ГОСТ 12.4.104-81

Группа Т58

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

     
     
Система стандартов безопасности труда

     
ОБУВЬ СПЕЦИАЛЬНАЯ КОЖАНАЯ

     
Метод определения суммарного теплового сопротивления

     
Safety standarts system*. Leather protective footwear.
Method for the determination of summary termal resistance

_______________
     * Текст соответствует оригиналу. - Примечание .          

ОКП 880000

Срок действия с 01.07.1984
до 01.07.1994*
______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 3-93 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС N 5-6, 1993 год). - Примечание .

     
     
     РАЗРАБОТАН Министерством легкой промышленности СССР
     
     ИСПОЛНИТЕЛИ
     
     В.П.Рохлин, Л.В.Кедров, А.В.Тимофеева
     
     ВНЕСЕН Министерством легкой промышленности СССР
     
     Член Коллегии Н.В.Хвальковсиий
     
     УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26 марта 1981 г. N 1615
     
     
     Настоящий стандарт распространяется на специальную кожаную обувь различных видов для защиты от повышенных и пониженных температур и устанавливает метод определения суммарного теплового сопротивления.
     
     Стандарт предназначается для проведения исследовательских испытаний.
     
     

1. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

     
     1.1. Для проведения испытания отбирают полупары обуви следующих размеров: мужской - 270, женской - 240.
     
     Примечание. Для удобства проведения испытаний допускается отрезать верхнюю часть голенищ сапог.
     
     

2. АППАРАТУРА

     
     2.1. Для поведения испытания применяют прибор типа ПТС-0 (см. чертеж).
     
     

     Прибор состоит из испытательного стенда, на столе 1 которого смонтированы механизм закрепления и подъема образца 2 с поворотным устройством 3, следящая система 9, камера спокойного воздуха 10, аэродинамическая труба 14.
     
     Механизм закрепления и подъема образца представляет собой узел, состоящий из плиты 5, на которой установлены подвижные кронштейны 6 и регулировочный винт 4, с помощью которых образец фиксируется в заданном положении. Поворотное устройство позволяет поворачивать образец на 180 °С* относительно продольной оси прибора.
________________
     * Текст соответствует оригиналу. - Примечание .     
     
     Следящая система представляет собой стойку с площадкой, на которой смонтированы механизм вращения мешалки 7 с электродвигателем, датчик режима работы 15, термометр 11 для контроля режима работы прибора и для настройки автоматического режима испытаний прибора.
     
     Камера спокойного воздуха 10 представляет собой четыре панели из органического стекла, которые монтируются на столе при помощи четырех стоек.
     
     Аэродинамическая труба представляет собой корпус с диффузором, вентилятор, приводящийся во вращение электродвигателем и конфузор. Труба позволяет создавать воздушный поток с регулируемой скоростью. Для проведения испытания обуви при вынужденной конвекции панели камеры спокойного воздуха снимают.
     
     2.2. В комплект прибора входят каучуковые баллоны 8, выполненные по форме колодок для спецобуви.
     
     Баллоны в верхней части имеют площадку 12 из пористого материала (резина) с отверстием для контрольного термометра и крышку 13, через которую проходит стержень мешалки и терморезистор.
     
     

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

     
     3.1. Подготовка прибора к испытанию
     
     Перед проведением испытания следует проверить заземление прибора и установку его в горизонтальном положении по уровню, а затем включить вилку штепсельного разъема в электросеть переменного тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц.
     
     3.2. Подготовка образцов обуви к испытанию
     
     3.2.1. Перед проведением испытания обувь должна быть выдержана при нормальных условиях температуры и относительной влажности воздуха (=293±3 К/20±3 °С, = 60±5%) не менее 24 ч.
     
     3.2.2. В испытуемый образец закладывают каучуковый баллон, присыпанный тальком, зашнуровывают ботинок, закрепляют место соединения ботинка с площадкой баллона резиновым зажимом и устанавливают ботинок на кронштейн. Затем через имеющееся в площадке баллона отверстие заливают в баллон дистиллированную воду по ГОСТ 6709-72 до полного заполнения баллона (до верхней площадки) и закрывают баллон крышкой.
     
     3.2.3. Расположение верхней площадки баллона в обуви должно быть такое, чтобы высота ее от поверхности стельки составляла в женской обуви исходного размера (88±1) мм, а в мужской (95±1) мм, которая может быть измерена металлической линейкой, установленной в отверстии на площадке баллона.
     
     При необходимости проведения испытаний обуви других размеров высоту расположения площадки () в миллиметрах вычисляют по формуле
     

,

     
где  - метрический размер обуви.
     
     

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

     
     4.1. Испытания проводят при одной из указанных ниже фиксированных температур окружающего воздуха, поддерживаемой постоянной на протяжении всего испытания: 291,0 К (18,0 °С); 291,5 К (18,5 °С); 292,0 К (19,0 °С); 292,5 К (19,5 °С); 293,0 К (20,0 °С), 293,5 К (20,5 °С); 294,0 К (21,0 °С); 294,5 К (21,5 °С); 295,0 К (22,0 °С).
     
     4.2. Прибор настроен таким образом, что охлаждение ядра (тонкий каучуковый баллон, заполненный водой), автоматически фиксируемого прибором, происходит на 5 К. При этом температурный напор (разница между температурой ядра и окружающего воздуха) в начальный и конечный моменты испытаний всегда составляет постоянную величину: =15 К; =10 К.
     
     Например, при =293 К (20 °С) фиксированное охлаждение ядра происходит от =308 К (35 °С) до =303 К (30 °С), т.е. на 5 К (°С).
     
     Температура воды в баллоне должна быть на 1,0-1,5 К выше начальной температуры воды при испытании, т.е. в данном примере начальная температура воды в баллоне должна быть 309-309,5 К.
     
     4.3. До начала испытаний необходимо установить тумблер "Сеть" в положение "вкл.", тумблер "мешалка" в положение "руч.", тумблер "обдув" (при вынужденной конвекции) в положение "авт.", переключатель "Режим работы" на режим "охлаждение", переключатель "Температура окружающего воздуха" в положение, соответствующее температуре в помещении с возможным округлением ее до 0,5 К.
     
     4.4. Включение прибора на испытание проводят нажатием на кнопку "Пуск". В заданном интервале температур автоматически произойдет отсчет времени , в течение которого происходит охлаждение ядра на 5 К. Величина  фиксируется на счетчике "Отсчет времени" в секундах.
     
     

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

     
     5.1. Темп регулярного охлаждения () в с вычисляют по формуле
     

,

     
где  и  - натуральные логарифмы температурных напоров воды в баллоне (ядре) и окружающего воздуха в начальный () и конечный () отсчеты времени;
     
      - время от начала до окончания испытания, фиксируемое прибором на счетчике "Отсчет времени", с.
     
     При заданном в приборе начальном и конечном температурных напорах разность логарифмов имеет постоянную величину, равную 0,405:
     

.

     
     5.2. Суммарное тепловое сопротивление обуви () вычисляют по формуле
     

,

     
где  - константа ядра, равная отношению полной теплоемкости ядра к его поверхности, Дж/м·К;
     
      - коэффициент, учитывающий соотношение теплоемкости ядра и теплоемкости внешней оболочки (обуви), вычисляемый по формуле
     

,

     
где  - теплоемкость ядра, Дж/К, равная , где  и  - средняя теплоемкость и масса воды ядра;
     
      и  - средняя удельная теплоемкость и масса участков термометра, терморезистора и мешалки, находящихся в воде.
     
     Произведение  имеет постоянное значение, равное 0,034·10 Дж/К;
     
      - теплоемкость обуви, Дж/К, равная
     

,

     
где , ,  - средние удельные теплоемкости материалов верха, низа и верхней площадки баллона;

     , ,  - массы материалов верха, низа и верхней площадки;
     
      - коэффициент, представляющий собой поправку на рассеивание теплового потока через верхнюю площадку баллона, равный 0,1·10 с.
     
     Величина  изменяется в пределах от 0,95 до 0,99. Чем больше теплоемкость материала, тем меньше значение величины .
     
     5.3. Суммарное тепловое сопротивление  вычисляют как среднее арифметическое результатов двух измерений с точностью до 0,01 м·К/Вт.
     
     5.4. Пример расчета и форма записи результатов испытаний приведены в справочном приложении 1 и рекомендуемом приложении 3.
     
     

6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

     
     6.1. Перед проведением испытания необходимо проверить наличие и исправность электропроводки, исправность штепсельной вилки, розетки электрической сети, наличие заземления.
     
     6.2. Допускается устанавливать и закреплять испытуемый образец, производить ремонт только при выключенном приборе.
     
     6.3. Закончив работу на приборе, необходимо выключить переключатель "Сеть" и отключить штепсельную вилку из розетки электрической сети.
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

     
ПРИМЕР РАСЧЕТА
СУММАРНОГО ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБУВИ

     
     Испытанию подвергают мужской ботинок с верхом из юфти хромового дубления, стелька кожаная, подошва и каблук из пористой резины, клеевого метода крепления.
     
     Характеристика обуви: обувь изготовлена на колодке фасона 5А, размер 270, полнота 12.
     
     Данные испытания: =4091 с.
     
     1. Определение общей площади обуви:
     

;

 м;

 м;

 м.

     
     Значение  для размеров обуви мужской - 270 и женской - 240 определяют по табл.1 и 2 справочного приложения 2.
     
     2. Определение теплоемкости ядра:
     
     ;
     
      Дж/кг·К - средняя удельная теплоемкость воды;
     
      кг - масса воды ядра;
     
      Дж/К - теплоемкость воды в баллоне;
     
      Дж/К - постоянная теплоемкость участка термометра, терморезистора и мешалки, находящихся в воде;
     
     ;
     
      Дж/К.
     
     3. Определение величины константы ядра:
     

;   ;

 Дж/м·К.

     
     4. Определение темпа регулярного охлаждения:
     

;

;

с.

     
     5. Определение суммарного теплового сопротивления:
     

,

     
где  с - коэффициент, представляющий собой поправку на рассеивание теплового потока через верхнюю площадку баллона;
     

;

     
где  Дж/кг·К - средняя удельная теплоемкость материалов деталей верха;
     
     =0,15 кг - масса материалов верха;
     

 Дж/К

     
     =1,38 Дж/кг·К - средняя удельная теплоемкость материалов деталей низа;
     
     =0,3 кг - масса деталей низа;
     

 Дж/К;

     
     =0,6 Дж/кг·К - средняя удельная теплоемкость верхней площадки баллона;
     
     =0,025 кг - масса верхней площадки;
     

 Дж/К;  ;

 Дж/К;

;

.

     
     Коэффициент  вычислен и изменяется от 0,95 до 0,99
     

;

 м·К/Вт.

     
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

     
ТАБЛИЦЫ ЗНАЧЕНИЙ
ОТДЕЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Таблица 1

Мужская обувь, фасон колодки 5А, размер 270

     
     
Таблица 2

     
Женская обувь, размер 240, 8-я полнота

     
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

     
ФОРМА ЗАПИСИ
результатов испытания теплового сопротивления
обуви ()

     
     
     
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1981