Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Archives of Mining Sciences

2 2004

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: bilans cieplny organizmu

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Thermal comfort and safety of miners on the salt mine "Polkowice-Sieroszowice" -- selected aspects

Wacławik J., Borodulin-Nadzieja L., Branny M., Kowalik M.

Archives of Mining Sciences

2004

Vol. 49, nr 3

311-338

The deposit of salt is located in the northern part of the Legnica-Głogów Copper Region on the depth of 1000 m. The Polkowice-Sieroszowice Copper Mine has been carrying out mining works in the salt bed since 1991. In the workings driven from east to central part of the mine occur difficult thermal working conditions. The dry-bulb temperature is high and reaches 34--36C, wet-bulb temperature is moderate and equals to 23-K26 […], the air velocity is equal to 0.5 m/s. Heat exchange between miner body and his environment was calculated for stationary state with the use of following general equation: […] where: M -metabolic heat production; C convective heat exchange; R - heat exchange by radiation; B - heat loss by respiration; E - heat loss by evaporation. The temperature of skin of miner body, the skin wetness fraction, evaporative efficiency of sweating and loss of water in body due to evaporation was calculated for different environmental conditions. In the paper assumed that the measures of heat loads of miner body are values of the average temperature of skin and the loss of water in body due to evaporation.

W północnej części obszaru górniczego kopalń rud miedzi Zagłębia Legnicko-Głogowskiego na głębokości około 1000 m zalega złoże soli kamiennej, w którym od 1991 roku prowadzone są roboty górnicze. W wyrobiskach drążonych ze wschodniej części pola „Sieroszowice" w kierunku podszybi szybów centralnych panują trudne warunki klimatyczne. Temperatura powietrza na termometrze suchym wynosi 34--36°C, na termometrze wilgotnym 23--26°C, prędkość przepływu powietrza około 0.5 m/s. W celu określenia wpływu trudnych warunków klimatycznych na organizm człowieka prowadzone były badania medyczne związane z wyznaczeniem obciążenia cieplnego oraz prace związane z modelowaniem numerycznym wymiany ciepła między ciałem górnika a otoczeniem przy założeniu stanu stacjonarnego oraz spełnieniu ogólnego równania bilansu: […] Dla różnorodnych warunków panujących w otoczeniu górnika wyliczono temperaturę średnią jego skóry, stopień zawilgocenia ciała, efektywność procesu odparowania potu, utratę wody na skutek parowania. Przyjęto, że miarą obciążenia cieplnego górnika jest wartość średniej temperatury jego skóry oraz utrata wody spowodowana procesem odparowania. Z przeprowadzonego modelowania numerycznego wynika, że w warunkach klimatycznych panujących przy średniej prędkości przepływu powietrza równej 0.5 m/s czas przebywania w gorącym otoczeniu może być taki sam, jak przyjęty w normie niemieckiej, a w zakresie niższych temperatur nawet wyższy. Kryterium określającym czas pracy jest maksymalne, możliwe do akceptacji, odwodnienie organizmu. Wartość ubytku wody przyjęta w normie ISO 7933 charakteryzuje się dużym współczynnikiem bezpieczeństwa, wynikającym z niskich wartości zarówno współczynnika efektywności odparowania potu 77, jak też maksymalnego odwodnienia Dmax. W wyższych temperaturach, bliskich 50°C, czas przebywania w gorącym otoczeniu nie powinien przekraczać łącznie z przerwą 3 godzin. Na rys. 2--7 przedstawiono średnie wartości temperatury skóry ciała przy różnych temperaturach powietrza na termometrze suchym, różnych prędkościach przepływu powietrza oraz różnych oporach cieplnych ubiorów. Obliczony według wskaźnika […]czas pracy, przy założeniu ciepła metabolizmu 120 W/m […], prędkości przepływu powietrza 0.5 m/s, temperatury na termometrze wilgotnym 27 […] oraz przy oporze cieplnym ubrania 0.5, 0.75 i 1.0 […] przedstawiono na rys.7. Scharakteryzowano pożądane właściwości organizmu człowieka konieczne do wykonywania pracy w trudnych warunkach klimatycznych. Omówiono warunki dotyczące zdrowia i opieki medycznej w zakresie doboru nowych pracowników, aklimatyzacji i opieki zdrowotnej służb medycznych. Określono zakres badań medycznych, które powinny być wykonywane u górników przyjmowanych do pracy w wyrobiskach solnych kopalni „Polkowice-Sieroszowice" jak również częstotliwość i zakres badań okresowych.

Nummerical modelling of heat exchange between a human body and the environment

Wacławik J., Branny M.

Archives of Mining Sciences

2004

Vol. 49, nr 2

223-251

This paper outlines a mathematical model of the heat exchange between a human and environment inside a mine working. At low and moderate temperatures and air humidity, the body heat is transferred to the environment essentially by convection. In extreme climatic conditions heat exchange is accomplished by sweat evaporation. At temperatures exceeding the skin temperature heat loss by evaporation becomes the main temperature regulation mechanism. In our considerations we assumed the state of thermal equilibrium, when no heat is accumulated in the body. The heat balance for the human body is given as: M=C+R+B+E where: M - metabolic heat production, C - conductive heat, R - radiation heat exchange (long-wave radiation), E - evaporative heat transfer, B - respiratory heat loss. An assumption is made that the average skin temperature is a factor controlling the convective, radiant and evaporative modes of heat exchange. Several formulas come from the international standard ISO 7933 "Hot environments. Analytical determination and interpretation of thermal stress using calculation of required rate of sweat productions". Factors that affect the state of thermal stress include: -heat accumulation in a worker's body; -maximum rate of sweat productions emitted during work; -dehydration level; -level of skin wettedness. The heat balance of human body enables the estimation of these parameters.

Przedmiotem pracy jest matematyczny model wymiany ciepła między ciałem górnika a otoczeniem w wyrobiskach podziemnych. Przy niskich i umiarkowanych temperaturach i wilgotnościach powietrza ciepło z ciała górnika odprowadzane jest do otoczenia przede wszystkim drogą konwekcji. W trudnych warunkach klimatycznych dominującą rolę odgrywa parowanie potu. W temperaturach powietrza prze- wyższających temperaturą skóry ciała parowanie potu jest jedynym mechanizmem odprowadzenia ciepła z ciała. Omawiane w pracy obliczenia dotyczą stanu równowagi cieplnej, gdy w ciele nie gromadzi się ciepło. Bilans cieplny ciała wyraża zależność: M=C+R+B+E gdzie: M - metabolizm, C - konwekcja, R - promieniowanie, B - oddychanie i E - parowanie potu. W pracy przyjęto, że funkcję regulującą wymianę ciepła spełnia średnia temperatura skóry ciała człowieka, a podana równość zachodzi dzięki dostosowaniu konwekcji, promieniowania i parowania potu do panujących warunków. Wiele wzorów zastosowanych w obliczeniach zaczerpnięto z normy PN- 88/N-08008 „Ergonomia, środowiska gorące, analityczne określanie i interpretacja stresu cieplnego oparte na podstawie obliczenia wymaganej ilości potu". Stan obciążenia (stresu) i napięcia cieplnego może być oceniany na podstawie: -akumulacji ciepła w ciele człowieka; -maksymalnej ilość potu wydzielanej podczas pracy; -odwodnienia organizmu; -poziomu nawilgocenia skóry. Bilans cieplny ciała człowieka umożliwia oszacowanie wymienionych parametrów. Ilość ciepła wymienianego drogą konwekcji określano z wzoru (7), ciepło wymieniane przez promieniowanie wyliczano z zależności (10), ciepło wymieniane drogą oddychania z wzoru (16) zaś ciepło odprowadzane drogą parowania potu z (22). Obliczenia zamieszczone w pracy wykonano dla warunków klimatycznych występujących obecnie jak i prognozowanych w wyrobiskach solnych. Przyjęto temperaturę powietrza na termometrze suchym zawartą w przedziale 29-52°C oraz na termometrze wilgotnym wynoszącą 27°C. W rozważaniach uwzględniono dwie wartości metabolizmu 165 i 120 (lub 100) W/m2. Pierwsza wartość odpowiada umiarkowanemu wysiłkowi fizycznemu natomiast druga wynika ze zmierzonego wydatku energetycznego na stanowiskach pracy w wyrobiskach solnych przez Zespół Katedry Fizjologii Akademii Medycznej we Wrocławiu. Z uwagi na właściwości odzieży używanej przez pracowników dołowych obliczenia wykonano dla wartości oporu cieplnego odzieży wynoszącej 0.6 clo. Na rys. 1-4 przedstawiono wartości ciepła wymienianego między ciałem górnika a otoczeniem drogą oddychania, konwekcji, parowania potu i promieniowania, przy których występuje równowaga cieplna organizmu. Charakterystyczne jest to, że dla temperatur większych od 33-34 st.C strumienie ciepła przenoszone drogą konwekcji i promieniowania przekazywane są do ciała człowieka. Omówione szczegółowo przykłady ilustrujące modelowanie numeryczne bilansu cieplnego organizmu człowieka, ubytków wody w organizmie oraz czasu pracy z uwagi na wymagany strumień potu wykonano dla temperatury na termometrze suchym równej 33°C, temperatury wilgotnej 27°C oraz metabolizmu 165 W/m2 zaś wyniki zamieszczono w tabelach 3 i 4. Gdy opór odzieży wynosi 1 clo a prędkość przepływu 0.5 m/s, już w temperaturze Ta = 35°C średnia temperatura skóry ciała jest równa wartości granicznej Tsk = 35.2°C , a przy Ta= 52°C osiąga 37°C. Przy prędkości 1 m/s bezpieczna temperatura skóry zostaje przekroczona przy 48°C. Dla rozpatrywanych wartości temperatury Ta nawilżenie skóry jest pełne. Wskaźnik określający czas pracy DLE3 mieści się w przedziale od 6 do 3 godzin. Dla rozpatrywanych warunków klimatycznych wyznaczono wskaźnik zdolności chłodniczej środowiska CP a jego przykładowe wartości zamieszczono w tablicy 5.