Теплопередача с поверхности кожи. Коэффициент теплопередачи кожи

Видео: Бойлер чистка своими руками.Boiler cleaning with own hands

Тепловой поток направлен от более нагретого тела к менее нагретому со скоростью, пропорциональной разности температур этих тел и умноженной на коэффициент теплопередачи. Является ли передача тепла в большей мере кондуктивной или конвективной, представляет собой, возможно чисто теоретический вопрос. Но Bullard, Rapp в 1970 г. доказали, что основная часть тепла передается кондуктивным путем.

Видео: Чем фирменная футболка отличается от дешевой?

Однако большинство исследователей признают единый коэффициент теплопередачи, объединяющий конвективный и кондуктивный элементы вместе. Этот коэффициент представлен в следующем уравнении:

Hw = hw (TSk — Tw), где Hw — уровень теплопередачи, Вт/см2- hw — коэффициент теплопередачи на участке кожа—тонкий слой воды, Вт/(м2*°С)- TSk — средняя температура кожи- Tw — температура воды. Значение hw может быть получено расчетным путем, применением соответствующей физической модели (например, такой как нагреваемый манекен, помещенный в воду), на основании экспериментальных данных с участием человека.

Если данный коэффициент известен, то можно с высокой точностью определить теплопотери. Однако каждый из перечисленных методов определения коэффициента имеет свои недостатки. Bullard, Rapp делали допущения, принимая тело человека за единый цилиндр, вокруг которого в ламинарном режиме движется вода, а теплопродукцию, точно соответствующей потере тепла в воду. Используя опубликованные в литературе величины проводимости тканей, авторы вычислили разницу температур между кожей и водой (0,45 °С) для состояния теплового равновесия. Значение кондуктивной составляющей коэффициента теплопередачи невелико и постоянно на уровне 11 Вт/(м2*°С), в то время как конвективная составляющая варьирует в прямой зависимости от скорости воды.

В неподвижной воде комбинированное значение коэффициента теплопередачи равно 105 Вт/(м2*°С). С увеличением скорости движения воды до 0,5 м/с этот коэффициент возрастает почти прямолинейно до 411 Вт/(м2*°С).

Наглядный пример использования физической модели предложили в 1971 г. Witherspoon и сотрудники. Авторы измеряли потери тепла от нагретого медного манекена в движущуюся с различной скоростью воду. Они получали линейную зависимость величины коэффициента теплопередачи от скорости движения воды. Как показано на рис. 73, значения этого коэффициента при скорости воды в интервале 0—0,5 м/с аналогичны полученным Bullard, Rapp.

К сожалению, ни аналитическая, ни физическая модели не учитывают влияния вазоконстрикции, теплообмена между артериями и венами в конечностях, изменения содержания тепла в теле и сложной формы поверхности человека. Но вместе с тем данные, полученые на человеке, отличаются вариабельностью, причины которой практически неизвестны. Почти в каждом случае вычисленное значение hw не ниже прогнозируемого при помощи аналитической или физической модели.

Источник: http://meduniver.com