Математическая модель теплообменных процессов в противотепловом костюме спасателя с активным охлаждением
- 1 — Кубанский государственный технологический университет ▪ Orcid
- 2 — Донецкая академия гражданской защиты
Аннотация
Пожары сопровождаются возникновением ряда опасных для здоровья факторов, одним из которых является лучистый тепловой поток в сочетании с высокой температурой окружающей среды. Для защиты пожарных используется специальная одежда от повышенного теплового воздействия и одежда изолирующего типа. Показано, что принцип действия такой одежды основан на пассивной тепловой защите за счет применения материалов с низкой теплопроводностью или высокой теплоемкостью. Время защитного действия костюмов невелико, что значительно сокращает длительность работы в неблагоприятных климатических условиях, увеличивает трудоемкость работ, ведет к перегреванию организма. Отмечено, что одним из направлений совершенствования противотепловой одежды является создание костюмов с активным охлаждением. Показано, что разработанные противотепловые костюмы на основе водоледяных охлаждающих элементов не нашли широкого применения в связи с большими затратами. Целесообразна разработка противотеплового костюма активного охлаждения с использованием наиболее доступного хладоносителя – проточной воды, циркулирующей по поливинилхлоридным трубкам, расположенным между слоями костюма. Поставленная в работе цель – раскрытие закономерностей нестационарных теплообменных процессов в системе «тепловой поток очага пожара – противотепловой костюм – тело спасателя» с охлаждением организма спасателя проточной водой, циркулирующей в пододежном пространстве по поливинилхлоридным трубкам, и разработка метода для определения времени защитного действия противотеплового костюма достигнута путем решения уравнения нестационарной теплопроводности методом конечных элементов. Математическая модель отличается учетом внешнего лучистого потока от пожара, внутреннего теплового потока тела спасателя, теплоизоляционных свойств различных материалов костюма, их геометрических параметров, температуры хладоносителя. Установлено, что время защитного действия противотеплового костюма с водяным охлаждением значительно выше, чем костюмов аналогичного назначения для пожарных и спасателей МЧС.
Литература
- Voronov P.S., Mariychuk I.Ph. Equipment for freezing of the cooling elements for the heat protective means of mine rescuers. Ugol Ukrainy. 2003. N 11 (563), p. 12-14 (in Russian).
- Gavrilko O.A. The mathematical modeling of the non-stationary heat transfer in the protective clothing with the water-ice cooling system of fire men and mine rescuers. Pozhezhna bezpeka: Zb. nauk. prats’ LIPB, UkrNDIPB MNS Ukrainy. L’viv. 2002. N 3, p. 76-82 (in Ukraine).
- GOSТ ISO 11612-2014. Occupational safety standards system. Clothing for protection against heat and flame. General and performance requirements. Мoscow: Standartinform, 2015, p. 23 (in Russian).
- GOSТ P 53264-2009.Fire equipment. Special clothing a firefighter. General technical requirements. Test methods. Мoscow: Izd-vo standartov, 2009, p. 37 (in Russian).
- Zavyalov G.V. Parameters of water cooling of heat protective suit of a rescuer. Nauchnyiy vestnik NIIGD «Respirator». Donetsk. 2016. Iss.4 (53), p. 93-101 (in Ukraine).
- Karpekin V.V., Mariychuk I.Ph., Klimenko Yu.V. The definition of the parameters ice-slurry battery cold for the heat protective clothing for mine rescuers. Naukovyy visnyk NGA Ukrainy. Dnipropetrovs’k. 2002, N 5, p. 82-86 (in Ukraine).
- Klimenko Yu.V. Theory of thermal calculations of the heat protective clothing for mine rescuers. Naukovyy visnyk NGA Ukrainy. Dnipropetrovs’k. 2001. N 3, p. 70-73 (in Ukraine).
- Mamayev V.V., Zavyalov G.V. Mathematical modeling of non-stationary heat exchange processes in heat protective suits. Nauchnyiy vestnik NIIGD «Respirator». Donetsk. 2015. Iss.52, p. 13-22 (in Ukraine).
- Saharov A.S., Kislookiy V.M., Kirichevskiy V.V., Altenbah I., Gabbert U., Dankert Yu., Keppler H., Kochyik Z. Finite element method in mechanics of solids. Kiev: Vischa shkola, 1982, p.480 (in Ukraine).
- Polozhiy V.O., Mariychuk I.Ph., Papazova O.V., Gavrilko A.A.. Multiple use of cooling elements of the heat protective clothing. Gornospasatel'noye delo, sb. nauch. tr. NIIGD «Respirator». Donetsk. 2012. Iss. 1 (49), p. 165-172 (in Ukraine).
- Popovskiy D.V., Ohlomenko V.Yu. Firefighting suit and gear. Ed. by V.A.Gracheva. Мoscow: Akademiya GPS MChS Rossii, 2004, p. 86 (in Russian).
- Tihonov A.N. Equations of mathematical physics. Мoscow: Vyisshaya shkola, 1977, p. 664 (in Russian).
- Fire – no. Personal protection. URL: https://pojaru.net.ru/_ld/15/1561_W6N.pdf (date of access 14.10.2017).
- Dräger. Products and services. Cooling vest Dräger CVP 5220. URL: https: //www.draeger.com / ru_ru / Applications/Products/Personal-Protection-Equipment/Protective-Clothing/Cooling-Vests/Comfort-Vest (date of access 14.10.2017)
- Textiles for protection. Ed. by Richard A.Scott. Woodhead Publishing Limited and CRC Press, 2005, p. 754.
- ISBN 1855739216.