Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Հատուկ նշանակության տաքացվող հագուստի մշակում

Սարգսյան, Սամսոն Հայկազի (2015) Հատուկ նշանակության տաքացվող հագուստի մշակում. PhD thesis, Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարան .

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (3409Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (892Kb) | Preview

      Abstract

      Создание нормального микроклимата непосредственно вокруг тела человека, обеспечение его нормального теплового состояния во многом оп-ределяются конструкцией одежды и техническими параметрами пакета ее материалов (например, их толщиной, воздухопроницаемостью, теплопроводностью, влагопровод-ностью). Проведенный обзор литературных источников показал, что существующие в настоящее время материалы для специальной одежды не могут противодействовать низким отрицательным температурам внешней среды даже при большом количестве ее слоев. Во-первых, увеличивается масса специальной одежды, что отрицательно сказывается на работоспособности человека и, во-вторых материалы, собранные в пакеты, не могут обеспечивать требуемое термическое сопротивление пакета в соответствии с параметрами внешней среды. Существующее ограничение в создании одежды с высокими теплоизоляционными свойствами не позволяет защитить организм человека от охлаждения при воздействии на него особо низких температур, тем более если он вынужден длительное время находиться в этих условиях. Согласно полученным результатам и имеющимся данным, из применяемых в настоящее время материалов практически нельзя изготовить одежду с теплоизоляционными свойствами, превышающими 1,1 (м2 К)/Вт. Однако и эта одежда в условиях производственной деятельности не может быть использована вследствие больших массы и толщины, ограничивающих подвижность человека и его работоспособность. Применение внешнего источника тепла позволит обеспечить соответствующее тепловое состояние человека при одновременном уменьшении массы одежды и расхода материалов на ее изготовление, повысить работоспособность человека и сократить непроизводительные затраты времени на обогрев. Следует отметить, что большинство попыток по использованию в одежде внешних источников тепла связано с применением электроэнергии, которая может обеспечить наиболее регулируемую и равномерную подачу тепла к поверхности тела человека. Из проводников тока для изготовления одежды наиболее приемлемыми в настоящее время являются токопроводящие графитированные: ленты, которые легко настрачиваются на слой материала, имеют малую массу и большую теплоизлучающую поверхность. В настоящее время разработаны различные варианты одежды с использованием графитированных токопроводящих элементов, отличающиеся друг от друга локализа-цией последних в одежде, а также их общей площадью. Однако разработанные вариан-ты электрообогреваемой одежды или стационарны и требуют напряжения 220 В от сети переменного тока, что ограничивает зону действия рабочего, или не способны функ-ционировать длительное время при использовании источников постоянного тока вслед-ствие их малой мощности. Поэтому разработка и комплексное исследование электро-обогреваемой специальной одежды для рабочих, способной длительное время функци-онировать без подзарядки источников питания в переходном и холодном периодах года, и, имеющей сравнительно небольшую массу, представляет собой актуальную задачу. Ատենախոսական աշխատանքի նպատակն է բարձրացնել արտաքին միջավայրի ցածր ջերմաստիճանների պայմաններում աշխատող շինարարների հագուստի ջերմապաշտպանիչ հատկությունները և նվազեցնել դրա զանգվածը: Ներածական մասում հիմնավորված է ատենախոսական շխատանքի արդիականությունը, ձևակերպված են հետազոտության նպատակը և խնդիրները, ներկայացված է աշխատանքի գիտական նորույթը և գործնական արժեքավորությունը, կիրառման ոլորտը և պաշտպանության ներկայացվող հիմնական դրույթները: Առաջին գլխում կատարված է գրականության տվյալների, պատենտային աղբյուրների, պարբերականների և ատենախոսությունների վերլուծություն տաքացվող իրերի և համակարգերի, տաքացուցիչ տարրերի, սնուցման աղբյուրների և էլեկտրատաքացվող հագուստի կառուցվածքների բնագավառներում: Պարզվել է, որ գոյություն ունեցող ժամանակակից էլեկտրատաքացվող համակարգերը նպատակահարմար չէ օգտագործել շինարարների համար նախատեսված հագուստում, քանի որ դրանք հիմնականում սնվում են փոփոխական հոսանքի ցանցից, ինչը արտադրական գործունեության ընթացքում սահմանափակում է շինարարի շարժումների ազատությունը: Նիքրոմե տաքացուցիչների, էլեկտրատաքացվող գործվածքի, բարակ թաղանթային և ժապավենային էլեկտրատաքացման կիրառումը պահանջում է էլեկտրաէներգիայի մեծ ծախս և մարտկոցների մեծ քանակություն, ինչը հանգեցնում է կոմբինեզոնի զանգվածի մեծացմանը: Էլեկտրատաքացվող գործվածքի օգտագործումը բերում է մարդու ամբողջ մարմնի տաքացման, ինչը անթուլյատրելի է բժշկական տեսանկյունից: Երկրորդ գլխում նկարագրված է փորձարկումների կատարման հերթականությունը: Երրորդ գլխում առաջարկված են ՀՀ Հյուսիսային շրջաններում աշխատող շինարարների համար էլեկտրատաքացվող հագուստի 4 տարբերակներ՝ կոմբինեզոնի տեսքով: Կոմբինեզոն 1-ի տաքացումը իրականացվում է նիքրոմե տաքացուցիչ տարրերով, կոմբինեզոն 2-ինը՝ հոսանքահաղորդիչ գրաֆիտացված ժապավեններից տաքացուցիչներով, կոմբինեզոն 3ա-ինը՝ МЛТ տեսակի էլեկտրական ռեզիստորներից տաքացուցիչներով հավաքված տպատախտակների տեսքով, որոնք դասավորված են շինարարի տեղային ջերմային կորուստներին համապատասխան՝ իրանի առջևի և հետևի մասերում, կոմբինեզոն 3բ-ինը՝ МЛТ տեսակի էլեկտրական ռեզիստորներից տաքացուցիչներով հավաքված տպատախտակների տեսքով, որոնք դասավորված են շինարարի տեղային ջերմային կորուստներին համապատասխան՝ իրանի առջևի և հետևի մասերում, ինչպես նաև ձախ և աջ ոտքերի սրունքներին: Կատարված է կոմբինեզոների նյութերի ընտրություն և հիմնավորում: Ցույց է տրված, որ կոմբինեզոն 3բ տարբերակը առավել արդյունավետ է, քանի որ նրա տաքացման վրա ծախսվում է ամենաքիչ էներգիան, իսկ տաքացուցիչների դասավորությունը մարմնի առավել մեծ ջերմային կորուստներ ունեցող տեղամասերում թույլ է տալիս խուսափել շինարարի մարմնի առանձին մասերի գերտաքացումից: Փորձարարական հետազոտությունները հիմնականում կատարվել են 3բ կոմբինեզոնի վրա: Ներհագուստային տարածությունում պահանջվող ջերմաստիճանի հաստատման համար օգտագործվել է XH-W1207 տեսակի ջերմակարգավորիչ: Տպատախտակ-ների սնուցումը իրականացվել է GP տիպի նիկել-կադիումային 12 մարտկոցների օգնությամբ: Մշակվել է կոմբինեզոնների պատրաստման տեխնոլոգիան: Չորրորդ գլխում բերված է 3բ էլեկտրարաքացվող կոմբինեզոնի փորձարարական հետազոտությունների արդյունքները: Կատարվել է հաստատուն հոսանքի մարտկոցների աշխատանքի տևողության հետազոտություն, արտաքին միջավայրի տարբեր ջերմաստիճանների դեպքում և ջերմակարգավորիչի արդյունավետ դիրքի ընտրություն: Ապացուցված է, որ է -20 ºC, -15 ºC և -10 ºC ջերմաստիճանների դեպքում մարտկոցները աշխատում են մինչև շինարարի ընդմիջումը և ընդմիջումից հետո փոխարինվում են նոր լրակազմով, իսկ -5 ºC և 0 ºC ջերմաստիճանների դեպքում աշխատում է մինչև ընդմիջում, ընդմիջման ընթացքում վերալիցքավորելու դեպքում՝ մինչև հերթափոխի վերջ: Հետազոտվել են տեղային ջերմային կորուստները շինարարի մարմնից էլեկտրարաքացվող հագուստում արտաքին միջավայրի նշված ջերմաստիճանների դեպքում: Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ ամենամեծ ջերմային կորուստը նկատվում է աշխատանքի սկզբում և վերջում: Կատարվել է նաև շինարարի մարմնի տեղային ջերմաստիճանների փոփոխության դինամիկայի հետազոտություն էլեկտրարաքացվող կոմբինեզոնում արտաքին միջավայրի տարբեր ջերմաստիճանների դեպքում: Հետազոտվել է ներքնազգեստի և էլեկտրարաքացվող կոմբինեզոնի առանձին շերտերի միջև ջերմաստիճանները, ինչը թույլ է տալիս որոշել ջերմատվությունը շինարարի մարմնից դեպի շրջապատող միջավայր արտաքին միջավայրի տարբեր ջերմաստիճանների դեպքում: Հինգերորդ գլխում կատարված է էլեկտրարաքացվող կոմբինեզոնների մեջ տեղի ունեցող ջերմափոխանակային պրոցեսների մաթեմատիկական մոդելավորում, ինչպես նաև էլեկտրարաքացման արդյունավետության գնահատում: Կատարվել է 3բ կոմբինեզոնի հիմնական պարամետրերի համեմատություն «Գելիոս» ֆիրմայի էլեկտրատաքացվող կոմբինեզոնի պարամետրերի հետ: Կատարված համեմատական վերլուծությունը ցույց է տվել, որ առաջարկվող 3բ կոմբինեզոնը ըստ ծախսվող հզորության՝ 1,93 անգամ, զանգվածի՝ 1,53 անգամ, մարտկոցների լրակազմի անընդհատ աշխատանքի՝ 2,66 անգամ և մարմնի միջին կշռային ջերմաստիճանի՝ 1,21 անգամ առավել արդյունավետ է ,,Գելիոս’’ ֆիրմայի կոմբինե-զոնից և այն կարելի է երաշխավորել ոչ միայն շինարարությունում կրելու համար, այլ նաև այլ մասնագիտությունների աշխատողների համար, որոնք հարկադրված են երկարատև գտնվել դրսում ցածր ջերմաստիճանային պայմաններում: Thesis work aims at increasing the heat protection properties of the clothes of the workers at low temperatures of the external environment and reduces its weight. The introductory part of the thesis work based on the works actuality, the research purpose and problems are formulated, the scientific introduction and its practical value have been introduced, the sphere of its usage and the main basic trends of the protection are presented. The first chapter amylases the literature data, patent sources, periodicals, articles and thesis, in the sphere of heating items, heating elements, power sources and electrically heated clothing structures. It turned out that existing electrically heating systems is not purposeful to use in the electrically heated clothing designed for builders, as they mainly fed from a wall outlet, which limits the movement freedom of the builder during the production activities. Nichrome heaters, electrically heated cloth, thin film and tape electrical appliance requires large electricity consumption and big quantity of batteries, which leads to the increase in the mass of coverall. The usage of electrically heated cloth heats up the whole human body, which is unacceptable from a medical point of view. The second chapter presents the succession of the implemented experiments. The second chapter suggests 4 different options of electrically heated clothing in the form of coverall for the workers in the northern regions of the Republic of Armenia. The 1st overall heating is carried with nichrome heating elements, coverall 2—by the electricity conducting graphitized ribbon heaters, coverall 3a—by MLT types of electrical resistors heaters collected printed circuit boards form which are placed on builder's local heat losses on corresponding front and back parts, coverall 3b—by MLT types of electrical resistor heaters assembled like an printed circuit boards form are placed on builder's local heat losses on corresponding front and back parts as well as the portions of the left and the right leg. A coverall material selection and justification has been made. It shows that coverall 3b option is most productive which uses the least amount of energy and allows avoiding heating different parts of the builder’s body from overheating. The experimental studies were carried out mainly on the 3b coverall. For the inner clothing space the XH-W1207 type thermo regulated was used for the required temperature. The printing boards are fed by the GP type nickel-kadium with 12 batteries. The coverall production technology has been developed. The 3b electrically heated coverall’s experimental results are presented in the forth chapter, then the measurements of the current batteries work duration has been tested during different external temperatures and the thermo regulator’s productive position has been chosen. It has been proven that in the condition of -20ºC, -15ºC and -10ºC temperature, the batteries work until the break, before the builder’s break and are replaced by the new set after the break and in case of 0ºC and -5ºC temperatures they work until the break, in case of charging during the break, until the end of the shift. A study has been done to examine the heat loss from the builder’s body with the electrically heated clothes at the above mentioned temperatures in the external environment. The studies have shown that the greatest heat loss is observed at the beginning and at end of the work. An area builder’s body temperature change and the dynamics research of the electrically heated temperature have been examined. The underwear and electrically heated coverall temperatures in between of the individual layers has been examined, which allows to determine the heat loss of the builder’s body to the external environmental, during different temperatures. The heat exchange process of mathematical modeling taking place in the coverall as well as the electrical heating production estimate has been presented in the fifth chapter. The 3b coverall’s main parameters comparison has been made with the “Gelios” company electrically heated coverall parameters. The comparative analysis showed that the proposed 3b coverall according to its power consumption 1.93 times mass, 1.53 times the battery, in case of constantly battery work, 2.66 times and the average body weight temperature, is 1.21 times more productive than “Gelios” company’s coverall and it can be recommended not only for wearing at the construction sites but also for workers who have to work at low temperatures for longer periods of times.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Հատուկ նշանակության տաքացվող հագուստի մշակում: The development of special purpose heating coverall.
      Uncontrolled Keywords: Սարգսյան Սամսոն Հայկազի, Sargsyan Samson Haykaz
      Subjects: Metallurgy and Material Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 29 Dec 2015 14:16
      Last Modified: 07 Dec 2016 10:32
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/599

      Actions (login required)

      View Item