен и экспериментально подтвержден отрезок значений эффективного коэффициента теплопроводности пакета материалов для изготовления специальной защитной обуви (X = 0,03-0,06 Вт/(м К)), при применении которого с учётом внутренней терморегуляции в стопе и тяжести выполняемой работы обеспечивается безопасная работа пожарного-спасателя, характеризующаяся недостижением во внутриобувном пространстве критической температуры 50 °С, при которой начинается разрушение ткани кожного покрова стопы, нормативного времени = = 5 мин) (применение материалов со значениями X = 0,035 Вт/(м К) для пакета материалов верха и X = 0,057 Вт/(м К) для пакета материалов низа обеспечило экспериментально установленное время безопасной работы, в 2 раза превышающее нормативное (^ = 10 мин).
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Зыбин Ю. П., Ключникова В. М, Кочеткова Т. С. Конструирование изделий из кожи. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 264 с.
2. Кедров Л. В. Графо-аналитический метод расчёта теплозащитных свойств обуви // Кожевенно-обувная промышленность. 1968. № 10.
3. ЗайончковскийА. Д. Некоторые вопросы гигиенических свойств и структуры искусственной кожи для верха обуви. М.: Легкая индустрия, 1968. 108 с.
4. Решетнёва Т. Т., Калита А. Н. Повышение влагозащитных свойств спортивной обуви // Экспресс-информация. Обувная промышленность в СССР. 1978. Вып. 5. 48 с.
5. Лебедева Л. Д., Кедров Л. В., Саутин А. И. Использование математического моделирования для оценки теплозащитных свойств // Гигиена и санитария. 1974. № 4. С. 112-113.
6. Ченцова К. И. Стопа и рациональная обувь. М.: Лёгкая индустрия, 1974. 215 с.
7. Le C. V, Ly N. G, Postle R. Heat and mass transfer in the condensing flow of steam through an absorbing fibrous medium // Intern. J. of Heat and Mass Transfer. 1995. Vol. 38. № 1. Pp. 81-89.
8. Qigong Y, Li Z, Yeung K. W. Influence of thickness and porosity on coupled heat and liquid moisture transfer in porous textiles // TextileReach J. 2002. Vol. 72. № 5. Pp. 435-446.
9. Fan J., Cheng X, Chen Y.-S. An experimental investigation of moisture absorption and condensation in fibrous insulations under low temperature // Experimental Thermal and Fluid Science. 2003. Vol. 27. № 6. Pp. 723-729.
10. Wu H, Fan J. Study of heat and moisture transfer within multi-layer clothing assemblies consisting of different types of battings // Intern. J. of Thermal Sciences. 2008. Vol. 47. № 5. Pp. 641-647.
LABOR SAFETY
11. Fan J., Cheng X. Heat and moisture transfer with sorption and phase change through clothing assemblies: part II: theoretical modeling, simulation, and comparison with experimental results // Textile Research J. 2005. Vol. 75. № 3. Pp. 187-196.
12. Fan J., Cheng X., Wen X., Sun W. An improved model of heat and moisture transfer with phase change and mobile condensates in fibrous insulation and comparison with experimental results // Intern. J. of Heat and Mass Transfer. 2004. Vol. 47. № 10-11. P. 2343-2352.
13. Ye C, Huang H., Fan J., Sun W. Numerical study of heat and moisture transfer in textile materials by a finite volume method // Communications in Computational Physics. 2008. Vol. 4. № 4. P. 929-948.
14. Gibson P., Charmchi M. The use of volume-averaging techniques to predict temperature transients due to water vapor sorption in hygroscopic porous polymer materials // J. of Applied PolymerScience. 1997. Vol. 4. № 4. Pp. 493-505.
15. Whitaker S. A. Theory of drying in porous media // Advances in Heat Transfer / eds.: J. P. Hartnett, T. F. Irvine. New York, 1977. Vol. 13. Pp. 119-203.
16. LienhardJ. H., LienhardJ. H. IVA heat transfer textbook. Cambridge: Phlogiston Press, 2008. 762 p.
17. Михайлова И. Д., Осина Т. М., Прохоров В. Т., Михайлов А. Б. Математическая модель микроклимата в обуви при воздействии на неё низких температур // Изв. вузов. СевероКавказский регион. Технические науки. 2005. № 2. C. 50-54.
18. Осина Т. М. Разработка пакетов материалов для защиты стопы от воздействия низких температур: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Казань: Казан. нац. исслед. технол. ун-т, 2012. 18 с.
19. Шумай С. М., Иванов Ю. С. Методика расчёта тепловлагопереноса защитной обуви пожарного-спасателя // Пожарная безопасность. 2023. № 2. С. 55-63. D0I:10.37657/vniipo.pb.2023.111.2.005
REFERENCES
1. Zybin Yu.P., Klyuchnikova V.M., Kochetkova T.S. Konstruirovanie izdelii iz kozhi [Design of leather products]. Moscow, Light and food industry Publ., 1982. 264 p. (in Russ.).
2. Kedrov L.V. Graph-analytical method for calculating the heat-protective properties of footwear. Kozhevenno-obuvnaia promyshlennost - Leather and footwear industry. 1968, no. 10 (in Russ.).
3. Zayonchkovsky A.D. Nekotorye voprosy gigienicheskikh svoistv i struktury iskusstvennoi kozhi dlia verkha obuvi [Some issues of hygienic properties and structure of artificial leather for footwear uppers]. Moscow, Light industry Publ., 1968, 108 p. (in Russ.).
4. Reshetneva T.T., Kalita A.N. Increasing the waterproof properties of sports boots. Ekspress-informatsiia. Obuvnaia promyshlennost' v SSSR - Express information. Shoe industry in the USSR. 1978, no. 5, 48 p. (in Russ.).
5. Lebedeva L.D., Kedrov L.V., Sautin A.I. Using mathematical modeling to assess the heat-protective properties of footwear. Gigiena i sanitariia - Hygiene and Sanitation. 1974, no. 4, pp. 112-113 (in Russ.).
6. Chentsova K.I. Stopa i ratsionalnaia obuv [Foot and rational footwear]. Moscow, Light industry, Publ., 1974. 215 p. (in Russ.).
7. Le C.V., Ly N.G., Postle R. Heat and mass transfer in the condensing flow of steam through an absorbing fibrous medium. Intern. J. of Heat and Mass Transfer. 1995, vol. 38, no. 1, pp. 81-89 (in Eng.).
8. Qigong Y., Li Z., Yeung K. W. Influence of thickness and porosity on coupled heat and liquid moisture transfer in porous textiles. TextileReach J. 2002, vol. 72, no. 5, pp. 435-446 (in Eng.).
9. Fan J., Cheng X., Chen Y.S. An experimental investigation of moisture absorption and condensation in fibrous insulations under low temperature. Experimental Thermal and Fluid Science. 2003, vol. 27, no. 6, pp. 723-729 (in Eng.).
10. Wu H., Fan J. Study of heat and moisture transfer within multi-layer clothing assemblies consisting of different types of battings. Intern. J. of Thermal Sciences. 2008, vol. 47, no. 5, pp. 641-647 (in Eng.).
11. Fan J., Cheng X. Heat and moisture transfer with sorption and phase change through clothing assemblies: part II: theoretical modeling, simulation, and comparison with experimental results. Textile Research J. 2005, vol. 75, no. 3, pp. 187-196 (in Eng.).
12. Fan J., Cheng X., Wen X., Sun W. An improved model of heat and moisture transfer with phase change and mobile condensates in fibrous insulation and comparison with experimental results. Intern. J. of Heat and Mass Transfer. 2004, vol. 47, no. 10-11, pp. 2343-2352 (in Eng.).
13. Ye C., Huang H., Fan J., Sun W. Numerical study of heat and moisture transfer in textile materials by a finite volume method. Communications in Computational Physics. 2008, vol. 4, no. 4, pp. 929-948 (in Eng.).
14. Gibson P., Charmchi M. The use of volume-averaging techniques to predict temperature transients due to water vapor sorption in hygroscopic porous polymer materials. J. of Applied PolymerScience. 1997, vol. 4, no. 4, pp. 493-505 (in Eng.).
15. Whitaker S.A. Theory of drying in porous media. Advances in Heat Transfer / eds.: J.P. Hartnett, T.F. Irvine. New York, 1977, vol. 13, pp. 119-203 (in Eng.).
16. Lienhard J.H., Lienhard J.H. IV A heat transfer textbook. Cambridge: Phlogiston Press, 2008, 762 p. (in Eng.).
17. Mikhailova I.D., Osina T.M., Prokhorov V.T., Mikhailov A.B. Mathematical model of the microclimate in shoes when exposed to low temperatures. Izv. vuzov. Severo-Kavkazskii region. Tekhnicheskie nauki - Universities of North Caucasus region. Technical science. 2005, no. 2, pp. 50-54 (in Russ.).
18. Osina T.M. Razrabotka paketov materialov dlia zashchity stopy ot vozdeistviia nizkikh temperatur [Development of packages of materials to protect the foot from exposure to low temperatures. Abstract of PhD in Engin. Sci. diss.]. Kazan, Kazan national research technol. univ. Publ., 2012. 18 p. (in Russ.).
19. Shumay S.M., Ivanov Yu.S. Methodology for calculating heat and moisture transfer of special protective boots for firefighters. Pozharnaia bezopasnost - Fire safety, 2023, no. 2, pp. 55-63 (in Russ.). D0I:10.37657/vniipo.pb.2023.111.2.005
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ Сергей Михайлович ШУМАЙ Н
Начальник Научно-исследовательского института пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, Минск, Республика Беларусь Н niipb@mchs.gov.by
Поступила в редакцию 21.11.2023 Принята к публикации 14.12.2023
Для цитирования:
Шумай С. М. Теплозащитные свойства специальной защитной обуви пожарного-спасателя // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2023. № 4. С. 36-43. 001:10.25257/РБ.2023.4.36-43
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR Sergey M. SHUMAYH
Head of the Scientific-Research Institute of Fire Safety and Emergency Issues of EMERCOM of the Republic of Belarus, Minsk, Republic of Belarus H niipb@mchs.gov.by
Received 21.11.2023 Accepted 14.12.2023
For citation:
Shumay S.M. Thermal protection properties of specific protective boots for a firefighter-rescuer. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya - Fire and emergencies: prevention, elimination, 2023, no. 4, pp. 36-43. (in Russ.). D0I:10.25257/FE.2023.4.36-43
