Книги по строительству и ремонту

Тепловые трубы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Биологическая тепловая труба

Хотя рассматриваемые ниже вопросы в настоящее время составляют всего лишь основу рабочих гипотез и дальнейшие исследования продолжаются, утн гипотезы достаточно интересны, чтобы быть включенными в настоящую главу. Выдвинута гипотеза [7-22, 7-23] о существовании аналогии между действием потовых желез и работой тепловой трубы. Был сделан ряд допущений относительно потовой железы, находящейся в покое, которые опираются на наблюдения за работой желез. Наиболее существенным является допущение о том, что функция экринной потовой железы, находящейся в покое, состоит в терморегулировании и, следовательно, вода постоянно выделяется клубочками. Для обеспечения эффективного охлаждения тела эта вода должна испаряться в основании протоки. Другие наблюдения, детально описанные в [7-22], привели к заключению о существовании возвратного течения воды по потовым протокам благодаря капиллярному подсосу по слизистой оболочке и под действием осмоса. (Под покоящимся состоянием потовой железы понимается такое состояние, при котором не происходит выделения влаги па поверлности кожи, т. е. не происходит активного потовыделения.;

Представленная модель, а именно испарение воды, ее конденсация н возврат конденсата под действием (частично) капиллярных енл в «испаритель» имеет аналог в технической теплотехнике, а именно в тепловой трубе. Эта аналогия иллюстрируется 7-19. .

Теория тепловой трубы была использована для расчета характеристик потозых желез. Полученные результаты сравнивались с измерениями потерь теплоты человеческим телом.

При приложении этой модели к потовой железе было сделано допущение, что давление генерируемых в протоке водяных паров достаточно для удаления из нее воздуха. Если исходить из данных наблюдений за работой потовых проток !7-22, 7-23], то это допущение представляется обоснованным. (В некоторых случаях, например при пересадке кожи, потовые протоки были полностью закупорены и все же передавали значительное количество теплоты.)

Математическая модель является упрощенной в том отношении, что в ней принято допущение о переносе жидкости к испарителю исключительно по фитилю. Подтекание жидкости к основанию по-TOBTMi протоки нз других окружающих ее областей может сказаться на ограничении мощности тепловой трубы по передающей способности фигиля в сторону ее увеличения. Однако, если это подтекание также связано с капиллярным подсосом через поры, размер которых одного порядка с порами слизистой оболочки, то результаты расчетов  по программе должны быть характерными в качестве первого

приближения.

Результаты расчетов показали, что перекачивающая способность капиллярного фитиля ограничивала осевую теплопередающую способность эквивалентной тепловой трубы величиной в 10~5 Вт.

Плотность потовых желез в коже человека составляет примерно 200 1 /см2, а поверхность человеческого тела составляет приблизительно 2 м2.

Если принять, что все потовые железы одного размера и имеют одну н ту же характеристику, а потому обладают одинаковыми характеристиками, и проинтегрировать их производительность по всей поверхности тела, то можно получить суммарное значение диссипации теплоты тела покоящимися потовыми железами. Если взять приведенные выше значения плотности потовых желез и поверхности тела, то суммарная диссипация составит 34 Вт. Полные потери теплоты телом в сидячем положении били измерены независимо, они составили приблизительно 100 Вт.

Несомненно, эта первая модель нуждается в существенной модификации, и такие факторы, как осмос и распределение радиальных потоков теплоты вдоль потовой протоки, должны быть проанализированы. Однако интересно отметить, что первые расчеты дали результаты, правильные по порядку величины.