Относительная степень черноты некоторых материалов, в долях единицы

(шар Вернона)

Рис. 29.Комплекс ТКА-ТВ + Черный шар

Рис. 30. Прибор ТКА-ТВ

Средняя радиационная температура (СРТ). Теплообмен между окружающими предметами, поверхностями и организмом человека осуществляется не только за счет радиации, но и за счет конвекционного тепла и подвижности воздуха. Поэтому для оценки тепловой нагрузки лучистым теплом с учетом данного фактора рассчитывают СРТ, по которой можно судить об общей интенсивности радиационного тепла.

Для определения СРТ можно использовать формулы, таблицы. Причем, для этой цели разными авторами предложены различные формулы, расчет по которым дает близкие показатели СРТ:

 (формула В.В. Шиба) где (14)

                                (15)

                                   (16)

                             (17)

                                     (18)

СРТ – средняя радиационная температура, ^оС;

t – температура воздуха по сухому термометру, ^оС;

t – температура по шаровому термометру, ^оС;

V – скорость движения воздуха, м/с.

                                                   (19)

Вычисление средней радиационной температуры по таблицам В. В. Шиба. В приложении 3 представлены таблицы 1 и 2 для определения СРТ

Определение производят с помощью четырех последовательных действий:

— нахождение в таблице 1 приложения 3 вспомогательной величины А по скорости движения воздуха и разности между величинами температур по шаровому и сухому термометрам Dt = t_ш — t; в таблице 1 приложения 3 по горизонтали приведены величины Dt = t_ш — t, а по вертикали — величины V;

— нахождение в таблице 2 приложения 3 вспомогательной величины В по величине температуры черного шара t_ш; в таблице по вертикали нанесены целые величины t_ш, а по горизонтали десятые доли градуса;

— вычисление вспомогательной величины С, равной: С = А + В;

— в таблице 2 приложения 3 по вспомогательной величине С находят среднюю радиационную температуру, обратным действием на вертикальной шкале отыскивают величину СРТ, а на верхней горизонтальной — десятые доли градуса.

Пример. Dt = t_ш — t = 17,1 — 10,3 = 6,8°, а V = 0,5 м/с.

По таблице 1 приложения 3 подвижности воздуха, равной 0,5 м/сек, и Dt = 6° соответствует А = 11,02, a Dt = 7° — 12,85.

Интерполируем, чтобы получить А, соответствующее Dt = 6,8:

А = 11,02 + (12,85-11,02)×0,8= 12,48.

По таблице 2 приложения 3 температуре шара 17,1° соответствует величина В, равная 74,35.

Вычисление величины С дает следующий результат:

С = А + В = 12,46 + 74,35 = 86,83.

По данным таблице 2 приложения 3 этой величине в вертикальной колонке соответствует величина 28, а в горизонтальной 6. Следовательно, средняя радиационная температура в этих условиях составляет 28,6°.

Однако эти способы громоздки и не нашли распространения в практике гигиенических исследований. Широко применяется достаточно простой, удобный, экспрессный метод определения СРТ с помощью номограммы (рисунок 31). Номограмма состоит из четырех вертикальных шкал: на первой представлены величины разностей температур по шаровому и сухому термометру, вторая шкала является вспомогательной (вертикальная линия без каких-либо обозначений), третья – для получения величины СРТ и четвертая – величин шаровой температуры. Кроме того, между первой и второй вертикальными шкалами имеется одна горизонтальная шкала, на которой отложены значения скорости движения воздуха (ветра) в м/с.

Например, при определении СРТ в учебной аудитории кафедры гигиены были получены следующие исходные показатели микроклимата: температура по сухому термометру аспирационного психрометра составила 19°С, шаровая температура 23°С, скорость движения воздуха, определенная с помощью шарового кататермометра составила – 0,2 м/с.

Находим значение t_w – t, которое в данном случае равно +4° (23 – 19). Отмечаем найденную величину на первой вертикальной шкале. Далее, на горизонтальной шкале находим отметку, соответствующую скорости движения воздуха 0,2 м/с. Из точки, соответствующей на левой вертикальной шкале +4° проводим линию через точку на горизонтальной шкале, соответствующую скорости движения воздуха 0,2 м/с, до пересечения ее со вспомогательной вертикальной шкалой, на которой отмечаем точку пересечения с четвертой вертикальной шкалой, в точке, соответствующей шаровой температуре +23°. На третьей вертикальной шкале точке пересечения данной линии будет соответствовать СРТ в ^оСРТ или средняя интенсивность излучения в помещении. СРТ в данном примере равна 26° или средняя интенсивность излучения – 660 кал/см² ´ мин.

По полученным результатам можно сделать вывод, что имеет место значительная тепловая нагрузка на организм за счет лучистой энергии, так как СРТ на достаточно большую величину превышает конвекционную температуру воздуха в аудитории.

Рис. 31. Номограмма для определения средней радиационной температуры (СРТ)

(t_ш-t_в) – разница температур по шаровому и обычному термометру;

v – скорость движения воздуха, м/с;

t_ш – температура по шаровому термометру;

Т_р – средняя радиационная температура;

Е – средняя интенсивность излучения.

Расчет излучаемого тепла от тел (поверхностей).В соответствии с законом Стефана-Больцмана все тела излучают тепло, рассчитываемое по формуле:

Q = C × Е × T⁴, где                                                            (20)

Q – интенсивность тепловой радиации, кал/см²×мин;

С – коэффициент лучеиспускания, равный 0,825×10^-10;

Е – величина, характеризующая степень черноты тела (находится по таблице Х);

Т – температура поверхности тела в градусах Кельвина (273+t^оС).

Избыточная радиация, направленная от одного предмета к другому определяется по формуле:

 где                                                     (21)

DQ – тепловая энергия, получаемая предметом с более низкой температурой, кал/см²×мин;

С – коэффициент лучеиспускания, равный 0,825×10^-10;

Е – величина, характеризующая степень черноты тела (находится по таблице 15);

Т и Т₁ – температура поверхностей предметов, обменивающихся тепловым излучением,

^о Кельвина.

Таблица 15

Наименование материала

Относительная степень черноты

Наименование материала

Относительная степень черноты

Абсолютно черное тело

Кирпич красный

0,93

Алюминий шероховатый

0,055

Лак черный матовый

0,96

Железо свежевыработанное

0,242

Масляные краски различных цветов

0,92-0,96

Сталь листовая с блестящим слоем окиси железа

0,82

Резина мягкая серая

0,859

Медь торговая, шабренная

0,072

Стекло гладкое

0,937

Оцинкованное листовое железо серое

0,276

Штукатурка известковая

0,91

Бумажная диагональ

0,7

Бумага

0,924

Сукно серое шинельное

0,983

Дуб строганый

0,895

Поверхность кожи человека

0,78-1,0