Теплообмен за счет конвекции

Коэффициент теплопроводности

Вещество	Коэффициент теплопроводности αk, Вт м ^2·k
Сухой воздух	0,024
Ткань шерстяная сухая	0,025
Вода	0,585
Жировая клетчатка	0,17—0,21
Эпидермис человека	0,25
Мышечная ткань	0,58
Кости черепа	0,38
Серое вещество мозга	0,56
Ангиома (сосудистая опухоль)	0,56
Кровь	0,70
Кожа при слабом кровотоке	0,314
Кожа при сильном кровотоке	1,456
Снег свежевыпавший	0,105
уплотненный	0,35
тающий	0,640
Глицирин	0,286
Парафин	0,127
Спирт метиловый	0,223
этиловый	0,189
Бумага	0,006
Вата хлопковая	0,003
Лед (-5°С)	0,22

В живом организме ткани имеют различную теплопроводность, и это различие весьма существенно для поддержания теплового режима организма. Значительная теплопроводность мышечной ткани, в которой находится много кровеносных сосудов, позволяет быстро переносить тепло от внутренних органов к внешним, предохраняя внутренние органы от перегрева. Напротив, при низких температурах внешней среды слой жировой ткани препятствует быстрой утечке тепла. Аналогичную роль играет волосяной покров и слой воздуха между волосами.

В тех случаях, когда в теплообмене участвуют жидкости или газы, обычно возникают явления конвекции: одновременно с потоком тепла возникают потоки вещества — более нагретые слои всплывают кверху, а менее нагретые опускаются. Такое перемешивание в громадной степени ускоряет процесс теплообмена. В случае, когда твердое тело находится в обтекающем его потоке жидкости или газа, теплообмен также носит конвекционный характер и происходит значительно быстрее, чем в покоящейся среде. Поэтому даже небольшой ветер (сквозняк) приводит к увеличению потерь тепла с поверхности тела.

Теплообмен посредством конвекции описывается законом Ньютона

Здесь:

• Р_с — тепловой поток от организма к среде, Вт;

• S — площадь поверхности тела, м²;

• Т_n, Т_в — соответственно температуры поверхности тела (внешней стороны одежды) и воздуха;

• α_с — коэффициент теплопередачи конвекцией,

Для открытых участков конвекционные процессы значительно интенсивнее теплопередачи путем теплопроводности и в воздухе играют основную роль. Напротив, для участков тела, укрытых одеждой, конвекционные процессы могут быть сведены к нулю. Например, температура поверхности зимней одежды обычно равна температуре окружающего воздуха: Т_n = Т_в и в соответствие с(12.13) Р _с=0.

Тепловой удар. Теплопередача путем теплопроводности и конвекции происходит в направлении уменьшения температуры. Если температура окружающей среды выше температуры тела, то теплопроводность и конвекция создают тепловой поток, направленный внутрь тела, что при определенной длительности приводит к перегреву (тепловой удар). Живой организм не в состоянии функционировать без отдачи тепла наружу.

Дата добавления: 2015-05-09