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水下低温对潜水员的影响.热传递的概念
物质的分子运动所产生的能量,叫热能,简称热。热与温度密切相关,但是具有相同温度的物质所含
的热能并不一定相等。所以热和温度是不同的概念。
热的单位是J。
质量为 北g 的物质,温度升高 1C度所需要的热量,叫该物质的比热。比热的单位是J/ Ckg ? C).
气体与固体和液体不同,由于它的分子间距离较大,所以吸热时,体积和压强都会明显增大。因此对
气体比热影响较大,在研究气体的比热时,必须分别从压强和体积中,取其一个为恒量,另一个为交量来
研宄。压强不变时叫等压比热,体积不变时叫等容比热。等压比热大于等容比热。例如:空气的等压比热
为 1005 J/(kg ? C),等容比热为 712 J(kg ?C)。各种气体的比热见表2-3。
常用气体的比热 J/(kg.C)
X22-3
气结名豬
等乐比$
1 005
eC
921
X
1 047
14 277
气
$ 234
一餐化碳
837
一氧化欢
1 047
大滋义
1 842
* * H. 19
712
670
754
10 090
3 140
628
754
1382
热能可以从一个物体传递到另一个物体上,这个过程就叫热传递。
热传递有三种方式:传导、对流和辐射。
通过物体直接接触来传递热量的方式叫传导。
通过被加热流体(气体、液体)的远动来传递热量的方式叫对流。
通过电磁波传递热量的方式叫热辐射。
物质的热传导性能通常用导热系数来装示。
导热系数小,则热传导性能差,保温性能好:导热系数大
则热传导性能好,保温性能差。气体的导热系数见花 2-4。
勞用气答的导热系效
裘2-4
华名務
0O时的导热系数 w/(m-C)
3:
0.022 3
M
0.023 3
*
0.022 8
匀
0.157 9
気
"
0.132 1
二氧化改
0.013 7
O5
1.02
7.12
6.23
0.61
物质的热传逆性能与其密度成正比,密度越大,单位时间内传逆的热量越多。二、水下低温对潜水员的影响
潜水员在寒冷的水中作业时,将通过传导和对流的方式散失大量的热量。由于水的导热系数比空气大
得多,故潜水员主要通过传导方式散失热量。
潜水员感到舒适的水温下限约为 21°C。低于这个温度时,潜
水员会感到寒冷,此时,仅穿游泳服的潜水员向水中的散热超过自身体内的热代偿。受冷的潜水员不可能
有效地工作,思维也会受到影响,并且易诱发减压病,严重时甚至会冻僵致死。潜水服所用材料为导热系
数低的热的不导体,穿着潜水服可保持潜水员的体温。在寒冷的水中长时间作业时常需要使用较厚的潜水
服、干式潜水服或热水服,不同水温对潜水的影响和防寒要求见图 2-4。
图2-4 不同水温对潜水的彩响和防寒要求图
因为气体的热传递性能与它的密度成正比,所以随者水深的增加,水压力增大,通过气体绝热屏障的
散热和通过呼吸向四周环境的敢热会明显增加,如果呼吸的是高导热系数的氢氧混合气(导热系数为空气
的 6倍),散热将更多。
呼吸氦氧混合气时,在0.IMPa 时,仅呼吸散热一项就占身体产热量的 10%,,0.7MPa
时,增加至 28%,2.1MPa 时,达到 50%。同时随着水深的增加,水压力将潜水服压缩,潜水服密度变大,
其绝热保暖功能大幅下降。例如一件普通的湿式潜水服在 50m 水深时,其绝热保温能力仅相当手 10m 水
深时的 40%。在上达情况下,仅依靠普通潜水服不能保持体温,必领向身体表面和呼吸气体补充一定的热
量,比如可以穿着热水服和对呼吸气体加热等。


潜水装具的诞生
港水装具,是潜水员潜水时为适应水下环境佩戴的全部器材之统称,通常包括水下呼吸器、港水服和
潜水附属器材。1837 年,英四人賽布首次试制成功具有现代通风式特征的港水装具,开创了采用装具潜水
技术的新纪元()。该装具因重量钱大,故又称为重潜水装具,简称重
装。它的金属头盔与潜水服连为一体,新鲜的压缩空气从水面通过供气软管
进入头盔,头盔上的排气阀把混有呼出气的多余气体排入水中。
这种装具的
特点是呼吸省力、保暖性好水下抗流能力强,潜水员在水下可完成许多难度
较大的作业。所以,通风式重装的诞生,为产业潜水的发展创造了条件。
一个多世纪以来,各国对重装作了不少改进,其中主要是两点:一是头
盔上的自动排气阀取代了人工操作的排气阀:二是增加了一套应急供气装置。
国内的 TF88 型重装与仍在使用的 TF12、TF3 型两种重装相比,就多了这两个
功能。这些功能对于防止潜水员“放漂” 和室息事故的发生都具有重要的意
义。
目前,在潜水技术较发达的 ,传统的通风式重装己逐步被轻潜水装
具(简称轻装)所取代。轻装与重装不同,它的水下呼吸器与潜水服在结构
上是分开的。轻装的潜水服内没有气垫(如湿式潜水服),或者气垫容量很小
<如干式潜水服),在水下接近零浮力,所以,潜水员在水下机动性较好。
通风式落水裝具
外,轻装的供气方式也与重装不同,它以按需供气为主,即吸气时供气,呼
气时停止供气。所以,可节省约50%的气体消耗。
轻装按呼吸气源不同,可分为自携式和水面供气式(也称管供式)两种。自携式潜水装具诞生于 20
世纪初期,它的气源由潜水员自身携带,其优点是使潜水员摆脱了脐带的牵制,在水下获得了更大的自由
(图1-5)。这种装具从20 世纪 40年代以来,在娱乐潜水和科教潜水中得到了广泛的应用,并且随着装具
的改进和潜水知识的普及,参加潜水的人数愈来愈多。
如今,人们习惯上把使用这种装具的潜水,按装具
英文名称缩写的音译,直称其为 “斯库巴”潜水。这种装具的不足是水面监护比较困难。近年来推出的无
绳水下通话器,较好地解决了自携式潜水员的通话联系问题。国外,自携式
潜水装具的品种很多,国内主要有 69-11(量)和 69-4(咬嘴)等型号
在产业潜水中用得较多的轻装是水面供气需供式潜水装具(图 1-6)。
这类装具与自携式装具相比,主要特点是供气充足,通话联络方便。潜水员
所需的呼吸气体除了可直接从水面供给之外,还可从水面通过潜水钟脐带、
潜水钟配气盘和潜水员脐带供给。后者更为,但主要用于大深度潜水的
场合。国内的 M2-300(面畢)型和 1z-300(头盔)型装具均属水面供气需
供式潜水装具。
随着产业潜水的迅速发展,症状为关节
疼痛、呼吸困难、头晕、瘫痪,甚至死亡的
潜水减压病相继出现。直到 1890年,加压
舱技术的应用,才使许多病例得到了医治。
20 世纪初,何尔登等人提出了科学的潜水滅
压理论。它对减压病的发生,保证潜水
员的起了重大的作用,并为承压潜水技
术的进一步发展奠定了基础。
图1-5 自灣式潜式装具
使用压缩空气作为呼吸介质,其深
度英国规定为 50m 以浅,我国、美国和前苏联则均规定为 60m 以浅。如果
采用直接从水面供气,由于水中波浪和海流的影响,潜水员上升减压过程
中难以控制其深度,所以为了提高性,采用轻潜水装具,潜水深度超
过40m,有的 规定应与开式潜水钟《简称开式钟)配合使用。开式钟
既可在水中舒适地上下运送潜水 员,又可作一个带有呼吸气体的水下
图1-6 水面供气式潜水装具
庇护所。开式钟的 作业深度 100 m 左右,所以,不仅空气潜水可
用,混合气潜水也可配套使用。



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