Меню

Минимальное давление воздуха для дыхания

Минимальное давление воздуха для дыхания

Дыхание человека при повышенном давлении воздуха имеет место на значительной глубине под водой при работе водолазов или при кессонных работах. Поскольку давление одной атмосферы соответствует давлению столба воды высотой 10 м, то в соответствии с глубиной погружения человека под воду в скафандре водолаза или в кессоне поддерживается давление воздуха по этому расчету.

Человек, находясь в атмосфере повышенного давления воздуха, не испытывает каких-либо дыхательных расстройств. При повышенном давлении атмосферного воздуха человек может дышать в том случае, если в его дыхательные пути поступает воздух под таким же давлением. При этом растворимость газов в жидкости прямо пропорциональна его парциальному давлению.

Поэтому при дыхании воздухом на уровне моря в 1 мл крови содержится 0,011 мл физически растворенного азота. При давлении воздуха, которым дышит человек, например, 5 атмосфер, в 1 мл крови будет содержаться в 5 раз больше физически растворенного азота. При переходе человека к дыханию при более низком давлении воздуха (подъем кессона на поверхность или всплытие водолаза) кровь и ткани тела могут удержать только 0,011 мл N2/мл крови. Остальное количество азота переходит из раствора в газообразное состояние. Переход человека из зоны повышенного давления вдыхаемого воздуха к более низкому его давлению должен происходить достаточно медленно, чтобы освобождающийся азот успел выделиться через легкие. Если азот, переходя в газообразное состояние, не успевает полностью выделиться через легкие, что имеет место при быстром подъеме кессона или нарушении режима всплытия водолаза, пузырьки азота в крови могут закупорить мелкие сосуды тканей организма. Это состояние называется газовая эмболия. В зависимости от локализации газовой эмболии (сосуды кожи, мышц, центральной нервной системы, сердца и др.) у человека возникают различные расстройства (боли в суставах и мышцах, потеря сознания), которые в целом называются «кессонной болезнью».

Развитие кессонной болезни предотвращается определенной скоростью декомпрессии, т. е. скоростью перехода человека от дыхания при повышенном давлении воздуха к дыханию воздухом при нормальном атмосферном давлении на уровне моря. Например, переход человека от дыхания при одной добавленной атмосфере к дыханию атмосферным воздухом на уровне моря должен происходить 5 мин, от двух добавленных атмосфер — 30 мин, а от четырех — 60 мин. В случае возникновения кессонной болезни пострадавшего немедленно помещают в барокамеру, в которой быстро повышают давление воздуха, которое обеспечивает растворение мелких пузырьков азота в тканях организма. Это приводит к исчезновению проявлений у человека кессонной болезни. Последующая декомпрессия давления воздуха в барокамере производится по специальным нормам времени под наблюдением медицинского персонала за пострадавшим человеком.

Читайте также:  Как народным способом быстро сбить давление

— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»

Источник

Расчет работы спасателя в аппарате сжатого воздуха по времени и давлению — от теории к практике

При работе в непригодной для дыхания среде спасатели вынуждены работать в изолирующих аппаратах сжатого воздуха. Непригодная для дыхания среда обусловлена наличием в ней опасных газов, превышающие их предельную концентрацию или низкий процент содержания кислорода в воздухе.

Для контроля времени пребывания спасателей в непригодной для дыхания среде непосредственно перед входом выставляется пост безопасности, в обязанности которого входит расчет допустимого времени работы отделения в загазованной зоне. Существует следующие способы расчета — по давлению и по времени.

Проверка спасателем давления воздуха в аппарате

Согласно ГОСТ 12.4.238-2015 каждый изолирующий дыхательный аппарат должен быть снабжен манометром, по которому спасатель может контролировать остаток давления в баллоне.

При включении в аппараты спасатели отделения непосредственно перед входом в загазованную зону проводят рабочую проверку аппарата и сообщают своему командиру давление в баллоне. Постовой на посту безопасности ведет расчет по минимальному давлению в отделении.

Существует две методики учета работы спасателей в изолирующих аппаратах сжатого воздуха — по давлению и по времени.

Разделение тактического пути спасателя в загазованной зоне

Пребывание спасателей в загазованной зоне разделяют на три тактических участка: время входа, работы и выхода. В свою очередь под входом подразумеваю время, затраченное на путь к месту аварии или пострадавшего. С работой все однозначно — это время затраченное на устранения аварии или подготовку к эвакуации пострадавшего. А вот при выходе берется двойное время, потраченное на вход.

Зачем для получения времени выхода предусматривается запас, равный еще одному входу? На первый взгляд, какое время потратили на вход, такое понадобится и на выход. Однако это не так. Такой запас берется с поправкой на усталость спасателей, дополнительную нагрузку, связанную с эвакуацией пострадавшего, а также возникшие непревиденные обстоятельства, в соответствии с которыми спасатели не могут вернуться на свежий воздух прежним путем. К примеру, это может быть обрушение конструкций или завал.

Кроме всего этого в каждом аппарате предусмотрен резерв, при достижении которого срабатывает мозговысверливающий сигнал. В аппаратах сжатого воздуха, которые стоят на вооружении спасательных служб в РФ этот резерв равен 50 атм. На самом деле этот резерв предусмотрен только на самые непредвиденные обстоятельства. В газоспасательных службах резерв предусмотрен на процедуру дегазации. Под дегазацией подразумевают процедуру нейтрализации защитного костюма спасателя и оборудования от вредных веществ с помощью воды. При разборе последующих методик расчета резерв вычитается сразу от показателя давления в баллоне.

Читайте также:  Многоступенчатая турбина со ступенями давления

Расчет допустимого времени работы спасателя в аппарате сжатого воздуха

Расчет по времени ведет постовой на посту безопасности. Зафиксировав минимальное давление в отделении он отмечает по часам фактическое время входа.

Формула допустимого времени работы отделения в непригодной для дыхания среде рассчитывается по следующей формуле:

Tобщ=((Pбал — Pрез)* Nбал * Vбал)/Qвоз

  • Tобщ — общее время работы в аппарате (вход + работа + выход).
  • Pбал — давление в баллоне в атмосферах.
  • Pрез — давление резерва (50 атмосфер).
  • Nбал — количество баллонов в аппарате.
  • Vбал — объем баллона в литрах.
  • Qвоз — расход воздуха в минутах. *

В заключении мы этот показатель сравним с экспериментальным при условно средней нагрузке спасателя в тренажерном зале.

В качестве исходных данных возьмем аппарат сжатого воздуха Drager с одним баллонов объемом 7 литров. Резерв 50 атмосфер. Давление в баллоне составляет 280 атмосфер.

Рассчитаем общее время работы в аппарате, включая время входа, работы и выхода.

Тобщ= ((280 -50) * 1 * 7)/40 = 40,25 минут.

Округляем всегда в меньшую сторону, оставляя тем самым больший запас. Итого получаем 40 минут общего времени.

Далее считается сразу на посту безопасности максимальное время, которое может быть использовано на вход.

Для этого мы общее время делим на три.

Твх.макс. = Tобщ / 3

Считаем максимальное время на вход на нашего случая с общим временем 40 минут.

Tвх.макс. = 40 / 3 = 13 (округляем в меньшую сторону)

Для того, чтобы понять почему мы делим на три, изобразим ситуацию на графике, где изображен участок времени пути на вход и на выход, равных двойному входу. Таким образом, получаем три равных участка. При этом стоит понимать, что на работу времени не остается! То есть это максимальное время, которое может потратить спасатель на вход (выход), без остатка на работу.

Узнав максимальное время на вход, постовой по радиостанции получает информацию о фактическом потраченном времени на вход отделением.

Итак, отделению удалось достигнуть места аварии или расположения пострадавшего за 5 минут. Обозначим его как Tфакт. Как постовому узнать сколько времени у отделения на работу?

Читайте также:  Линейные потери давления в трубопроводе таблица

Tраб=Тобщ-3*Tфакт

Для визуального восприятия изобразим на графике.

На нем мы видим величину в 8 минут, то есть тот остаток, который остался сэкономленным при фактическом времени захода за 5 минут от максимального допустимого времени 13 минут. Далее логика простая. На входе эта сэкономленная часть одна, на выходе соответственно две. Этот остаток весь переходит в работу, который при использовании спасателем всего времени на вход равен нулю. Умножаем остаток на три. Получаем 24 минуты. Разброс в 1 минуту получился в результате изначальных округлений.

Расчет работы спасателя в аппарате сжатого воздуха по давлению

Расчет по давлению проще чем по времени и используется как командиром отделения для расчета допустимого пребывания в загазованной зоне, так и непосредственно каждым спасателем. Его методика состоит в следующем. Перед входом в загазованную зону рассчитывается максимальное давление, которое может потратить спасатель на вход или разведку очага аварии или установления метонахождения пострадавшего. Используется следующая формула:

Pвх.макс=(Pобщ-Pрез)/3

Итак, если мы имеем в балоне 280 атмосфер, то максимальное давление на вход, которое мы можем потратить на вход равен:

Как и при расчете по времени, это означает, что при таком максимальном расходе давление на вход у спасателя не остается времени на работу. Соответственно чем меньше мы потратили давления на вход, тем больше остается времени на работу.

Расчитаем давления выхода по формуле:

Pвых=Pвx*2+50

Допустим на вход мы потратили 50атм. Обозначим его Pвх.факт.

Подставляем давление в нашем случае (50атм.):

На работу остается следующее давление:

Pраб=Pобщ-Pвх.-Pвых.

Итого на работу остается 80 атмосфер.

С теорией разобрались, но как дела обстоят на практике.

Практический расчет расхода воздуха спасателям

Как мы и упоминали, при расчете допустимого времени работы в аппарате сжатого воздуха мы использует в методике показатель расхода воздуха 40 литров в минуту. Однако знакомые ребята из аварийно-спасательной службы провели маленький эксперимент, в ходе которого хорошо физически подготовленный спасатель не в изолирующем костюме (боевой одежде пожарного), включенным в аппарат сжатого воздуха Drager в течении минуты поочередно каждой ногой понимался на стул, стандартная высота которого 45 см. Так вот при такой нагрузке он за минуту потратил 15 атмосфер или 105 литров воздуха. Если предположить, что отделение спасателей в специальной одежде со спасательным оборудованием будет подниматься по лестничному маршу, то расход воздуха будет явно выше 40 л/м раза в два.

Источник

Adblock
detector