Сергей Смолицкий
Искусственный Интеллект
(243445)
17 лет назад
Количество воздуха, перекачиваемое человеческими легкими за одну минуту в технике (и не только в ней) называется легочной вентиляцией. Эта величина меняется в довольно широких пределах. Она зависит как от физических и физиологических свойств конкретного индивидуума, так и от вида его деятельность. Обычно при рассчетах систем жизнеобеспечения принимают, что в состоянии покоя легочная вентиляция равна 6 л/мин, при легкой физической нагрузке - ок. 20 л/мин, а при тяжелой работе - 60 и более л/мин.
Так что, если я правильно понял Ваш вопрос, то через легкие человека за сутки будут перекачаны 8,6-16,0 куб. м воздуха (если на нем не пахали) .
Если же человек сидит в невентилируемом помещении, то это совсем другая задачка, тоже легко решаемая. В стандартном виде формула пребывания людей в замкнутой камере без вентиляции обычно определяет время, которое они могут там просидеть, и имеет следующий вид:
T=[(V-0,08*n)*(Kд-K)]:M*n (эх, неудобно формулы в почте писать) . Здесь Т - допустимое время пребывания в камере, час. , V - объем камеры, л, n - число людей в камере, Кд - допустимая концентрация углекислого газа, л/л, К - начальная концентрация углекислого газа перед закрытием камеры, л/л, М - среднее выделение углекислого газа одним человеком в камере, л/час. Так как перед нами стоит другая задача - определить необходимый объем камеры при известном времени нахождения в ней, мы эту формулу преобразуем и получим:
V=(T*M+0,08Кд-0,08K):(Кд-К)
Дальше подставляем параметры.
Вы написали, что необходимое время - одни сутки, значит Т=24; Выделение углекислого газа, если человек сидит там сутки и не занимается подготовкой к боксерскому поединку за звание чемпиона мира, думаю, можно принять среднесуточным, то есть 30л/час (если больше - подставьте нужное; меньше вряд ли) . Кд, то есть допустимая концентрация углекислого газа. Здесь большое поле для фантазии. Кто сидит - молодые здоровые лбы или люди болезненные и хилые? Дети? Старики? В общем, если режим щадящий, то эту величину никак нельзя делать больше 0,5%, а если молодые здоровяки, которые возможную легкую головную боль перенесут шутя, то ничего страшного и при 1% за сутки не случится. Да, кстати, Вы пишите о гипоксии, так это именно нехватка кислорода, кислородное голодание. Мы же расчет ведем по углекислому газу, так что возможное неприятное состояние будет называться гиперкопния, то есть избыток СО2.
Так вот, Кд принимаем в пределах 0,005-0,01, то есть - от полупроцента до процента. Ну, а К известно, если воздух не загазован, то это 0,03%, то есть 0,0003.
Если подставим и округлим, то в итоге получим необходимый объем камеры для одного человека от 72000 до 144000 литров, или от 72 до 144 кубометров. Разница, естественно, получается из-за того, что допустимую концентрацию мы считали в пределах 0,5-1%. В объеме 72 куба за сутки один организм надышит примерно до процента, в 144 - до полупроцента.
Вообще же хочу сказать, что такие эксперименты лучше все же проводить, имея в камере газоанализаторы на кислород и углекислый газ. Если приборы достать сложно, можно хотя бы купить стеклянные трубочки для экспресс-анализа и делать его через каждый час. Дело в том, что иногда попадаются отдельные идивидуумы, жрущие кислород (и, соответственно, выделяющие углекислоту) в очень больших количествах. У нас, например, есть один такой (я работаю на подводных аппаратах "Мир"), у него газообмен примерно в два раза выше, чем у нормальных людей. Далее - в этом объеме категорически нельзя курить, и если будете сажать курильщика, лучше ему за сутки воздержаться от курения, иначе окись углерода надышит, а это похуже, чем СО2. Ну и лучше всего, конечно, организовать в замкнутом объеме какую-нибудь простенькую системку жизнеобеспечения. Тогда хоть в трех кубометрах неделю сиди - было бы что пить-есть.
~ТравмА~Гений (99108)
17 лет назад
..да, именно это я и имею ввиду..спасибо за подробное объяснение такого разброса в показателях ответивших, все считают по-разному..
..а ведь ещё существует жизненная ёмкость лёгких..
Алексей ШумковУченик (197)
7 лет назад
Ошибка в первой формуле (V-0,08*n), если V объём в литрах и n кол-во человек, то 0,08 - это, как я полагаю, объём одного человека в м. куб., человек своим присутствием уменьшает полезный объём камеры; то есть должно быть (V-80*n).
Леонид Б.Ученик (109)
7 лет назад
Спасибо! Хотел узнать сколько человек ( количество) может находиться в спальне всю ночь с закрытыми дверями.
Мирослав fon Butterfly
Гуру
(4209)
17 лет назад
Вот есть инфа о потребностях космонавтов:
"Известно, что для одного человека на космическом корабле в течение одних суток требуется минимум около 700 граммов продуктов питания, 2,5 литра питьевой воды, 800 граммов кислорода и около 5,5 литра санитарно-бытовой воды. Если экипаж космического корабля будет состоять из трех человек, то при полете в течение года общий вес запасов системы жизнеобеспечения составит более 11 тонн. "
800 грамм кислорода - это где-то 560 л при н. у. Или 2800 - воздуха. Но это при условии полного потребления. А 16 вдохов/мин, да 2 литра/вдох, да 1440 мин/сутки - 46 кубов (46 080 л) .
Ещё - нормы на убежища (без вентиляции, т. е. , ящики) - 2 кубометра на человека в час. 48 000 л в сутки.
Сергей СмолицкийИскусственный Интеллект (243445)
17 лет назад
Если заставить человека прогнать через свои легкие 46 кубов за сутки, он может не дожить до их конца. То, что Вы пишите 16х2=32 л/мин - это расход при работе средней тяжести. Так пахать, не отдыхая, человек не в состоянии, он не машина.
Обычно считают в покое 5-6 л/мин
Легкая работа 20 л/мин
Средняя работа 30-40 л/мин
Тяжелая работа 60 и более л/мин.
А при расчетах расхода кислорода принято считать среднесуточное потребление ок. 0,5 л/мин.
Мирослав fon ButterflyГуру (4209)
17 лет назад
Да уже в курсах...
"Кол-во воздуха, вентилирующее лёгкие в 1 мин, наз. минутным объёмом дыхания (МОД). МОД равен произведению дыхательного объёма на частоту Д. (число дыхат. движений в 1 мин, равное у человека примерно 15-18) и составляет у взрослого человека в покое 5-8 л/мин."
В покое - 8, при пахании - 60. Я вообще на пальцАх считал, навскидку...
Арахна, а кислород в воздух я переводил весьма точно - молярная масса 32 г/моль, молярный объём 22,4 л/моль, итого (800/32)=25 моль*22,4=560 л. Объёмное содержание кислорода в воздухе - 21%, 560/0,21=2 667, ошибка 5%... Я, кстати, даже Калк не влючал сначала...
Мирослав fon ButterflyГуру (4209)
17 лет назад
Да уже в курсах...
"Кол-во воздуха, вентилирующее лёгкие в 1 мин, наз. минутным объёмом дыхания (МОД). МОД равен произведению дыхательного объёма на частоту Д. (число дыхат. движений в 1 мин, равное у человека примерно 15-18) и составляет у взрослого человека в покое 5-8 л/мин."
В покое - 8, при пахании - 60. Я вообще на пальцАх считал, навскидку...
Арахна, а кислород в воздух я переводил весьма точно - молярная масса 32 г/моль, молярный объём 22,4 л/моль, итого (800/32)=25 моль*22,4=560 л. Объёмное содержание кислорода в воздухе - 21%, 560/0,21=2 667, ошибка 5%... Я, кстати, даже Калк не влючал сначала...
~ТравмА~Гений (99108)
17 лет назад
..ребята, вы не забывайте ещё один такой фактор - при вдохе рсходуются не все 21% кислорода из воздуха, а только около 1%, остальное выходит при выдохе..это как-то влияет на приведённые расчёты?
Сергей СмолицкийИскусственный Интеллект (243445)
17 лет назад
Арахне. Тот расчет, который я приводил, исходит из того, что воздух проходит через легкие однократно (как в акваланге: вдохнул - выдохнул - и привет, выдох ушел в пузыри). Это еще называется обеспечение дыхания по открытой схеме. Если же Вы вдыхаете и выдыхаете в один и тот же объем (комната, космический аппарат, подводная лодка и т.д.), то нужно рассчитывать не воздух, потребный для дыхания, а воздух, потребный для вентиляции помещения. Давно установлено (если хотите, можете проверить), что этот расчет нужно проводить не по концентрации кислорода (гипоксии), а по концентрации углекислого газа, так как по кислороду вполне допустимо снижение его концентрации до 20 и даже до 19% (нормально 20,8%), а вот повышение СО2 до 1-1,5 % - это уже атас. Расход воздуха на вентиляцию нужно считать, исходя из уравнения Q=M:(Kд - Кп), где Q - объемный расход подаваемого на вентиляцию газа , л/мин., М - выделение углекислого газа, л/мин., Кд - допустимая концентрация углекислого газа в вентилируемо
Мирослав fon ButterflyГуру (4209)
17 лет назад
Цитата:
"давайте предположим, что речь идёт о герметично замкнутом пространстве, в котором человек должен прожить сутки..так вот, каким должен быть объём этого пространства, наполненного ОБЫЧНЫМ воздухом при н.у., чтоб не возникло проблемы гипоксии "
Вот и я о том же. Книга, кажется, военврача Каракчиева "Военная токсикология", там военные нормы на объём НЕВЕНТИЛИРУЕМЫХ убежищ (гермо-объём) - 2 КУБОМЕТРА НА ЧЕЛОВЕКА В ЧАС. Ну, в мирное время можно больше, а с другой стороны - гермо-объём суть уже экстрим. Но, ИМХО, это и есть требуемый ответ. Кстати, и выходит - 2*24=48 кубов/сутки. Типа, каждый литр вдыхать по разу! :-)
Но если в покое (лежать), то 8 л/мин * 1440 мин/сутки = 11, 5 куба/сутки. Не трепыхайся, и вчетверо дольше протянешь!
~ТравмА~Гений (99108)
17 лет назад
..Мирослав, спасибо вам за ответ, в котором развернулась ткая дискуссия!!
..была бы у меня возможность выбрать 2 лучших ответа - ваш твет был бы среди них..но - увы..
Николай Маринов
Знаток
(278)
7 лет назад
Количество воздуха, перекачиваемое человеческими легкими за одну минуту в технике (и не только в ней) называется легочной вентиляцией. Эта величина меняется в довольно широких пределах. Она зависит как от физических и физиологических свойств конкретного индивидуума, так и от вида его деятельность. Обычно при рассчетах систем жизнеобеспечения принимают, что в состоянии покоя легочная вентиляция равна 6 л/мин, при легкой физической нагрузке - ок. 20 л/мин, а при тяжелой работе - 60 и более л/мин.
Так что, если я правильно понял Ваш вопрос, то через легкие человека за сутки будут перекачаны 8,6-16,0 куб. м воздуха (если на нем не пахали) .
Если же человек сидит в невентилируемом помещении, то это совсем другая задачка, тоже легко решаемая. В стандартном виде формула пребывания людей в замкнутой камере без вентиляции обычно определяет время, которое они могут там просидеть, и имеет следующий вид:
T=[(V-0,08*n)*(Kд-K)]:M*n (эх, неудобно формулы в почте писать) . Здесь Т - допустимое время пребывания в камере, час. , V - объем камеры, л, n - число людей в камере, Кд - допустимая концентрация углекислого газа, л/л, К - начальная концентрация углекислого газа перед закрытием камеры, л/л, М - среднее выделение углекислого газа одним человеком в камере, л/час. Так как перед нами стоит другая задача - определить необходимый объем камеры при известном времени нахождения в ней, мы эту формулу преобразуем и получим:
V=(T*M+0,08Кд-0,08K):(Кд-К)
Дальше подставляем параметры.
Вы написали, что необходимое время - одни сутки, значит Т=24; Выделение углекислого газа, если человек сидит там сутки и не занимается подготовкой к боксерскому поединку за звание чемпиона мира, думаю, можно принять среднесуточным, то есть 30л/час (если больше - подставьте нужное; меньше вряд ли) . Кд, то есть допустимая концентрация углекислого газа. Здесь большое поле для фантазии. Кто сидит - молодые здоровые лбы или люди болезненные и хилые? Дети? Старики? В общем, если режим щадящий, то эту величину никак нельзя делать больше 0,5%, а если молодые здоровяки, которые возможную легкую головную боль перенесут шутя, то ничего страшного и при 1% за сутки не случится. Да, кстати, Вы пишите о гипоксии, так это именно нехватка кислорода, кислородное голодание. Мы же расчет ведем по углекислому газу, так что возможное неприятное состояние будет называться гиперкопния, то есть избыток СО2.
Так вот, Кд принимаем в пределах 0,005-0,01, то есть - от полупроцента до процента. Ну, а К известно, если воздух не загазован, то это 0,03%, то есть 0,0003.
Если подставим и округлим, то в итоге получим необходимый объем камеры для одного человека от 72000 до 144000 литров, или от 72 до 144 кубометров. Разница, естественно, получается из-за того, что допустимую концентрацию мы считали в пределах 0,5-1%. В объеме 72 куба за сутки один организм надышит примерно до процента, в 144 - до полупроцента.
Вообще же хочу сказать, что такие эксперименты лучше все же проводить, имея в камере газоанализаторы на кислород и углекислый газ. Если приборы достать сложно, можно хотя бы купить стеклянные трубочки для экспресс-анализа и делать его через каждый час. Дело в том, что иногда попадаются отдельные идивидуумы, жрущие кислород (и, соответственно, выделяющие углекислоту) в очень больших количествах. У нас, например, есть один такой (я работаю на подводных аппаратах "Мир"), у него газообмен примерно в два раза выше, чем у нормальных людей. Далее - в этом объеме категорически нельзя курить, и если будете сажать курильщика, лучше ему за сутки воздержаться от курения, иначе окись углерода надышит, а это похуже, чем СО2. Ну и лучше всего, конечно, организовать в замкнутом объеме какую-нибудь простенькую системку жизнеобеспечения. Тогда хоть в трех кубометрах неделю сиди - было бы что пить-есть.