МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИИ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ШВЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ»

В.М. Осипов

В.А. Титов

С.М. Плахотский

Гигиена одежды

Лабораторный практикум

для студентов специальностей 280900

«Конструирование швейных изделий», 230700 «Сервис»,

специализации «Сервис на предприятиях по пошиву и ремонту швейных изделий»

Санкт-Петербург

2005

Одобрен на заседании кафедры «Технология и конструирование швейных изделий», протокол № 49 от 2 апреля 2005 г.

Утвержден Методическим Советом ИДТС,

протокол № 5 от 6 апреля 2005 г.

Гигиена одежды. Лабораторный практикум для студентов специальностей 280900 «Конструирование швейных изделий», 230700 «Сервис», специализации «Сервис на предприятиях по пошиву и ремонту швейных изделий» – СПб.: Изд-во СПбГУСЭ, 2005. – 59 с.

Лабораторный практикум предназначен для студентов специальностей 280900 «Конструирование швейных изделий», 230700 «Сервис» и содержит цели, содержание и методические указания к выполнению лабораторных работ.

Составители: д-р мед. наук, проф. В.М.Осипов;

канд. тех. наук, проф. В.А.Титов;

канд. мед. наук, доц. С.М. Плахотский

Рецензент: канд. тех. наук, доц. М.А. Труевцева

 Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики

2005 г.

Оглавление

ОГЛАВЛЕНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

Лабораторная работа № 1 5

Параметры микроклиматических условий. Способы их измерения 5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 15

Гигиеническое нормирование микроклимата 15

Лабораторная работа № 3 21

Тепловое состояние человека – основа для проектирования бытовой одежды различного назначения 21

Лабораторная работа №№ 4, 5 26

Определение гидрологических свойств текстильных материалов (влажности, гигроскопичности, капиллярности, водопоглощения и водоупорности 26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 35

Определение воздухопроницаемости тканей 35

Лабораторная работа № 7 38

Определение суммарного теплового сопротивления текстильных материалов 38

Лабораторная работа № 8 42

«Тепловое состояние человека, его показатели. Критерии оценки» 42

Лабораторная работа 9 44

Физиолого-гигиеническое исследование одежды. Медицинский контроль за ее использованием 44

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10 48

Методика расчета теплового сопротивления бытовой одежды 48

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 59

Приложение А 60

Приложение Б 61

Приложение В 63

Введение

Лабораторное исследование тканей и других материалов, как и готовой одежды, осуществляется в настоящее время в большом количестве научных и научно-практических учреждений. Использование для изготовления тканей многих новых искусственных и синтетических веществ (различные виды искусственного шелка, нейлон, капрон и др.), а также импрегнация одежных материалов водоотталкивающими и другими веществами делают экспериментальное изучение современной одежды особо актуальным.

В способах исследования одежды имеет место значительный прогресс; появились новые приборы для изучения тех или иных свойств одежды. Между тем, подробное руководство по данному разделу гигиенических исследований в академии отсутствует.

В связи с этим нами и была предпринята попытка обобщить накопившиеся к настоящему времени материалы по методам гигиенических исследований одежды.

Лабораторный практикум написан в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования специалистов по специальности 280900 «Конструирование швейных изделий» с целью оказания методической помощи студентам в теоретическом и практическом освоении основных разделов курса «Гигиена одежды».

Лабораторная работа № 1

Параметры микроклиматических условий. Способы их измерения

Цель работы: Изучение определения микроклиматических условий в помещениях с гигиенической их оценкой

Содержание работы:

1. Определение температуры воздуха в помещении.

2. Определение влажности воздуха.

3. Определение скорости движения воздуха.

4. Определение эффективной температуры.

5. Дать гигиеническую оценку параметрам микроклимата.

Методические указания:

Под микроклиматом понимают тепловое состояние среды, обусловливающее теплоощущения человека и зависящее от температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, температуры ограждающих поверхностей.

Определение температуры воздуха в помещении

Температуру воздуха в помещении определяют по сухому термометру прибора Ассмана. Определение температуры производится в трех точках по горизонтали: на расстоянии 50 см от окна, в середине помещения и на расстоянии 60 см от внутренней стены. Расхождение параметров должно быть не более 3 ⁰С.

Измерения температуры помещения по вертикали также производят в трех точках: на расстоянии 50 см от потолка, на расстоянии 50 см от пола и в середине помещения – на уровне дыхания людей. Разница в показаниях термометров не должна превышать более 4⁰С. Большое значение для теплового состояния человека имеют радиационные теплопотери. Поэтому измеряют и температуру стен помещения либо электротермометром, либо термопарой. Температура стен не должна отличаться от температуры воздуха помещения более чем на 6 ⁰С.

Определение скорости движения воздуха

В санитарной практике применяются динамические анемометры, основанные на вращении током воздуха легких лопастей, обороты которых передаются через систему зубчатых колес счетному механизму с циферблатом и указательной стрелкой. Анемометры имеются двух систем: чашечные и крыльчатые.

Ч

Рис. 1.1. Чашечный анемометр

ашечный анемометр, представленный на рисунке 1.1, предназначается главным образом для метеорологических наблюдений в открытой атмосфере и позволяет измерять скорость движения воздуха в больших пределах от 1 до 50 м/сек. Верхняя часть его состоит из крестовины с четырьмя полыми полушариями, обращенными выпуклостью в одну сторону. Под влиянием ветра полушария вращаются вокруг вертикальной оси прибора, причем всегда выпуклой стороной вперед, так как давление воздуха на вогнутую поверхность полушарий будет сильнее. Нижний конец оси посредством зубчатой передачи соединен со счетчиком оборотов, т. е. со стрелкой на циферблате; определив число оборотов крестовины, можно измерить скорость ветра. Количество стрелок на циферблате бывает различно – от 3 до 6. Большая стрелка движется по циферблату, имеющему 100 делений, обозначающих метры; маленькие стрелки движутся по циферблатам, имеющим по 10 делений и показывающим сотни, тысячи, десятки тысяч и более метров. Каждая маленькая стрелка показывает при полном обороте в 10 раз большие величины, чем предшествующая стрелка, например, переход первой маленькой стрелки на одно деление (100 м) равняется полному обороту большой стрелки; передвижение па одно деление второй маленькой стрелки равняется полному обороту первой маленькой стрелки и т. д. Сбоку циферблата имеется небольшой рычажок, позволяющий включать или выключать счетчик оборотов стрелок.

При наблюдениях становятся лицом к ветру и устанавливают прибор так, чтобы циферблат его был обращен к наблюдателю. Записывают показания стрелок (большую стрелку предварительно устанавливают на нуле), дают чашечкам вращаться 1-2 минуты вхолостую, чтобы они приняли постоянную, устойчивую скорость вращения, и затем включают счетчик анемометра с помощью рычага, одновременно пускают в ход секундомер или фиксируют время начала работы анемометра по секундной стрелке часов.

Через 5-10 минут счетчик выключают и записывают новые показания стрелок. Разница в показаниях стрелок между вторым и первым отсчетами покажет число метров, пройденных воздушным потоком за период наблюдения. Чтобы узнавать скорость движения воздуха, остается разделить найденное число на количество секунд, в течение которых работал анемометр.

Чаще всего в помещениях анемометр используется для определения эффективности объема вентиляции при сквозном проветривании, с тем чтобы содержание СО₂ в воздухе не превышало 0,1%. В этом случае концентрация антропотоксинов в помещении не будет превышать предельно-допустимых концентраций.

Пример показания стрелок анемометра до проведения наблюдения: – большая стрелка показывает 0; первая малая стрелка (100) показывает 2; вторая малая стрелка (1000) показывает 4. Таким образом, показания анемометра соответствуют величине 4200.

Через 10 минут после начала наблюдения: большая стрелка показывает число 80; первая малая стрелка (100) находится между 6 и 7 делениями; вторая малая стрелка находится между 5 и 6 делениями. Таким образом, показания анемометра соответствуют числу 5680.

Разница в показаниях 5680 м - 4200 м =1480 м., откуда искомая скорость движения воздуха равняется 1480 : 600 = 2,4 м/сек.

Крыльчатый анемометр (рисунок 1.2) отличается большей чувствительностью и пригоден для измерения более слабых токов воздуха в пределах от 0,5 до 15 м/сек.

В крыльчатом анемометре воспринимающей частью прибора является колесико с легкими алюминиевыми крыльями, огражденными широким металлическим кольцом. Передача вращения колесика стрелкам циферблата аналогична системе предыдущего прибора, только циферблат в крыльчатом анемометре устроен в горизонтальном положении. При наблюдениях нужно следить за тем, чтобы направление воздушных течений было перпендикулярно к плоскостям вращения колесика.

Крыльчатый анемометр, кроме применения для измерения скорости движения воздуха в обычных условиях, используется при обследовании вентиляции помещений. Продолжительность наблюдений в этих случаях ограничивается 3-4 минутами.

Имеется разновидность крыльчатого анемометра со струнной осью ветроприемника, известная под названием струнного или ручного крыльчатого анемометра. Этот прибор предназначен для проверки вентиляционных установок и измерения скорости движения воздуха в промышленных условиях. Он отличается большой чувствительностью и рассчитан на измерение скорости воздушного потока порядка 0,3-5 м/сек; продолжительность наблюдения 1-2 минуты.

К прибору прилагаются два графика, с помощью которых можно, зная разность между конечным и начальным показаниями стрелок и частное от деления ее на число секунд (продолжительность наблюдения), определить по последней величине искомую скорость воздушного потока в м/сек.

Ручной крыльчатый анемометр требует весьма аккуратного и осторожного обращения. Необходимо избегать ударов и сотрясений и не применять прибор для измерения скорости движения воздуха свыше 5 м/сек.

Определение очень слабых токов воздуха производят с помощью кататермометра (рисунок 1.3), который описан ниже.

Устройство кататермометров и методика определения охлаждающей способности воздуха

Кататермометр Хилла имеет цилиндрический резервуар с полушаровидным дном. Шкала термометра разделена на градусы от 33 до 38.

Принцип работы с кататермометром заключается в следующем. Если нагреть кататермометр до определенной температуры, выше температуры окружающего воздуха, то при охлаждении он потеряет, главным образом, под влиянием температуры и движения воздуха, некоторое количество калорий. Вследствие постоянства теплоемкости спирта и стекла, из которого сделан прибор он теряет при охлаждении с 38 до 35° строго определенное количество тепла, которое устанавливается лабораторным путем раз и навсегда для каждого кататермометра. Эта потеря тепла с 1 см² поверхности резервуара кататермометра выражается в милликалориях и обозначается в каждом кататермометре в виде его постоянного фактора F.

Для определения охлаждающей способности воздуха кататермометр опускают в горячую воду (около 80°) и нагревают, пока спирт не поднимется до половины верхнего расширения капилляра. После этого кататермометр вытирают насухо и вешают на штативе или держат на вытянуто руке в том месте, где желают произвести наблюдение. При работе в открытой атмосфере необходимо защитить кататермометр от действия лучистой энергии солнца посредством небольшой ширмы из фанеры или белого картона, не препятствующих, однако, движению воздуха вокруг прибора. Далее с секундомером в руках следят в течение скольких секунд столбик спирта опустится с 38 до 35°. Опыт повторяют 2-3 раза и из суммы показаний вычисляют среднее значение

Вычисление искомой величины охлаждения кататермометра с 1 см² поверхности его резервуара в секунду производится по формуле:

Н = F/а , где:

Н – искомая величина охлаждения в милликалориях с 1 см² поверхности резервуара кататермометра за время в 1 секунду, характеризующая охлаждающую способность воздуха в данных условиях;

F – фактор прибора – постоянная величина, показывающая количество тепла теряемое с 1 см² поверхности кататермометра за время опускания столбика спирта с 38 до 35° (обозначен на тыльной стороне каждого кататермометра);

а – число секунд, в течение которых столбик спирта опустился с 38 до 35°.

Совершенно очевидно, что в холодной атмосфере падение столбика спирта будет протекать значительно быстрее, чем в теплой; учет этого момента и является основной задачей исследования.

Пример. Фактор прибора F – 520. Скорость падения столбика спирта – 70 секунд. Отсюда Н = 7,4 милликалории в секунду.

Определение скорости движения воздуха по кататермометру

Зная величину охлаждения кататермометра и температуру окружающего воздуха, можно по эмпирической формуле вычислить скорость движения воздуха. В результате большой чувствительности кататермометра с его помощью можно измерить очень слабые токи воздуха, на которые анемометры не реагируют. Для вычисления скоростей движения воздуха менее 1 м/сек применяют формулу:

, где

V – искомая скорость движения воздуха в м/сек;

Н – величина охлаждения кататермометра;

Q – разность между средней температурой тела 36,5 градусов и температурой окружающего воздуха.

Скорость движения воздуха можно также определить по таблице 1 приложения Б, вычислив показания величины H\Q.

Методика определения влажности воздуха

Абсолютную влажность определяют приборами, называемыми психрометрами (от греч. psychros — холодный). Зная абсолютную влажность, можно по формуле вычислить относительную влажность.

Аспирационный психрометр Ассмана (рис. 1.4.) является у совершенствованным прибором для определения влажности воздуха. Оба его термометра заключены в металлические трубки, через которые равномерно просасывается исследуемый воздух с помощью маленького заводного вентилятора, находящегося в верхней части прибора. Такое устройство психрометра обеспечивает защиту резервуаров термометров от лучистой энергии и гарантирует постоянную скорость движения воздуха вокруг термометров.

Резервуар влажного термометра в аспирационном психрометре обернут кусочком батиста (или другой тонкой материи), конец которого перед каждым наблюдением смачивают дистиллированной водой при помощи специальной пипетки; последнюю наполняют водой почти до края, удерживают воду на этом уровне с помощью зажима и осторожно вводят пипетку в трубочку, где находится конец влажного термометра. Вентилятор заводят ключом и отсчет показаний термометров производят на полном ходу вентилятора летом через 4-5 минут после начала его работы, зимой – через 15 минут; в последнем случае вентилятор приходится заводить дважды. Имеются психрометры Ассмана с вентилятором, питающимся от электросети; есть разные размеры приборов, существует большая и малая модель прибора, удобная для работы в экспедиционных условиях.

Вычисление абсолютной влажности при работе с аспирационным психрометром производят по формуле Шпрунга:

K= f – 05 (t₁ – t₂) х В/755, где

К – искомая абсолютная влажность; f – максимальное напряжение водяных паров при температуре влажного термометра; 0,5 – постоянный психрометрический коэффициент; t₁– температура сухого термометра; t₂ – температура влажного термометра; В – барометрическое давление; 755 – среднее барометрическое давление.

Пример. Температура сухого термометра равна 18°, влажного 13°, барометрическое давление 762 мм. В приложении В находим, что максимальная влажность f при температуре влажного термометра (13⁰С) составит 11,23 мм.

Подставляем в формулу найденные числа и получаем:

К = 11,23 – 0,5 (18 – 13) х 762/755 = 8,71 мм рт. ст.

Перевод найденной абсолютной влажности в относительную производят по указанной выше формуле: R = К/ F х 100

где: R – искомая относительная влажность; К – абсолютная влажность; F – максимальная влажность при температуре сухого термометра.

В нашем примере расчет по этой формуле определит показатель относительной влажности – 56%:

Для определения относительной влажности по аспирационному психрометру можно пользоваться таблицей 2 приложения Б, в которой в первом вертикальном столбце находят показания сухого термометра в момент наблюдения, а в верхнем горизонтальном ряду – показания влажного термометра. По этим двум цифрам в месте пересечений линий, проведенных от первой цифры вправо и от второй вниз, находят искомую относительную влажность.

Таблица пригодна для работы, как в помещениях, так и в открытой атмосфере, однако результаты, полученные по таблице менее точны, чем вычисленные по формуле.

Методика определения эффективной температуры

Для вычисления эффективной температуры применяют специальные таблицы: одна из них – нормальная шкала – предназначена для обычно одетых людей при выполнении легкой работы, а другая – основная шкала – для определения эффективной температуры для лиц, находящихся в полуобнаженном виде. В таблицах приведены искомые градусы эффективной температуры, которые находят по величинам температуры, влажности и скорости движения воздуха, определенным в момент наблюдения. Однако последние величины представлены в таблицах неполно, например, относительная влажность представлена только в 20, 50 и 100%, поэтому приходится пользоваться методом интерполирования: при несовпадении данных измерений влажности и других с цифрами таблицы брать соседние большие и меньшие цифры и находить по ним среднюю искомую.

Интерполирование производят по формулам, что требует времени, поэтому в целях ускорения работы пользуются упрощенным методом определения эффективной температуры с помощью специальных номограмм.

В приложении Б приводится номограмма, составленная В.А. Яковенко. Она состоит из двух вертикальных шкал, показывающих температуру сухого и влажного термометров, аспирационного психрометра и расположенных между ними кривых скоростей движения воздуха и поперечной шкалы эффективных температур.

Определив с помощью психрометра температуру сухого и влажного термометров и с помощью кататермометра или анемометра скорость движения воздуха, соединяют линейкой обе температурные точки и в месте пересечения проведенной прямой линии с кривой линией, показывающей скорость движения воздуха, находят на проходящей в этом пункте поперечной шкале номограммы искомую эффективную температуру.

Пример. Допустим, что температура сухого термометра равна 24°, влажного 16°, скорость движения воздуха 30 м/мин. На левой стороне номограммы находим температуру по сухому термометру, а на правой – по влажному. Накладываем линейку на обе найденные точки и видим, что линейка пересекает кривую скоростей движения воздуха, соответствующую 30 м/мин на шкале эффективной температуры в точке, обозначенной цифрой 20. Эта цифра и будет искомой эффективной температурой. Если бы в этом примере воздух был неподвижен (нулевая скорость), то ЭТ равнялась бы 21°, а при скорости движения воздуха 60 м/мин – 19,2°.