Самодельная тепловая маска с металлическим сетчатым теплообменником.

Изобретаем идеальную Тепловую маску.

Сначала как и при любых работах надо :

1 - Оглядеться вокруг что было изобретено.

2 - Задать технические характеристики:
Параметры теплобмена. температура и объем сменного воздуха.
Материал из которого изготавливается маска.
Материал из которого изготавливается теплообменник.

viewtopic.php?f=48&t=18770
Тепловая маска с рекуператором , защита легких от холода.

Самодельная тепловая маска.

Просматривая патенты и выпускаемые изделия выбираем наиболее выигрышные решения.

1 - Простой теплообменник.
2 - Теплообменник -рекуператор.
3 - Теплообменник - с электронагревом , уж если лунки сверлят шуруповертами то и для нагрева хватит , на случай можно запасной взять.
4 - Маска от респиратора и трубка под одеждой для подогрева воздуха теплом тела.

Если чего забыл или не хватает информации на сегодня добавлю.

Самодельная тепловая маска.

При использовании-разработке изделия все патенты которым уже более 25 лет от даты оформления можно использовать без отчислений автору.

Внутренняя температура тела человека (ядра) постоянна благодаря регулированию интенсивности теплопродукции.
Процесс отдачи тепла организмом человека:
- радиацией (излучением) – 43 - 50 %;
- конвекцией (перемещением) – 25 - 30 %;
- испарением с поверхности кожи и легких – 23 - 29 %;
- нагрев пищи – 1 - 2 %;
- нагрев воздуха в легких – 1 – 1,5 %;
- потеря тепла с выделениями - менее 1 %.;

А.И.Бекетов Температуру выдыхаемого воздуха рекомендуется принимать в зависимости от температуры вдыхаемого воздуха.

Температура окружающего воздуха. --- Температура выдыхаемого воздуха.
26 и выше ------------------------------- --- 35 - 37
10 - 25 --------------------------------------- 32 - 35
Ниже 10 ------------------------------------- 27 - 32

Взрослый человек делает 15-20 дыханий в минуту. Но этот парметр не влияет на работу теплобменника.

В состоянии покоя у взрослого человека дыхательный объем составляет 300-800 мл (15-20% от величины жизненного обьема легких.

При усиленной работе , спорте и пр. дыхательный объем воздуха увеличивается но при этом увеличивается внутреннее выделение тепла , поэтому остановимся на МАХ - 800 мл

Необходимо учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы) При дыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной системе человека подсоединяется дополнительное мертвое пространство и несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.

Самодельная тепловая маска.

Объем вдыхаемого воздуха. Vлв = 0,004 м3/с - 4 литра/сек. для тяжелой работы.
Плотность вдыхаемого воздуха свд = 1,2 кг/м3.
Удельная теплоемкость выдыхаемого воздуха принять Ср = 1,2 Дж/(кг ? °С).
Температура выдыхаемого воздуха и температуру вдыхаемого воздуха принять равными соответственно tвыд = 37 °С, tвд = - 35 °С.
QВ =VлвсвдCр(tвыд ? tвд)
QВ =0,004*1,2*1,2*(37-(-35))= 0,006*72= 0,432 Вт.
QВ =0,432 Вт.
Теплота выделяемая с воздухом, зависит от физической нагрузки, влажности и температуры окружающего воздуха. Чем больше нагрузка и ниже температура , тем больше отдается тепла с выдыхаемым воздухом.

Для тяжелой работы QB = 0.004*1.2*1.2 (32-(-20))=0.00576*52=0.29952 Вт.
Для нормальной работы QB = 0.0008*1.2*1.2 (32-(-20))= 0.0599 Вт.
Если взять по МИН 27 гр.ц. QB = 0.0008*1.2*1.2 (27-(-20))= 0.05414 Вт.

Ниже 10 град цельс.температура выдыхаемого воздуха - 27 - 32

Самодельная тепловая маска.

Изобретаем идеальную Тепловую маску.

Выбираем материал теплообменника. Нужно учитывать следующие параметры:
- Теплопроводность
- Теплоемкость
Характеристики даются для чистых металлов поэтому в купленных-найденных металлах показатели могут заметно отличаться.

Теплопроводность 1 - место серебро - 418.7 ; 2 - место медь - 389.6 ; 3 - алюминий 209 ; 4 - Латунь - 85.5 По другому справочнику 102-106 поэтому для серьезных расчетов надо проверять внимательно. Все цифры. 5 - нерж. сталь 12Х18Н10т - 15

Удельная теплоемкость 1 - место алюминий - 920 ; 2 - нержавеющая сталь - 462 ; 3- медь - 400 ; 4 - место Латунь - 400 , по другому справочнику 370 ; 5 - серебро -250

12Х18Н10Т - нерж. сталь слишком маленькая теплопроводность ставит под большое сомнение ее использование. Ведь тогда придется делать теплообменник со слишком тонкими стенками.

Алюминий - средняя теплопроводность и рекордная теплоемкость. Некоторые марки быстро корродирует во влажной среде.

Медь - лучше всего подходит но нужна гальваника чтобы не окислялась поверхность.

Серебро - рекордная теплопроводность но средняя теплоемкость.

Резерв.

Самодельная тепловая маска с теплообменником.

К качестве теплообменника взята латунная сетка из проволоки 0.25 мм. сложено 4 слоя с прокладкой медной проволоки 1 мм. чтобы обеспечить зазор между ними.

Сама маска выклеена по лицу технологией папье-маше на ПВА.
После поверх наклеено 2 слоя стеклоткани 0.1 мм.
Теплообменник сделан по аналогии папье-маше из картона и газеты на ПВА.
На переднюю поверхность теплообменника приклеена вспененная резина , при опробывании -18 градусов чтобы не пугать народ маска закрыта шарфом. Резинка постоянно залипала как обратный клапан , пришлось подложить прокладку.
После прогулки 30 минут на сетке теплообменника видна вода таким образом конденсат присутствует но это и не удивительно.
Сопротивление дыханию никакого от слова совсем.
Замечание выяснившееся после изготовления при "снятии" копии маски с лица не чтено что крылья носа при активном дыхании раскрываются , а маска "снималась" с лица в спокойных условиях поэтому носом полноценно дышать не получалось.

Видео об изготовлении:
0-6.18 мин теплообменник.
6.18 - 17.01 папье-маше.
17.01-42.49 выклейка маски стеклопластика.
42.49 - 50.34 разбор полетов.

https://www.youtube.com/watch?v=f1XWEXf4rnQ
Самодельная тепловая маска с теплообменником для защиты от холода.

Тепловая маска самодельная 2019 г.

Самодельная тепловая маска с сетчатым теплообменником.

Картонная трубка подрезана заподлицо , теплообменник "положен" на саму маску.

При использовании после 30 мин. при -15 градусов кожа под маской отпотевает , сама маска подмокает и после высыхания немного потеряла форму. Перед использованием надо грунтовать и красить.