РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛООБМІНУ ОРГАНІЗМУ
ПОЖЕЖНОГО В РІЗНИХ ТИПАХ ЗАХИСНОГО ОДЯГУ
2.1 Загальна методика й основні методи дослідження
У даній роботі приводиться рішення однієї з основних задач комплексної проблеми
підвищення ефективності і безпеки ведення пожежно-рятувальних робіт
підрозділами пожежної охорони МНС України, а саме створення технічних засобів
індивідуального захисту і методу, що забезпечують безпеку пожежних при
ерготермічних навантаженнях.
Рішення задачі зводиться до розробки найбільш адекватної математичної моделі
теплового балансу організму пожежного з урахуванням комплексного впливу
основних факторів на його тепловий стан і на цій основі до визначення основної
технічної характеристики – тривалості роботи (часу захисної дії) у захисному
одязі з пасивним і активним теплозніманням.
Загальна методика досліджень полягає в наступному. Розглядається найбільш
загальна система «навколишнє середовище – захисний одяг – організм пожежного –
фізичне навантаження», структурна схема якої приведена на рис. 2.1.
Дві складові системи: навколишнє середовище і фізичне навантаження являють
собою ерготермічні навантаження, що впливають на тепловий стан організму
пожежного, перша з яких характеризується такими параметрами, як температура,
вологість і швидкість повітря, тепловий променистий потік, непридатність для
подиху, є незалежним від пожежного фактором, друга – залежить від виду й умов
ведення робіт, тобто від швидкості пересування, маси спорядження і додаткового
вантажу, висоти подоланої ділянки, напрямку і кута нахилу руху, і
підрозділяється на легку, середньої важкості, важку і дуже важку.
На відміну від існуючої класифікації фізичного навантаження для пожежних нами
розглядається категорія «дуже важке навантаження», що враховувалося раніше
тільки при русі нагору по вертикальним драбинам, обґрунтування якого буде дано
в результаті досліджень їхніх енерговитрат у залежності від виду й умов
виконання робіт. При цьому приймаємо, як і для гірничорятувальників, що ступінь
важкості роботи пожежних визначається наступною зміною діапазону енерговитрат:
160 Вт (відпочинок у респіраторі) – легка, понад 160 до 320 Вт – середня, понад
320 до 480 Вт – важка, понад 480 Вт – дуже важку.
Третя складової системи – захисний одяг [63] підрозділяється на ізолюючий
(тепловідбивний і теплозахисний), неізолюючий від зовнішнього середовища
(захисний одяг) з пасивним теплозніманням, що знаходиться на оснащенні
підрозділів пожежної охорони, і ізолюючий з активним теплозніманням
(охолодженням), що повинний бути розроблений і знаходитися на оснащенні. Термін
«ізолюючий» одяг (костюм, комбінезон) має на увазі, що він захищає від
теплового впливу всю поверхню тіла пожежного і перешкоджає впливові на нього
вологості і швидкості руху навколишнього повітря.
Для ізолюючого одягу використання активного теплознімання (охолодження
організму пожежного) є загальним випадком, тому буде використаний дедуктивний
спосіб дослідження, при якому окремі положення для ізолюючого одягу без
активного теплознімання виводяться з загальних. Причому, необхідно вибрати
найбільш прості, надійні і дешеві способи теплознімання, систему охолодження і
холодоагент з обліком пропорційного теплознімання з різних ділянок тіла
пожежного, конструкції теплоізолюючої оболонки одягу: кількості, розташування,
теплофізичних характеристик шарів і повітряних прошарків, а також
нестаціонарних процесів теплообміну організму пожежного в одязі при
ерготермічних навантаженнях.
У даному випадку необхідно обґрунтувати критерій теплового стану організму
пожежного – температуру підодяжного простору, що буде порівнюватися із
санітарними нормами, і тим самим визначатися безпечна тривалість його роботи.
Це дає можливість істотно знизити витрати на проведення експериментальних
досліджень, не визначаючи при цьому трьох фізіологічних параметрів: температур
тіла (ректальної) і шкіри, частоти серцевих скорочень.
При дослідженні теплового стану організму пожежного в неізолюючому одязі
(захисному одязі) тепловий баланс необхідно визначати з урахуванням усіх
параметрів навколишнього середовища, конструкцій теплоізольованої оболонки,
термічних її опорів і фізіолого-гігієнічних параметрів: температур тіла, шкіри,
частоти серцевих скорочень і потовиділення (четверта складова системи) з
використанням індуктивного способу досліджень, при якому по окремих фактах і
явищах установлюються загальні принципи і закономірності характерні для даного
захисного одягу.
При виконанні дисертаційної роботи використані аналітичні,
аналітико-експериментальні й експериментальні методи.
Аналітичні методи використані при:
– розробці математичної моделі нестаціонарних процесів теплообміну в ізолюючому
одязі із системою охолодження різних ділянок тіла пожежного і без неї,
теоретичному визначенні тривалості робіт (часу захисної дії);
– розробці математичної моделі теплового балансу пожежного в неізолюючому одязі
в залежності від усіх факторів навколишнього середовища, теоретичному
визначенні безпечної тривалості робіт.
Експериментально-теоретичні методи використані для визначення енерговитрат
пожежних у залежності від швидкості пересування, висоти прорізу подоланої
ділянки, кута нахилу і напрямок руху, а також від спільної дії швидкості
пересування і вантажу, що переноситься.
Експериментальні методи використані для:
– визначення динаміки температури в підодяжному просторі в ізолюючому одязі із
системою охолодження і без неї;
– фізіологічного стану пожежних при випробовуваннях у неізолюючому одязі;
– підтвердження отриманих результ
- Київ+380960830922