автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Создание средств индивидуальной защиты органов дыхания от морозного воздуха работников топливно-энергетического комплекса

Российская академия наук Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Институт горного дела им. ААСкочинского

Владимир Иванович ШАКИН

Создание средств индивидуальной защиты органов дыхания от морозного воздуха работников топлнвио-эпергетического комплекса

Специальность 05.26.01 - "Охрана труда"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РГ6 ОД

1 з шов

На правах рукописи УДК 622.867.32: 622.33(043.3)

Москва 1996

Работа выполнена в Институте горного дела им. A.A. Ско-чинского.

Научный руководитель -

Засл. деятель науки и техники Российской Федерации и Коми АССР, академик Межународной Академии наук по экологии и безопасности жизнедеятельности, докт. техн. наук И.В. Хохлов.

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, профессор - Б.Ф. Кирин, канд. техн. наук - Г.А. Поздняков.

Ведущее предприятие - Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности.

Автореферат разослан ". 10 " Le^tO/^JK 1996 г.

¡г\ Защита диссертации состоится " " 1995 г

в ч на заседании специализированного совета К. 135. 05. 03 Института горного дела им. A.A. Скочинского.

С диссертацией можно ознакомиться в секретариате ученого совета института.

Отзывы й двух экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г. Люберцы Московской обл., ИГД им. A.A. Скочинского.

Ученый секретарь диссертационного совета действительный член Академии горных наук,

докт. техн. наук, проф. И.Г. Ищук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа выполнена в Институте горного дела им. А.А.Скочинского при проведении исследований по Государственной программе "Совершенствование горного производства в районах Крайнего Севера".

Актуальность проблемы. Основные запасы каменного угля, нефти, газа, золота, платины, алмазов и др. полезных ископаемых сосредоточены преимущественно на Северо-Западе, Севере и Северо-Востоке Российской Федерации в зоне распространения многолетней мерзлоты, которая занимает 67,7% территории России. В этих районах ведутся открытые горные работы, интенсивный поиск и разведка месторождений полезных ископаемых, изыскание и строительство шоссейных и железных дорог, прокладка трубопроводов различного назначения, строительство городов, рабочих поселков, заводов, лесоразработки, охота, рыболовство и т.д.

Среднегодовая температура атмосферного воздуха в этих районах достигает -8 °С, а в зимние месяцы она опускается до -60 °С.

При работе на морозном воздухе происходит снижение производительности труда, возникают простудные заболевания. Пневмония и бронхиты занимают первое место у северян среди других форм паталогий. Потери по временной нетрудоспособности от заболеваний органов дыхания превышают 40%.

Таким образом, создание средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) от морозного воздуха является весьма актуальной задачей.

Цель работы состоит в создании средства индивидуальной защиты органов дыхания человека от морозного воздуха малой массы, дешевого и простого в изготовлении, надежно защищающего дыхательные пути людей от простудных заболеваний без искусственного подогрева вдыхаемого воздуха, не мешающего работе и не снижающего производительности труда, с использованием для его изготовления материалов, серийно выпускаемых отечественной промышленно-

стью, не дефицитных, не токсичных, пожаро-взрывобезопасных.

Основная идея работы- создание средства защиты органов дыхания от морозного воздуха без его искусственногс подогрева за счет выдыхаемого тепла с допустимым содержанием СО2 во вдыхаемом воздухе.

Методы исследования. Поставленная цель достигнута путем проведения широкого комплекса исследований, включающих лабораторные, натурные, аналитические, а также промышленные испытания.

Научная новизна работы и защищаемые положения: дано теоретическое обоснование возможности использования выдыхаемого теплого воздуха для подогрева холодного вдыхаемого воздуха до положительной температуры;

разработана и конструктивно воплощена в изделие технология повышения температуры вдыхаемого воздуха за счет теплообмена с выдыхаемым;

предложен новый методический подход к аналитическому решению задачи о тепловом балансе;

разработана технология изготовления теплообменников для повышения температуры вдыхаемого воздуха и насадки для защиты органов дыхания от ветра, а также удаления льда, образующегося в насадке от замерзания влажного возДуха;

разработан и изготовлен принципиально новый электрический термометр для измерения температуры внутри тепловой маски.

Практическая ценность работы состоит в том, что созданное на основании научных исследований изделие позволяет существенно уменьшить заболевание органов дыхания от простуды у трудящихся топливно-энергетического комплекса и других отраслей, занятых на работах в северных широтах Российской Федерации.

Проведены промышленные испытания средства в районах Тюменского Севера и Кузбасса. Изготовлена опытная партия. Получен сертификат качества.

Для удобства пользования средством дано техническое шисание и составлена инструкция по его эксплуатации.

Апробация работы. Основные положения диссертации рассмотрены в 1994 г. в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте охраны труда, Московском научно-исследовательском институте медицины труда, Нижегородском научно-исследовательском институте гигиены и профпаталогии. По результатам рассмотрения получены положительные отзывы и заключения.

В 1994 г. работа доложена в Управлении безопасности, охраны труда и чрезвычайных ситуаций Государственного предприятия "Росуголь", на научно-техническом совете в акционерном обществе "Северовостокуголь" (1995, г.Магадан), на международном научном семинаре по горному делу в Институте горного дела им.А.А.Скочинского и в Управлении промышленной безопасности и охраны труда Минтопэнерго России (1995,г.Москва).

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы три статьи в центральных научно-технических журналах , в которых изложены все основные положения диссертационной работы.

Структура работы. Диссертационная работа систоит из введения, 6 глав текста, заключение, библиографии из 61 наименования, изложенных на 95 страницах, иллюстрирована 17 рисунками и содержит 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Освоение прибрежных и внутриконтинентальных северных районов России, которые характеризуются сверхнизкими температурами (до -80 °С) и сильными ветрами (до 60 м/с) потребовало создания индивидуальных средств защиты лица и органов дыхания человека от морозного воздуха. В этом направлении проделана значительная работа российскими учеными: Ю.Ф.Войновым, Н.С.Диденко, В.А.Дробец, А.Ф.Вихлянцевым, В.С.Когцеевым, Ю.А.Шевченко,

Ф.Малкиным, С.И.Моисеенко и др. Ими разработаны средства индивидуальной защиты органов дыхания от морозного воздуха путем пропускания холодного воздуха через горячую электрическую спираль, микронагреватели центробежного типа, углеграфитовую ткань (тканевые материалы), а также за счет тепла, выделяемого от горения этилового спирта. Эти средства искусственного подогрева холодного воздуха не получили распространения, т.к. они небезопасны. Кроме того, подогрев вдыхаемого холодного воздуха за счет электроэнергии требует аккумуляторных батарей значительной мощности. Это влечет за собой увеличение массы средства и снижение производительности труда рабочего, а применяемые ткани за счет увлажнения и последующего обмерзания становятся воздухонепроницаемыми.

Более совершенной является тепловая маска, разработанная учеными Тамбовского научно-исследовательского института, но из-за конструктивных недостатков она оказалась непригодной для использования в северных широтах, так как при температуре -35 °С и ниже на сетке маски образуется наледь в виде сосулек, которые невозможно удалить не повредив сетку, а без нее маска не пригодна для дальнейшего использования. К тому же она не защищает органы дыхания от встречного ветра.

В странах дальнего зарубежья (в Германии, США, Канаде, Финляндии) ведутся работы по созданию средств защиты органов дыхания от морозного воздуха, однако им свойственны те же недостатки, что и отмеченным российским разработкам.

Таким образом, для создания эффективного средства индивидуальной защиты органов дыхания от морозного воздуха малой массы без искусственного подогрева вдыхаемого холодного воздуха, встречного ветра, эколотчески и гигиенически чистого потребовалась постановка масштабных исследований.

Выбор оптимального типа СИЗОД. Исследованиями установлено, что наиболее приемлемой из известных тепловых масок является маска, защищающая органы дыхания от мо-

розного воздуха и встречного ветра, снабженная теплооб-менными элементами и приспособлением для удаления льда, закрепляемая на голове человека с помощью ремней.

На основании анализа физических процессов, происходящих в масках с теплообменными элементами, создано индивидуальное средство защиты органов дыхания от морозного воздуха и встречного ветра. В нем повышение температуры нагрева холодного воздуха происходит в три периодически повторяющиеся стадии: от теплого выдыхаемого воздуха теплообменник нагревается, выдыхаемый теплый воздух охлаждается, а поступающий холодный воздух от теплообменника нагревается.

Индивидуальное средство защиты органов дыхания от морозного воздуха представляет собою тепловую маску в комплекте с подшлемником, защитными очками и каской с противоветровым лицевым щитком. Оно предохраняет органы дыхания и лицо человека от морозного воздуха, ветра, а также защищает голову от случайного попадания различных предметов на строительно-монтажных работах угольных разрезов, шахт и т.д. В других случаях ( на изыскании инженерных трасс, в поисковых партиях, на промысловой охоте и др.) для предохранения органов дыхания от морозного воздуха можно пользоваться только тепловой маской (рис.1.) Она является основным элементом рассматриваемого средства. Здесь и далее в реферате говорится о тепловой маске.

Корпус маски изготавливается из экологически чистого материала, который не оказывает вредного влияния на кожу, допущен институтом гигиены. Он уменьшает теплообмен между подмасочным пространством и атмосферным воздухом. Для защиты от механических повреждений снабжен жестким каркасом. Внутренний слой маски под каркасом выполнен из мягкого пенистого теплоизоляционного материала. Имеется трикотажный съемный обтюратор.

В насадке, на пути вдыхаемого воздуха, последовательно установлены два теплообменника из эластичного материала. В них происходит предварительный подогрев вдыхаемого холодного воздуха до +2...+3 °С. Окончательный подогрев

происходит на третьем металлическом теплообменнике, расположенном внутри маски, имеющем большую поверхность нагрева. При такой конструкции теплообменников температура воздуха на вдохе достигает +18... +23 °С при наружной --50 °С.

Рис. Ь Тепловая маска: 1, 2, 3 - точки установки термопар;4 - каркас;5 - корпус тепловой маски;6 - начальный теплообменный элемент;7 - последний (третий)теплообмештк

Общая масса маски около 140 грамм. Защита щек лица человека от обморожения осуществляется за счет увеличения боковых поверхностей корпуса маски, удерживаемой на голове посредством эластичных ремней.

Для защиты поверхности лица вокруг глаз и самих глаз от холодного ветра в комплект средства входят защитные очки, снабженные отверстиями и металлическими жалюзями

для предотвращения запотевания и обмерзания стекол. Они также эластичным ремнем удерживаются на голове человека.

Патрубок защищает органы дыхания от встречного и бокового ветра путем поворота его в сторону, противоположную направлению ветра.

Лед, образующийся снаружи патрубка при выдыхании влажного теплого воздуха, удаляется путем обжатия рукой эластичной насадки и резким выдохом воздуха.

Для изготовления СИЗОД используются экологически чистые материалы, которые не вызывают раздражения кожи лица, являются устойчивыми к воздействию механических, химических, микроклиматических факторов, взрывопожаро-безопасными, дешевыми, не дефицитными, серийно выпускаются отечественной промышленностью. Они перечислены в диссертационной работе.

Лабораторные испытания тепловой маски проводились в микроклиматических камерах на заводе-изготовителе в г. Люберцы Московской области, в Испытательном центре СИЗОД при научно-исследовательском институте охраны труда г.С.-Петербурга, в лаборатории полярной медицины Арктического и Антарктического научно-исследовательского института г.С.-Петербурга и в научно-исследовательском институте медицины труда Российской Академии медицинских наук (РАМН) г.Москвы.

Цель исследований состояла в изучении эффективности тепловой маски, надежности защиты с ее помощью органов дыхания от холода и ветра, удобства работы в ней, влияния на производительность труда и физиологическое состояние человека, в установлении сопротивления воздушному потоку на вдохе и выдохе, периодичности образования льда в насадке и полноты его удаления.

Температура воздуха в микроклиматических камерах устанавливалась с помощью холодильно-компрессорной установки, работающей на фреоне-22, а скорость ветра до 12-15 м/с обеспечивалась вентилятором. Испытатель в маске и теплой одежде находился в камере до 160 мин. Температура внутри тепловой маски измерялась термопарой в покое и при выполненин работы, которая сводилась к подъему и

опусканию по ступени высотой 0,2 м. Для оценки температурных показателей использовались также микротермометры сопротивления МТ-54, с использованием цифрового вольт-фарадометра Р-385.

Содержание СО2 в тепловой маске измерялось электрометром марки МС-А-2000 (производство Великобритании). Сопротивление воздушному потоку на вдохе и выдохе определялось на муляже головы путем установления разности давления воздуха внутри и снаружи маски при имитации дыхания. Измерения производились ротаметром марки РМА-0,25 и микроманометром ЦАГИ.

Намины* и раздражение кожи лица определялись путем осмотра лица и опроса испытателей при пользовании тепловой маской в условиях комнатной температуры и микроклиматической камеры с оценкой данных по МИ-2-92.

Потери тепла £? за счет нагревания вдыхаемого воздуха при защите органов дыхания с помощью тепловой маски и без нее определялись по формуле

0=0,00120 0т (Твыд-Твд), где (2т - энергозатраты, Вт.

По результатам проведенных лабораторных испытаний установлено, что:

тепловая маска надежно защищает органы дыхания человека от холодного воздуха при температуре до -60 °С и скорости ветра до 15 м/с;

характеристики ее полностью соответствуют требованиям ГОСТ 12.4.041-89;

объемное содержание углекислого газа в зоне дыхания тепловой маски при выполнении физической работы с энергозатратами 290 Вт менее 2%;

маска удобна, не оказывает заметного давления на поверхность лица, пользование ею практически не ведет к снижению производительности труда;

наминов и раздражения кожи лица при пользовании маской не отмечались;

кристаллизация конденсата в виде льда происходит при температуре ниже -20 °С в нижней части насадки и образовавшийся лед легко удаляется изложенным выше способом.

* Намины - местное нарушение кровообращения. 8

Промышленные испытания тепловой маски произведены по методике, разработанной при участии автора в соответствии с ОСТ 12.24.294-86, зимой 1995 г. в Надымском районе Тюменского Севера и в Кузбассе. Задача их состояла в проверке соответствия тепловой маски техническим условиям, разработанным также при участии автора диссертации и утвержденным главным инженером Управления охраны труда, чрезвычайных ситуаций и экологии Государственной компании "Росуголь". Измерение температуры атмосферного воздуха производилось обычным термометром, а внутри тепловой маски - термопарой и специально изготовленным электронным термометром.

Испытания показали, что тепловая маска полностью соответствует рабочим чертежам и упомянутым техническим условиям. Она надежно защищает органы дыхания от морозного воздуха при температуре -50 °С и скорости ветра до 15 м/с в течение 6 ч и более непрерывной работы, не вызывает болевых ощущений, раздражения кожи лица и местного нарушения кровообращения в мягких тканях лица и головы, обеспечивает возможность приема и передачи звуковой информации голосом и с помощью технических средств, не препятствует выполнению производственных операций; удобна, проста в обращении и эстетична.

Электронный термометр для измерения температуры внутри тепловой маски.Выполненные исследования показали, что измерение температуры внутри тепловой маски с помощью термопары создает большие неудобства, так как необходимо держать при себе термос с водой, имеющей температуру 0 °С. Эту температуру надо постоянно поддерживать, а также изолировать провода при измерениях.

Других, более удобных средств, кроме термопары, промышленность России не выпускает. В связи с этим возникла необходимость разработки и изготовления специального измерительного средства (электронного термометра). Это измерительное средство создано при нашем участии.

Электронный термометр имеет простую конструкцию, малую массу, удобен для практического использования.

Предназначен для измерения температуры в диапазоне от +30 °С до -30 °С. Погрешность измерения не превышает ±0,3 °С. Питание термометра производится от сети напряжением 220 В. Для пользования им составлена тарировочная таблица, в которой указаны показания вольтметра и соответствующая ему температура.

Расчет баланса тепла в тепловой маске выполнен по экспериментальным данным, полученным при испытании тепловой маски в микроклиматической камере на заводе-изготовителе, так как теоретических способов расчета пока нет. Расчетная схема представлена на рис.2.

Рис.2. Расчетная схема баланса тепла тепловой маски: А,В,С - теплообменные элементы;!), 1,2,3 - точки измерения температуры внутри маски

Расчетная температура Т в теплообменниках А, В, С составляет:

ТА = {Т\ -Г0)/2 + Го = 245А" = -28°С;

Тв =(Т1-Т1)/2 + Т1 = 273К = 0°С;

Тс = (Т3-Т2)/2 + Т7 = 287А" = 14°С.

Количество тепла <2ь выделенное при вдохе, получилось равным

<2, =СоА>К(Г4-7'0); (?! = 6786 Дж, где Со - теплоемкость воздуха, равная 1,006 • Ю3 Дж/кг град;

Ро - плотность воздуха, равная 1,293 кг/м3 ; V- объем вдыхаемого и вьщыхаемого воздуха, равный 60 л/мин.

Количество тепла 02, переданное холодному вдыхаемому воздуху

02 = 0,8CoPoV(T3 - Т0); 02 = 4368 Дж.

КПД = 0/0/• 100; КПД = 64%. Общие потери тепла 0^ составили Qj= Q2-Q1', Qf= 2418 Дж. Структура этих потерь:

при выдыхании теплого воздуха Q4 после отдачи части тепла вдыхаемому холодному воздуху

04 = 0,8CoPoV(TA - Г0); 04 = 1373 Дж, на теплоотдачу 05 через поверхность маски

05 =к„(тд-т0)я = 03-04;

05 = Ю45 Дж ,

где S - поверхность маски, равная 43 • 10~3 м3 ; Тд - температура поверхности маски, равная 233К.

На основании полученных данных определен баланс тепла, поглощаемого за цикл (60 с ) в теплообменниках С, В, А

Qc = СсМс(Т3 - Тс); 0с =211 Дж; Qb = СВМВ(Т2 - Тв); QB = 272 Дж; Qc = СЛМЛ(ТХ-ТЛ), Qa =815 Дж, где Мс = Мв = Л/^ масса теплообменников, равная 40 г. Суммарное количество теплоты, необходимое для обогрева вдыхаемого холодного воздуха Q&

06 =Qc+Qb +QaI 06 =1298Дж. Расчет тепла 07, получаемого в результате теплоотдачи стенок маски:

07 = 02 - 05 ; 07 — 3070 Дж.

Статистический анализ экспериментальных показателей теплозащитных свойств маски В таблице приведена экспериментальная зависимость температуры вдыхаемого воздуха Твд , от температуры окружающей среды Тс-

Показатели теплозащитных свойств тепловой маски _(на 60-й минуте)_

Температура °С

окружающей среды вдыхаемого воздуха воздуха под маской внутренней поверхности стенки маски кожи лица под маской воздуха под маской кожи открытой части лица

-10 28,5 27,0 25,0 31,2 8,0 22,2

-15 25,9 24,4 23,0 30,0 5,3 20,0

-20 25,3 23,8 21,0 30,6 2,8 18,0

-25 23,5 22,0 19,0 27,4 0,0 15,9

-30 21,7 20,2 17,0 26,0 -2,4 13,8

-35 20,1 18,6 15,0 24,8 -5,0 11,6

-40 18,3 16,8 13,2 23,6 -7,6 9,4

-45 16,5 15,0 11,0 22,2 -10,0 7,2

-50 14,7 13,2 8,0 21,0 -13,0 4,8

-55 13,1 11,6 5,5 19,8 -15,2 —

-60 9,5 8,0 3,0 17,6 -18,0 -

Для анализа этой зависимости построена эмпирическая

линия регрессии Твд по Тс.

По регрессии определена линейная зависимость между Тед и Тс

твд = вй + в{тс. (1)

Применим метод наименьших квадратов

¿ = (2) /=1

(Во,Вх - постоянные величины), согласно которому вычисляем значения Во и В\\

В0=32,2; В!=0,356 (3)

Для определения достоверности полученных результатов воспользуемся Т - критерием Стьюдента. При этом будем полагать, что температура окружающей среды является случайной величиной, и вычислим коэффициент корреляции г

между температурой вдыхаемого воздуха Твд и температурой окружающей среды Тс:

Г = 2П _ 2- (4)

^<3 ~ (Тед)

Подставляя численные значения, получим

г = 0,99925.

Коэффициент корреляции г близок к 1.

Вычислим статистику для Г - распределения Стьюдента о. к = п - 2=11-2 = 9 степенями свободы

Т= 24,52 . (5)

Используя таблицу для Т - распределения Стьюдента с 9 степенями свободы, определим, что уравнение (1) справедливо с вероятностью большей чем 0,999.

В диссертации приведены также результаты исследований влияния холодного воздуха на теплопотери при дыхании. На основании выполненных расчетов доказано, что применение тепловой маски снижает теплопотери в 5 раз.

Управление температурным режимом вдыхаемого воздуха. Исследования тепловой маски в лабораторных и натурных условиях показали, что вдыхаемый морозный воздух с температурой -50 °С после прохождения через два первых эластичных теплообменника нагревается до температуры +3°С. Дальнейшее повышение температуры происходит после прохождения воздуха через третий металлический теплообменник. Конструктивно он представляет собой гофрированную ленту длиной около 380 мм и такой же длины обычную, негофрированную ленту. Высота ленты 12 мм, толщина - 0,1 мм.

Теплоотдача 0с в этом теплообменнике определяется по формуле

где Кт, - коэффициент, характеризующий материал теплообменника; Л - высота ленты, равная 12 мм; г - радиус окруж-

ности теплообменника, равный 15 мм ; / - время, принятое для расчета теплового баланса, равное 60 с.

Решая последнее уравнение относительно Ку получим, что А"з=4,6 Дж/мтрад с . Это тепловой показатель третьего теплообменника. Следовательно, при фиксированных (Зс, ?2 и Кз повышение температуры внутри тепловой маски возможно за счет увеличения Л и г.

Анализ динамики теплоотдачи в сухом теплообменнике. Рассмотрим процесс теплопередачи на внутреннем теплообменнике. Температура выдыхаемого воздуха равна 37 °С, температура вдыхаемого воздуха, согласно санитарным нормам, должна быть не ниже 20 °С. Запишем уравнение теплопередачи на теплообменнике:

^ = ¿$об(Тв - Тоб), (6)

где {2 - теплота теплообменника, Я - удельный коэффициент теплопроводности, - площадь поверхности контакта, Тв -температура воздуха, проходящего через теплообменник, Т0д - температура теплообменника.

Количество теплоты в материале теплообменника определяется формулой

<2=СшТо6, (7)

где С - теплоемкость материала теплообменника, т - его масса.

Введем обозначение г для постоянной времени теплообменника

г = (8)

Решая уравнение (6) с учетом (7) и (8), получим

Т0^) = {Т0б-Тв)е^' +Тв. (9)

Исходя из формулы (9) определим, что для эффективной работы теплообменника время вдоха Л/ должно быть равно не менее трех г, т.е. постоянная времени теплообменника т должна быть меньше 1/3 времени выдоха (или вдоха).

Учитывая (8), получим:

Ст 1 ,,

т =-<-Ы. (10)

Л$об 3

Неравенство (Ю) позволяет выбирать материал теплообменника и его конструкцию так, чтобы обеспечивать максимальную эффективность его работы.

Экспериментальные данные, приведенные в разделе 4.1. диссертации, показывают, что температура воздуха перед сухим теплообменником равна 7 °С, т.е. превышает минимально возможную только на 4 °С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение задачи и разработана научно обоснованная конструкция средства защиты органов дыхания от морозного воздуха (тепловой маски), предотвращающего простудные заболевания работников топливно-энергетического комплекса, занятых на работах в районах Крайнего Севера.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации, полученные при выполнении исследований и внедрении их в производство, состоят в следующем:

1.Установлено, что у людей, занятых на открытом морозном воздухе в условиях Заполярья, наиболее распространены заболевания, связанные с простудой органов дыхания, поэтому разработка и создание надежного индивидуального средства защиты их от морозного воздуха является актуальной задачей.

2. Доказано, что наиболее эффективным индивидуальным средством защиты органов дыхания от морозного воздуха является тепловая маска, в которой подогрев вдыхаемого холодного воздуха производится с помощью теплообменников, нагреваемых за счет выдыхаемого теплого воздуха без дополнительных искусственных подогревателей, снабженная приспособлениями для удаления льда и защиты органов дыхания от встречного и бокового ветра.

3. Выяснена физическая сущность процессов теплообмена, происходящих внутри тепловой маски между холодным вдыхаемым и теплым выдыхаемым воздухом. На этой основе разработана конструкция теплообменных элементов и создана тепловая маска, которая по эффективности, простоте конструкции, малой массе, удобству пользования не имеет аналогов в мире, защищена патентом Российской Федерации.

4.Показано, что тепловая маска, как основной элемент индивидуального средства защиты органов дыхания от морозного воздуха и ветра, в большинстве случаев может использоваться самостоятельно, без каски, подшлемника и защитных очков. Она изготавливается из экологически чистых, дешевых материалов, серийно выпускаемых отечественной промышленностью, не вызывающих раздражения кожи лица, устойчивых к воздействию механических, химических, микроклиматических факторов, не дефицитных в приобретении и взрыво-, пожаробезопасных.

5.Разработана методика расчета баланса тепла внутри тепловой маски и предложен математический аппарат, позволяющий рассчитывать количество тепла, расходуемого на подогрев поступающего холодного воздуха и его потери.

6.Предложен и внедрен в практику научно обоснованный способ предотвращения конденсации влаги на внутреннюю поверхность тепловой маски и ее обмерзание за счет выдыхаемого влажного воздуха.

7.Разработан метод управления температурным режимом внутри тепловой маски путем изменения конструкция металлического теплообменника.

8.Установлено, что маска надежно защищает органы дыхания от морозного воздуха при температуре -50 °С и скорости ветра до 15 м/с, проста в обращении, удобна, эстетична, не вызывает раздражения кожи лица, болевых ощущений и местного нарушения кровообращения в мягких тканях лица.

9. Создан и изготовлен электронный термометр для измерения температуры внутри тепловой маски, который явля-

ется более удобным, простым и точным, чем ранее применявшаяся для этой цели термопара.

10. Разработанная тепловая маска не препятствует выполнению производственных операций в условиях низких отрицательных температур и не снижает производительности труда рабочего. В этом ее большое социальное и экономическое значение. На тепловую маску получен сертификат Госстандарта Российской Федерации. Начато серийное производство. Имеются заявки на их приобретение от предприятий топливно-энергетического комплекса.

Основные положения и результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Шакин В.И. Средство индивидуальной защиты органов дыхания от морозного воздуха для рдбопгников угольных разрезов, геологических партий в северных районах РФ// ЦНИЭИуголь Инф.сб. №2, 1994

2.Шакин В.И., Лобатовкин A.C. Лабораторные исследования экспериметального образца средства индивидуальной защиты органов дыхания от морозного воздуха (СИЗ ОД)// Безопасноть труда в промышлешюсти, 1995.

3.Хохлов И.В., Тошш С.В., Шакин В.И. Тепловой баланс средства индивидуальной защиты органов дыхания от морозного воздуха// ЦНИЭИуголь. Инф.сб. №2, 1994.

Владимир Иванович ШАКИН

Создание средств индивидуально/! защиты органов дыхания от морозного воздуха работников топливно-энергетического комплекса

Редактор D.D. Елецкая. Художественный редактор Л.Н. Захарьяшева. Компьютерная верстка А.Б. Шумаков.

Подписано к печати 5.06.96. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Изд. №100114. Ззк. №

Институт горного дела нмАА.Скочинского, 140004, г Люберцы Московской обл. Типография: 140004, rJI юберцы Моск. обл.