[go: up one dir, main page]

SU549721A1 - Human heat model - Google Patents

Human heat model

Info

Publication number
SU549721A1
SU549721A1 SU2076436A SU2076436A SU549721A1 SU 549721 A1 SU549721 A1 SU 549721A1 SU 2076436 A SU2076436 A SU 2076436A SU 2076436 A SU2076436 A SU 2076436A SU 549721 A1 SU549721 A1 SU 549721A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
heat
thermal
model
person
dummy
Prior art date
Application number
SU2076436A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Глушко
Original Assignee
Институт медико-биологических проблем
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт медико-биологических проблем filed Critical Институт медико-биологических проблем
Priority to SU2076436A priority Critical patent/SU549721A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU549721A1 publication Critical patent/SU549721A1/en

Links

Landscapes

  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Description

(54) ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ ЧЕЛОВЕКА(54) HUMAN HEAT MODEL

1one

Изобретение относитс  к области технологической физики и медицины, например, к средствам исследовани  теплового состо ни  человека, наход щегос , в частности, в изолирующих средствах индивидуальной защиты (СИЗ), например, водолазных костюмах, авиационных и космических скафандрах, комбинезонах дл  зашиты человека, работающего в услови х загр знени  воздушной среды различными токсическими веществами.The invention relates to the field of technological physics and medicine, for example, to means of studying the thermal state of a person, in particular, in isolating personal protective equipment (PPE), for example, diving suits, aviation and space suits, overalls for protecting a person working under the conditions of air pollution with various toxic substances.

Устройства подобного типа известны и обычно представл ют собой обогреваемый манекен, с помощью которого имитируетс  теплопродукци  человека, однако они не позвол ют моделировать термотопографию и по- товыделени  человекаП.Devices of this type are known and usually represent a heated dummy, which is used to simulate human heat production, but they do not allow to simulate the thermal topography and the release of a person.

Ближайшим технологическим решением к изобретению  вл етс  т ллова  модель человека , позвол юща  имитировать теплообмен отдельных зон поверхности тела человека: головы, плеч, туловища и т.д., состо ща  из манекена, наполн емого воздухом, регул тора избыточного давлени , электронагревательных элементов, контактных дат ifflKOB температуры, тепломеров, стабилизврованных источников питани , измерительной схемы 2.The closest technological solution to the invention is a human model, which allows to imitate the heat exchange of individual areas of the human body surface: head, shoulders, torso, etc., consisting of a dummy filled with air, an overpressure regulator, electric heating elements, contact dates for temperature ifflKOB, heat meters, stabilized power sources, measuring circuit 2.

Недостатками известного устройства  вл ютс :The disadvantages of the known device are:

-жесткость метрических характеристик манекена, что исключает размещение его в изолирующих средствах защиты человека; имеющих ограниченный распах, и не позвол ет варьировать объем манекена и размеры его внешней поверхности;- the rigidity of the metric characteristics of the dummy, which excludes its placement in the insulating means of protection of the person; having limited decay, and does not allow to vary the volume of the dummy and the size of its outer surface;

-приближенный характер имитации тепловой мощности, отдаваемой во внешнюю среду, из-за тепловых потерь на границах панелей электронагревателей и ощутимой величины тепла, аккумулированного собственно манекеном, обладающим значительной массой и теплоемкостью;- approximate nature of the imitation of thermal power given to the external environment due to heat losses at the borders of the electric heater panels and the perceptible amount of heat accumulated by the dummy itself, which has considerable mass and heat capacity;

- отсутствие имитации потовыделений человека, которые в значительной мере вли ют на характер тепло, -массообмена в пододежном пространстве СИЗ;- the lack of imitation of a person's perspiration, which significantly affects the nature of heat, and mass exchange in the sub-PPE space;

измерение и регулирование выдел емой манекеном тепловой мощности путем регистрации напр женна на концах нагревателей и тока, протекающего в его цепи, в установившемс  тепловом режиме, что сушествённо увеличивает продолжительность теплотехнических экспериментов вследствие тепловой инерционности ситемы и делает невозможным использование последнего при имитации входного воздействи  определенной длвбтельности и формы, например, в виде регул рных режимов 1, 2, 3 родов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и чувствительности тепловой моде- ли при имитации тепло, -влаговыделений и термотопографии поверхности тела человека. Указанна  цель достигаетс  созданием наполн емого воздухом манекена с гермооболочкой из эластичного материала, состо шего из регул тора избыточного давлени , электронагревательных элементов, контактных датчиков температуры поверхности тепло вой модели, тепломеров, стабилизированных источников питани  и измерительной схемы, на котором последовательно укреплены в радиальном направлении нагревательный, тёр моградиентный и сорбирующий слои, выполн  ющие роли соответственно имитаторов тепловыделений , температуры поверхности тела и потовыделений человека. При этом нагрева- тельный слой выполнен в виде набора эластичных лент, в тканой основе которых бифилл рно размещены токопровод щие элементы из материала с низкилд температурным коэффициентом сопротивлени  (пор дка Ом/град) например константанова  проволока или электропровод щие нити. Токопровод щие элементы секционированы таким образом, чтобы их электрические сопротивлени  соот ветствовали распределению локальных тепловыделений человека О,, например, в диапазоне от 70 до 5ОО вт. Термоградиент ный слой выполнен из материала с коэффициентом теплопроводнрсти Д р.гО, 24-0,5 Вт/м.град, например прорезиненного капрона, черненного сажей, толщина отдельных элементов которого QCJI , соответствующа  заданной термотопографии поверхности тела человека, определ етс  из выражени : радиус i| - го элемента модели, V - перепад (температур на L -ом участке термр/радиентного сло . Поверхность /термоградиентного сло  выполнена в виде сорбирующего сло , например , из б зи, к которому подведены гибкие, например полихлорвиниловые,/трубки с водой или физиологическим раствором. На чертеже показана принципиальна  схема тепловой модели человека, представп к дей собой наполн емый воздухом манекен 1, выполненный по форме и в cooTBetv ствни с антропометрическими параметрами человека. Дл  контрол  и стабилизаднв иэбыточного давлени  и объема воздуха внутри манекена, а также плошади его внеш ней поверхности в гермообопочку 2 вьшопненную из эластичной ткани, например прорезиненного капрона, смонтирован регул тор избыточного давлени  3, работающий в диа пазоне 0,002-02 атм, проградуированный в единицах плошади внешней поверхности гермооболочки . Это позвол ет при необходимоотй варьировать геометрические характеристики манекена и его секции в пределах. представленных в таблице. На поверхности гермооболочки 2 монтировались электронагреватели 4, выполненные в виде набора эластичных лент, в тка- ной основе которых бифилл рно размещены токопровод щие элементы 5 из материала с низким температурным коэффициентом сюлротивлени  {пор дка 10 Ом/град ) аапрнм константанова  проволока типа МнМц ГОСТ 5307-69 или электропровод щие нити . Дл  обеспечени  заданной топографии тепловыделений электронагреватели еекшюв рованы таким образом, чтобы их электрические сопротивлени  соответствовали распределению локальных тепловыделений человека CJ,,-, например, в диапазоне от 70 до 500 ВТ. Отдельные секции электронагревателей подключены к стабилизированному источнику питани  посто нного тока. Поверх электронагревателей клеевым способом зек реплен термоградиентный слой 6, выполнеаный из материала с коэффициентом теплопроводности ff 0,2-О,5 Бг/м. град, например из прорезиненного капрона, черненного сажей, толщина отдельных элементов которого , соответствующа  заданной термотопот-рафйн поверхности тела человека определ етс  из выражени : где f01 - радиус i -го элемента модели, ) - перепад температур на i -ом учасзтке термоградиентного сло . Периферийна  часть последнего вьшопнена в виде сорбирующего сло  7, например из б зи, к которому подведены гибкие, например попихлорвиниловые, трубки 8, соедвьненные ,«3- гидронасосом 9 малой (до 200О мл/час) производительности, обеспечиваю щим подачу выверенных порций жидкости, например воды или физиологического раствора , из ёмкости 10. На внешней поветнснос- measurement and regulation of the thermal power released by the dummy by registering the tension at the ends of the heaters and the current flowing in its circuit in the established thermal mode, which significantly increases the duration of the thermal engineering experiments due to the thermal inertia of the system and makes it impossible to use the latter in simulating the input effect of a specific and forms, for example, in the form of regular modes of 1, 2, 3 genera. The aim of the invention is to improve the accuracy and sensitivity of the thermal model when simulating heat, moisture release and thermotopography of the surface of the human body. This goal is achieved by creating an air-filled dummy with a containment made of an elastic material, consisting of an overpressure regulator, electrical heating elements, contact sensors of the surface temperature of the heat model, heat meters, stabilized power sources and a measuring circuit on which heating elements are sequentially fixed in the radial direction. , graded gradient and sorbent layers, playing the role of heat dissipation simulators, body surface temperatures, respectively and sweating man. In this case, the heating layer is made in the form of a set of elastic tapes, in the woven base of which bifillary elements are placed with conductive elements of a material with a low temperature and temperature coefficient of resistance (on the order of Om / hail), for example, constantan wire or electrically conductive threads. The conductive elements are partitioned in such a way that their electrical resistances correspond to the distribution of the local heat emission of a person O, for example, in the range from 70 to 5OO watts. The thermal gradient layer is made of a material with a heat conductivity coefficient of D p.go, 24-0.5 W / m.grad, for example, rubberized caprone, blackened with soot, the thickness of individual elements of which QCJI, corresponding to a given thermotopography of the surface of the human body, is determined from the expression: radius i | the first element of the model, V is the difference (temperatures on the Lth region of the therm / radiating layer. The surface / thermogradient layer is made in the form of a sorbing layer, for example, from bases, to which flexible, for example, polyvinyl chloride, / water or physiological The drawing shows a schematic diagram of a thermal model of a person, represented by a mannequin 1 filled with air, made in form and in cooTBetv with anthropometric parameters of a person. To control and stabilize the outlet pressure and volume in The inside of the dummy, as well as the area of its external surface, in the containment 2 is made of elastic fabric, for example rubberized nylon, an overpressure regulator 3 mounted, operating in a range of 0.002–02 atm, calibrated in units of the external surface of the containment. if necessary, vary the geometrical characteristics of the dummy and its sections within the limits shown in Table 1. Electric heaters 4 were installed on the surface of the containment 2, made in the form of an elastic set ribbons, in which fabric biphil- lary are placed, current-carrying elements 5 of material with a low temperature coefficient of resistivity (about 10 ohms / hail) aaprm constantan wire type MnMts GOST 5307-69 or electrically conductive threads. To ensure a given topography of heat generation, the electric heaters are closed in such a way that their electrical resistances correspond to the distribution of the local heat generation of a person CJ ,, - for example, in the range from 70 to 500 W. Separate sections of electric heaters are connected to a stabilized DC power supply. On top of the electric heaters by the adhesive method, the convicts have a thermal gradient layer 6 made from a material with a thermal conductivity coefficient ff 0,2-O, 5 Bg / m. hail, for example, from rubberized nylon, blackened by soot, the thickness of individual elements of which corresponding to a given thermotopotraffin surface of a human body is determined from the expression: where f01 is the radius of the i-th element of the model,) is the temperature difference on the i-th part of the thermal gradient layer. The peripheral part of the latter is in the form of a sorbing layer 7, for example, from the base, to which flexible, for example, papichlorovinyl, tubes 8, connected, with a small (up to 200 O ml / hour) capacity, connected, for example, water or saline, from a reservoir of 10. On the outer surface of the

ти сорбирующего сло  7 размешены эластичные тепломеры 11 и контактные термометры 12, с помощью которых индицируетс  отдаваема  во внешнюю среду теплова  мощность , а также температура поверхностиs манекена. Эластичные тепломеры выполнены в виде термоэлектрической, например, медно-константановой дифференциальной батареи, намотанной на эластичную ленту таким образом , чтобы гор чие спаи 13 ее плотпо при-ю легали к сорбирующему слою 7, а холодные спаи 14 - контактировали с окружающей средой , например воздушной средой термостатированной камеры, в которой размешаетс  ис- следуемое изолирующее защитное снар жение 15 Устройство работает следуюшим образом. Перед экспериментом устанавливают заданное значение избыточного давлени  на регул торе 3, размещают манекен 1 внутри 20 изолируюшего снар жени  15 и поддувают до момента сброса воздуха через регул тор; соедин ют через проходные герморазъемы внутренние электрические и технологические коммуникации: электронагревателей 4, систе- 25 мы увлажнени  (трубки 8 с насосом 9, тепломеров 11, термометров 12, герметиФормула изобретени  1. Тет1лова  модель человека дл  имитадив тепло, - влаговьщелений и термотопо- трафнв человека, состо ща  из наполн емого воздухом манекена с гермооболочкой из эластичного материала, регул тора избыточного давлени , электронагревательных элементов. Контактных датчиков темпера-, туры поверхности модели, тепломеров, стабилизированных источников питани  и измерительной схемы, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и чувствительности, на гермооболочке последовательно укреплены в радиальном направлении нагревательный, термограднент- ный и сорбирующий слои, выполн ющие роли ооответственно имитаторов тепловыделений, температуры поверхности тела и потовыделэВИЙ человека.These sorbing layer 7 are placed by elastic heat meters 11 and contact thermometers 12, by means of which the heat output to the external medium is indicated, as well as the surface temperature of the dummy. Elastic heat meters are made in the form of a thermoelectric, for example, a copper-constantan differential battery wound on an elastic tape so that the hot junctions 13 of its raft are attached to the sorbing layer 7, and the cold junctions 14 are in contact with the environment, for example, air the environment of the temperature-controlled chamber, in which the insulated protective equipment under study is stirred 15 The device operates as follows. Before the experiment, set the overpressure setpoint at the regulator 3, place the dummy 1 inside 20 of the insulating equipment 15 and inflate it until the air is discharged through the regulator; Internal electrical and technological communications are connected via continuous pressure connectors: electric heaters 4, humidification systems (tubes 8 with pump 9, heat meters 11, thermometers 12, sealed) Invention 1. Man-made model for simulating heat, moisture lumps and heat-traps man , consisting of an air-filled dummy with a containment made of an elastic material, an overpressure regulator, electrical heating elements, contact sensors for temperature, surface of the model, heat meters, stub ized power sources and measuring circuit, characterized in that, in order to improve measurement accuracy and sensitivity, the heating, thermogradient and sorbing layers acting as heat dissipation simulators, body temperature and person sweat are successively strengthened on the containment .

зируют сиз, в пододежном пространстве которого устанавливают и поддерживают выбранные значени  скорости вентил ции, температуры и влажности воздуха; коммутируют внешние электрические и технологические коммуникации, провер ют работоспособность каналов измерени  и питани  электронагревателей .Cus is installed, in the poddezhny space of which the selected values of ventilation speed, temperature and air humidity are established and maintained; commute external electrical and technological communications, check the operability of measurement and power supply channels for electric heaters.

С началом эксперимента все секции электронагревателей 4 одновременно подключают к источникам питани  посто нного тока, напр жение на каждый секции соответствует расчетному значению вносимой теп- ловой мошности IQ и контролируетс  по образцовому вольтметру, например типа Д-57; открывают затвор гидронасоса 9, обеспечива  подачу во все области пододежного пространства СИЗ 15 выверенных порций жидкости и производ т непрерывную регистрацию и запись на диаграммную ленту самописцев сигналов, поступаюших от тепломеров 11, датчиков температуры - термометров 12 в виде кинетических кривых. соответствующих распределению температур и интенсивности теплоотдачи от отдельных элементов тепловой модели человека. 2. Теплова  модель человека по п. 1, о тличаюша с  тем, что нагревателЕгный слой выполнен в виде набора эластичных лент, в тканой основе которых бифилл рно размешены токопровод щие элементы из материала с низким (пор дка 1О Ом/град) температурным коэффициентом сопротивлени , например константанова  проволока или электропровод щие нити, при этом токопровод шие элементы секционированы таким образом, чтобы их электрические сопротивлени  соответствовали распределению локальных тепловыделений человека , например, в диапазоне от 70 до 500 Вт. 3. Теплова  модель человека, по п. 1, отличающа с  тем, что термоградиентный слой выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности Л 0,24 O,5 Вт/MX град, например, прорезиненного капрона, черненного сажей, толщина отдельных элементов которого do-f , соответствук ща  заданной термотопографии поверхности тела человека, определ етс  из выражени : 0 - i Г pj - радиус L -го элемента модели, т . - перепад температур на L -ом участке термоградиентного сло . 4. Теплова  модель человека по п. 1 отличающа с  тем, что поверхность термоградиентного сло  выполнена в виде сорбирующего сло , например, из б зи , к которому подведены гибкие, например полихлорвиниловые, трубки с водой или физиологическим раствором. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1.Heai;1ier M-Dcuvid. АроЕЕо suit sutsiantia 6v redesigned.Missi Ees T ocJcebf 1965, 16, No. 17,26,28-29. 2,Лившиц A. H., Кузнецов И. Т. Метод моделировани  общей и локальной теплоотдачи человека при помощи теплового имитатора . Материалы Всесоюзной научной коаференции по Методам исследовани  1теплообмена и терморегул ции, Москва , 1968 г., стр. 100, 101.With the start of the experiment, all sections of electric heaters 4 are simultaneously connected to DC power sources, the voltage on each section corresponds to the calculated value of the input thermal power IQ and is monitored using an exemplary voltmeter, for example, type D-57; open the shutter of the hydraulic pump 9, providing 15 verified portions of the liquid to all areas of the sub-PPE space and continuously record and record on the chart tape of recorders signals from heat meters 11, temperature sensors - thermometers 12 in the form of kinetic curves. corresponding to the distribution of temperatures and the intensity of heat transfer from individual elements of the human thermal model. 2. The thermal model of a person according to claim 1 is different from the fact that the heater layer is made in the form of a set of elastic tapes, in the woven base of which the conductive elements of a material with a low (about 1 Om / degree) temperature coefficient of resistance are bifiltered , for example, Constantan wire or electrically conductive filaments, while the conductive elements are sectioned in such a way that their electrical resistances correspond to the distribution of local human heat, for example, in the range from 70 to 500 V . 3. A thermal model of a person according to claim 1, characterized in that the thermal gradient layer is made of a material with a thermal conductivity coefficient of L 0.24 O, 5 W / MX degrees, for example, rubberized nylon, blackened with soot, the thickness of individual elements of which is do- f, corresponding to a given thermotopography of the surface of the human body, is determined from the expression: 0 - i Г pj - radius of the L-th element of the model, t. - temperature difference on the Lth portion of the thermogradient layer. 4. A thermal model of a person according to claim 1, characterized in that the surface of the thermal gradient layer is made in the form of a sorbent layer, for example, from the base, to which flexible, for example PVC, tube with water or saline solution are connected. Sources of information taken into account in the examination: 1.Heai; 1ier M-Dcuvid. AroEOo suit sutsiantia 6v redesigned.Missi Ees T ocJcebf 1965, 16, No. 17,26,28-29. 2, Livshits A. H., Kuznetsov I. T. Method of modeling the total and local heat transfer of a person using a thermal simulator. Materials of the All-Union Scientific Co-conference on Research Methods for Heat Exchange and Thermal Regulation, Moscow, 1968, pp. 100, 101.

.10.ten

SU2076436A 1974-11-22 1974-11-22 Human heat model SU549721A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU2076436A SU549721A1 (en) 1974-11-22 1974-11-22 Human heat model

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU2076436A SU549721A1 (en) 1974-11-22 1974-11-22 Human heat model

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU549721A1 true SU549721A1 (en) 1977-03-05

Family

ID=20601126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU2076436A SU549721A1 (en) 1974-11-22 1974-11-22 Human heat model

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU549721A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5749259A (en) * 1995-05-12 1998-05-12 North Carolina State University Apparatus for simulating the thermoregulatory responses of human skin and related method for predicting fabric comfort level

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5749259A (en) * 1995-05-12 1998-05-12 North Carolina State University Apparatus for simulating the thermoregulatory responses of human skin and related method for predicting fabric comfort level

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cena et al. Transfer processes in animal coats. II. Conduction and convection
Bakken et al. Heated taxidermic mounts: a means of measuring the standard operative temperature affecting small animals
CN103207207B (en) A kind of bedding and clothing heat resistance test apparatus
KR100752776B1 (en) Insulation and moisture permeation measuring device of wearing system
CN210604471U (en) Intelligent clothing test system
Stoll Heat transfer in biotechnology
US4504157A (en) Chill temperature meter
SU549721A1 (en) Human heat model
CN100538402C (en) The sensing device of thermal comfort and the anthropomorphic dummy who is used to simulate heat interchange who comprises a plurality of this devices
JPH01138440A (en) Characteristic measuring instrument for cloth for clothing
Thorkelson et al. Design and testing of a heat transfer model of a raccon (Procyon lotor) in a closed tree den
Adams et al. Measurement of evaporative water loss by a thermal conductivity cell
Monteith Specification of the environment for thermal physiology
Clark et al. Measurements of the local heat balance of animal coats and human clothing.
Pieters et al. Leaf temperature measurement I. Thermocouples
Adams et al. A method for the measurement of physiologic evaporative water loss.
Verma et al. Modeling And Simulation Of Bioheat Powered Subcutaneous Thermoelectric Generator.
US3630084A (en) Comfort index indicator
CN113433299A (en) Human body simulation device with pressure and temperature regulation and bioelectricity signal output
Fraedrich et al. A simple model for estimating the evaporation from a shallow water reservoir
Kuehn Assessment of convective heat loss from humans in cold water
CN113108914A (en) Power transmission and transformation circuit intelligence temperature dynamic monitoring system
Satsumoto et al. The effect of air permeability and radiation property on free convective heat transfer of clothing system
Heylen Figure of Merit determination of Thermo-electric Modules
Shitzer A study of the thermal behavior of living biological tissue with application to thermal control of protective suits