Введение к работе
Согласно закону Ньютона, удельный тепловой поток от горячего тела к менее нагретой жидкости определяется температурным напором д |= - |+( \ап,- температура поверхности /стенки/ тела, I* - температура окружающей жидкости) и равен
где постоянная сС> в правой части - ковффициент теплоотдачи.
Следует подчеркнуть, что несмотря, на внепнюю простоту равенства (I), оно в действительности весьма сложно, ибо ковффициент сС оказывается функцией формы и размера тела, физических свойств, скорости и температуры жидкости и ряда других величин. На практике познание процесса теплоотдачи сводится по существу к определению зависимости о^ от упомянутых факторов.
Процесс теплоотдачи от живого (теплокровного) организма к окружающей среде оказывается во ыногократ сложнее из-за различных физиологических механизмов, с помощью которых теплокровные животные могут в широких пределах менять величину коэффициента СР с тем, чтобы температура их тела оставалась постоянной.
Исследование явления теплообмена между поверхностью тела человека и жидкостью остаётся важной задачей не только биологической и медицинской науки, но и физики. Однако работ, посвященных изучению теплообмена между поверхностью тела человека и* водной средой, очень мало.
Явление теплообмена между человеком н воздушной средой изучается давно,но имеющиеся работы посвящены изучению ряда частных вопросов втого явления,а в целом механизм теплоотдачи человеческого организма не вполне ясен и нуждается в детальной изучении.
Повтоыу выполненное в настоящем исследовании вкеперкыентаяь-ноо изучение процессов,свяванных с влиянием на теплообмен в жид-
4 костях растворенных в них газов и солей, определение локальных коэффициентов теплоотдачи Oti вблизи разных участков поверхности тела при различных температурных напорах между организмом и о кружащей водой, нахождение'предельных (екстремальних) значений локальных ковффициентов теплоотдачи, определение скорости изменения коэффициентов со временем и усредненного по поверхности тела коэффициента теплоотдачи 00-являются актуальными задачами теплофизики. Эти результаты необходимы космической медицине, теории плавания, курортологии, физиотерапии, коммунальной гигиене, в деле спасения утоналих во время кораблекрушения и т.п.
Цель работы. Целью настоящей работы является изучение особенностей теплоотдачи человеческого организма в водной среде: определение значений коэффициента qL, у разных участков поверхности тела при различных температурных напорах между организмом и окружающей водой, нахождение предельных значений указанных "локальных" коеффициентов теплоотдачи, быстроты наступления екстремальних значений коэффициента оС , то есть промежутка времени, в течение которого (?6 достигает мшпшального значения, установление характера зависимости ковффициента (Х> от концентрации растворенных в воде солей и газов.
Научная новизны. I. Впервые определены значения локальных коэффициентов теплоотдачи (J-'L различных участков поверхности человеческого организма, погруженного-в жидкую (водную) среду.
-
Экспериментально установлено, что значения указанных коеффициентов Ow зависят от знака и величины температурного напора.
-
Показано, что при погружении теплокровных животных, в том числе человека, в жидкую среду, температура которой отличается от нормальної температуры организма, локальные кевффкциенты теплоотдачи С^і со временем уменьшаются (прибливктельно по зкепоненциаль лоиу закону) до наступления предельных (минимальных) значений oC;t
-
Скорость убывания коэффициентов ООг^уддя разных участков поверхности тала различна, соответственно и длительность наступления предельных значений сС і оэ неодинакова.
-
Впервые исследовано влияние растворенных в жидкости газов
и минеральных солей на значения локальных коаффнциентов с^1 теплоотдачи человеческого организма, а такав на скорость ых изменения со временем при различных температурных напорах.
6. Выдвинута теоретическая идея создания приближенной модели,
позволяющая в принципе построить для каждого конкретного организ
ма номограмму теплоотдачи. С помощью такой ноиограгшы мояно оцени
вать изменения со временем усредненного коэффициента теплоотдачи
организма в жидкой среде.
Практическая ценность работы. Практическая значимость данной работы состоит в том, что показана необходимость комплексной оценки интенсивности теплообмена человеческого тела в жидкой среде с учетом физиологических и физических особенностей системы.
Исследования твплофизнчесяих механизмов теплоотдачи человека в водной среде и определение'значений коэффициентов теплоотдачи dbl У разных участков поверхности тела при различных температурных напорах, нахождение предельных значение ухазанкых локальных коэффициентов теплоотдачи и вреыеки наступлекня минимальных значений коеффнцаента теплоотдача моту? быть нспользовшш я теплоэпар-гетцкв, курортологии при приёма валя, теория плавания, коммунальной гигиена, физиотерапии, згосмичэсхой ыадацзяэ.
Значения перечисленных физических величин могут сыграть определённую роль для диагностияи и прогнозирования предельных восмоя-ностей человеческого организма в екстремальних условиях.
На защиту выкосятся:
результаты експериментального изучения влияния на интенсивность теплообмена в жидкостях растворенных в них газов н солей;
влияние разности температур воды и организма ка скорость из-
ыенекия температуры «го поверхности;
установление особенностей регуляции человеческим органиамом интенсивности теплоотдачи в жидкой среде;
возможность фактического использования с помощью соответствующих номограмм коэффициента теплоотдачи круглого цилиндра как простейшей модели человеческого тела;
» установление примерного характера температурного поля поверхности человеческого оргашама и локальных коэффициентов теплоотдачи его в жидкой среде;
»' результаты експериментального исследования временных зависимостей локальных oLi и усредненного коэффициента теплоотдачи оС теплокровных организмов;
- раскрытие теплоизоляционного механизма внешних тканей, шерсті
ного покрытия животных» одежды и т.п. при конвективном теплообмене
в жизнедеятельности теплокровных организмов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на теоретических семинарах при кафедре теоретической физики Ставропольского государственного педагогического института, итоговой научной конференции Ставропольского государственного медицинского института, посвященной 60-летию СССР, факультете повышения квалификации преподавателей (на кафедре физики) Новосибирского государственного медицинского института (1986 г.), П Всесоюзной конференции "Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации", г.Рига (1988 г.). Всесоюзном совещании "Теплофизика метастабильных жидкостей в связи с явлениями кипения и кристаллизации", г.Свердловск (1989 г.).
По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций для внедрения в практику и приложений. Содержит. 173 страницы машинописного текста, включает
7 293 библиографических наименований к 26 рисунков.