Презентация "Приближенные тепловые расчеты одежды" по физике – проект, доклад

Научно – практическая конференция школьников «Эврика»

Приближенные тепловые расчеты одежды

Научно – исследовательский проект

Выполнен учеником 9 «Б» класса СОШ № 74 г. Краснодара Кочергой Егором Романовичем

Научный руководитель – учитель математики СОШ № 74 Забашта Елена Георгиевна

Цель: Задачи:

произвести приближенные тепловые расчеты одежды с учетом жизнедеятельности организма

изучить виды теплоотдачи; ознакомиться с системой теплорегуляции организма; используя уравнения теплового баланса, произвести приближенные тепловые расчеты одежды.

Qконд. – отдача тепла кондукцией; F – поверхность соприкосновения человека с предметом, м ; t1 – температура поверхности тела, С; t2 – температура поверхности тела соприкосновения, С; K – коэффициент теплопередачи, зависящий от коэффициента теплопроводности и толщины пакета одежды.

Закон Фурье

Qконд. = K • F (t1 – t2) • [ккал/ч],

Формула Витте

QР = 0,093 • П • (ТСТ - ТТ) • [ккал/мин], где Qр – теплоотдача радиацией, ккал/мин; П – поверхность тела человека, м ; Тст – температура стен; Тт – средневзвешенная температура тела.

Закон Стефана - Больцмана

Qрад = C • Fизл • [(273-tn/100)4 - (273+tо/100)4] • [ккал/ч].

Испарение с поверхности тела человека

Qn = αB • W • F (PK - PB) • [ккал/ч], где WF – часть поверхности тела, покрытая потом, м ; W – коэффициент увлажнения кожи ≈ 0,2-1; PК – парциальное давление водяного пара в насыщенном воздухе, мм рт.ст. над кожей; PB – парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, мм рт. ст.; αB – коэффициент перехода тепла во внешнюю среду при испарении пота (ккал/м • ч • мм), для одетого человека αB = 1,25К, где К – коэффициент теплопередачи, для неодетого αB = 10,45 + 8,7v, где v – скорость воздуха.

Q = 0,001 mp, где р – удельная теплота испарения воды, ккал/ч; m – количество влаги, испаренной в легких за 1ч, ккал/ч, определяемое разностью содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

M + J = Qрад. + Qконв. + Qисп. + Qдых. + Z, где M – энергия, вырабатываемая в организме человека (теплопродукция), ккал/час; Z – тепло, которое расходуется на механическую работу; Qрад. – потери тепла радиацией (излучение), ккал/ч; Qконв. – потеря тепла теплопроводностью и конвекцией; Qисп. – потеря тепла испарением влаги с кожи и верхних дыхательных путей, ккал/ч; Qдых. – потеря тепла на нагрев вдыхаемого воздуха, ккал/ч; J – адсорбция тепла радиацией, ккал/ч.

Уравнение энергетического баланса организма человека:

Соотношение поверхности частей к общей поверхности тела:

Резерв тепла организма

D = CP (0,7tТ + 0,3tК) D – дефицит тепла в организме, ккал; C – удельная теплоемкость тела человека, равная в среднем 0,83 ккал/кг • град; P – вес тала человека, кг; tт – температура тела в С; tк – температура кожи в С.

Z = (M - Mосн.) • 10% / 100%; Qисп.=[(M+D/t)-Z] • 20/100% • [(H+D/t) • (M-Mосн.)•10% / 100%] • 20/100% Qисп. = (M+D/t) - Z - Qисп. - Qдых. = Q72М +0,028Мосн. + 0,8D/t - Qдых.

4. q = Qрад-конв. / Sобщ.

Суммарное тепловое сопротивление одежды

Rсум. = tср.взв. - tB / q

Спасибо за внимание