热习服训练对高温工作场所员工环境适应性的影响

为提高高温工作场所员工对环境的适应性,建立人工环境舱模拟高温环境进行热习服训练。以16名健康的男性大学生为样本,在环境舱内通过跑步来模拟正常的生产工作,测量样本对高温环境的适应性,并通过配对样本t检验的方法分析热习服训练的效果;运用方差分析温度和相对湿度对热习服训练效果的影响;基于环境适应性改善的标准得到热习服训练效果形成天数。结果表明:热习服训练对提高员工环境适应性的效果是显著的;热习服训练的温度和相对湿度均对员工环境适应性的改善有显著影响,且温度的影响更大;在温度36~38℃,相对湿度50%~70%的训练条件下,热习服训练效果形成所需时间约为10天。     

高温户外环境电网作业人员热应激预测评价*

为了预测分析户外高温环境下电网作业人员热安全风险,采用预测热应激（Predicted Heat Strain,PHS）模型,考虑人体基础代谢率个体差异性和人体移动与风速对服装热阻和湿阻的影响,应用改进后的预测热应激模型对多种户外高温作业环境工况和不同劳动强度下电网作业人员的核心体温、出汗量等生理参数和最大允许暴露时长进行计算分析。结果表明:在户外高温环境中,随着环境温度、相对湿度和新陈代谢率的升高,电网作业人员的核心体温也随之升高,湿热环境中风速的增加会加剧电网作业人员的热应激;当电网作业人员从事代谢率为240 W/m2高劳动强度工作时,可接受的最大工作时长相比代谢率为190 W/m2中度劳动强度工作时长减小50%以上。研究结果可为电网公司夏季户外工作组织策略制定和作业人员热安全防护提供参考支持。     

矿用通风服对人体热生理反应的影响试验研究

为明确矿用通风服对人体热生理的影响效果,探究不同环境温度、人体劳动强度、矿用通风服管路结构及通风量与人体热生理反应的关系,基于人工环境试验舱以及试验测量仪器,开展真人受训试验,收集记录试验数据,分析在36种不同工况下3种不同管路结构矿用通风服的人体热生理变化情况,结合双变量相关分析功能,寻求3种管路结构下不同环境温度、服装通风量、劳动强度3因素与人体热生理之间的相关性。结果表明：3种通风服衣内微空间的风量分布均匀性为横向型>混合型>竖向型。针对整体效果而言,在同一工况下,管路结构影响显著程度由高到低依次为横向型、混合型和竖向型;环境温度主要影响平均皮肤温度与心率,通风量主要影响收缩压与舒张压,劳动强度主要影响出汗量。     

夏季穿着医用防护服人员热应激模拟

为降低夏季医护人员长时间穿着医用防护服带来的健康风险,选取标准中国男性人体作为研究对象,利用预测热应变(PHS)模型、热应变决策辅助(HSDA)系统和Fiala体温调节模型3种经典人体热应变模型,模拟人体穿着医用防护服时在夏季不同环境工况下的核心温度和出汗率,进而确定不同环境工况下的推荐补水量和安全工作时间。结果表明：环境参数对生理应激影响显著,不同环境下核心温度最大差值为11.17℃,出汗率最大差值为6 592 g/h;环境温度每增大1℃,相对湿度每升高1%,安全时间平均缩短5.9和0.89 min;环境温度36和40℃时,安全时间仅为88～124和75～100 min; 3种模型在低温低湿时预测结果相对接近,在高温高湿时预测结果存在明显差距,核心温度预测差值最大为7.55℃,平均出汗率预测差值最大为5 654.35 g/h。     

夏季人体皮肤湿润度水平对热应激响应的研究

为了研究夏季室内高温、高湿环境下皮肤湿润度水平与人体热应激响应的关系,特邀40名在校大学生配合试验,于2010年和2011年的7—8月在重庆大学三峡库区生态环境实验中心进行了相关研究。通过测试不同工况下的皮肤湿润度,研究了人体局部和整体的出汗感,并结合室内环境热感觉和热舒适心理测试,分析了人体的热应激水平。结果表明:额头、胸口、背部为人体出汗较敏感部位,三者共占出汗感增幅的80%以上,对整体出汗感影响最大;在中性偏热环境下,相对湿度对皮肤湿润度的影响大于温度,且皮肤湿润度与整体出汗感呈线性关系;中性热舒适温度比中性热感觉温度高0.5℃,皮肤湿润度对热感觉的影响大于对热舒适的影响。     

户外高温环境建筑工人热应激预测分析评价

为了对户外高温环境下建筑工人热应激水平进行预测分析,本文采用预测热应激模型,综合考虑环境因素与人员生理、服装和作业强度等参数的影响,并以重庆市沙坪坝区建筑工人为例,研究了高温环境下风速和空气湿度对建筑工人核心温度的影响。结合分析结果知,可在空气湿度大于50%的环境下,适当降低作业人员工作强度,或风速小于3 m/s时,适当提高风速来改善高温环境下建筑工人热应激状态。研究内容对户外建筑施工单位在高温天气合理安排工作具有参考意义。     

高温环境下不同体力劳动强度对心血管负荷指数影响研究

基于心率变化的心血管负荷指数作为评估人体疲劳程度的指标之一,得到国内外专家学者的广泛研究。为进一步研究高温环境下不同体力劳动强度对心血管负荷指数的影响,探讨高温作业下不同劳动强度人体疲劳程度的变化,分析出不同温度下人体可接受的体力劳动强度。通过采用实验仓模拟不同的高温环境,以心血管负荷指数(%CVL)作为人体疲劳程度的分级指标,最终得到了高温环境下从事不同体力劳动强度的心血管负荷指数回归方程,以及不同高温环境下人体可承受能力下可进行的体力劳动强度,为高温环境劳动者制定合理和健康的作业安排提供科学依据。     

持续高温天气人体生理应激累积效应量化研究

为量化持续高温天气对人体生理应激的累积效应,基于现场试验测量方法,选取10名健康大学生作为被试,以连续3天室外日最高温度≥35℃的天气为持续高温工况,测量被试在室内非空调环境下的生理参数;采用配对T检验方法分析生理参数随持续高温天数的变化,以验证累积效应是否存在;利用温度修正模型对3个连续高温日的室外日最高温进行修正,量化生理应激的累积效应。结果表明:持续高温天气对收缩压、直肠温度和平均皮肤温度存在不利的累积效应;高温第2日对第3日的累积效应系数高温第1日对第3日的累积效应系数;累积效应系数的排序为平均皮肤温度收缩压直肠温度。     

热湿环境下矿工注意力对应急决策影响的脑电研究

为探讨不同热湿环境下矿工注意力对应急决策的影响，模拟了4种不同工况环境，召集了11名被试，运用认知神经科学方法共进行了44次脑电图记录。结果表明，体感温度在26～36℃被试可以保持较高的注意力水平，能够针对突发事件迅速且正确地做出决策。随着温湿度的升高，α波的平均功率不断增加，β波在工况三达到峰值后减小，脑地形图中β波在工况三占比最大；注意力水平(P(SMR+Middle β)/P(θ))随温湿度的增加而降低，工况三时注意力水平最高，工况四时与其相比降低了69.6%。相关性分析显示，温湿度与任务完成时间存在高度正相关关系。对热湿环境下矿工的应急决策研究能够为深井采矿工人的安全和保护提供参考，降低决策失误造成的损失，为煤矿企业的安全管理工作提供科学依据。     

无砟轨道下沥青混凝土层与支承层层间关系研究

为研究温度荷载下全断面铺设沥青混凝土层与无砟轨道支承层之间的层间关系及破坏过程,首先采用基于表面的黏聚力模型(CZM)描述沥青混凝土层与支承层的层间关系,分析不同温度、不同支承层长度下二者的层间相互作用;然后分析低温条件降温工况(最不利工况)下,沥青混凝土层与支承层的层间破坏全过程。结果表明:沥青混凝土层与支承层层间剪应力在端部最大,向内逐渐减小;最不利工况下沥青混凝土层与支承层的层间剪应力最大;支承层长度的增加使其与沥青混凝土层的层间剪应力增大,发生层间破坏的可能性增大;沥青混凝土层与支承层的层间损伤及破坏先从板端位置开始,随着温度降低,破坏范围逐渐向内扩展。     

城市道路环境中驾驶人应激反应能力研究

为预防驾驶人在城市道路行车时因应激反应失误而引发交通事故,基于动力定型理论,开发驾驶人应激反应训练系统并进行仿真试验研究。试验选用30名被试人员分别在3个城市道路中典型应激交通场景下进行,运用MP150实时记录被试人员的心率参数,运用对数回归和相关性分析,研究应激反应能力与训练次数间的定量关系。研究结果表明,随着训练次数增加,驾驶人应激反应能力增强。驾驶人经过标准规定次数的训练,即可减缓应激状态下的心理紧张,提高应激反应准确性和速度。设计的系统及建立的训练次数标准,满足驾驶人应激反应能力训练需求,可增强驾驶人应激能力,减少此类交通事故发生。     

火灾环境下钢结构力学响应行为研究回溯与前瞻

火灾环境下高温对结构钢材的力学性能具有显著的不利影响.通常钢材在200～400℃的温度下力学性能开始下降,在800℃以上几乎丧失所有的强度.火灾环境下的钢结构力学响应行为是钢结构抗火设计的前提.为了展示火灾环境下钢结构的力学响应研究的清晰脉络,首先综述了火灾环境工况加载、钢结构升温规律的研究文献,然后从钢的耐火性能分析开始,评述了钢结构形式对耐火性能的影响和热作用下的结构变形研究.研究表明:若采用ISO 834标准升温曲线作为热加载方式,钢结构的升温规律和力学响应行为与真实火灾场景下相比差异显著,在标准火下钢的抗火时间更长;钢结构在火灾环境下的热应变随温度升高而增大,最终导致屈曲和过度挠度;当温度超过400℃时,高温蠕变会加速结构的失效;试验和数值模拟方法能很好地预测钢结构在真实火灾环境下的温升规律;较为真实地表征钢结构的不均匀力学响应行为,首先需要加载真实的火灾工况,同时要充分考虑钢结构形式,并耦合运用工程热物理、力学相关工具和方法;钢附着可燃材料燃烧的热反馈及相应的力学响应行为是钢结构抗火研究的新问题,针对该问题需要建立科学的热-力耦合工程定量测试方法.     

复杂道路环境中驾驶人应激反应能力研究

为提高驾驶人在复杂道路环境中的应激反应能力,利用汽车驾驶模拟器试验平台和眼动仪,针对山区双车道公路、城市道路、高速公路和农村公路4种道路应激场景,研究驾驶人的应激反应能力。通过回归分析,研究驾驶人在复杂道路环境下应激反应能力与训练次数的关系。结果表明,驾驶人瞳孔面积变化率与应激训练次数的对数回归模型的拟合度较高;高速公路雾天(前车未打转向灯突然换道)条件下,驾驶人的应激反应能力较差;非职业驾驶人的应激反应能力,会随着时间的增长出现不同程度的减弱,可通过恢复性训练,较快回到原来的应激反应水平。     

驾驶人应激反应能力强化培训方法

为提升驾驶人对突发交通状况的处理能力,预防交通事故,通过收集并整理国内典型应激场景,建立不同道路类型及天气下的三维应激场景库;综合国内外文献提出以舒尔特方格训练驾驶人注意力,选择反应仪加强驾驶人应激反应能力的心理培训与基于驾驶模拟器三维应激场景库的驾驶人技能培训相结合的应激反应能力培训方法;对20名被试进行培训,选择应激处置绩效为指标评估培训前后的应激绩效。结果表明:在83.33%的应激场景中,培训后的被试的应激处置绩效高于培训前;就单个场景而言,培训后的绩效显著提升,且趋于稳定;所开发的驾驶人应激反应能力培训方法对提升驾驶人应激反应能力和操作正确率有良好的效果。     

堆积状态下低品质煤临界自燃着火点测定与研究北大核心CSCD

为了研究低品质煤炭堆积状态下内部自热理论,采用临界自燃着火点理论和Frank-Kamenetskii模型研究了煤堆内部热产生与热散失平衡理论以及煤堆表面的换热现象;并应用设计研发的煤堆热扩散率及温度监测实验装置和测定方法来评估低品质煤样(褐煤以及亚烟煤)临界自燃温度。结果表明:煤样堆积状态下临界自燃着火点温度可通过实验室内测定分析不同体积网框在不同环境温度条件下自热曲线得出;同体积条件下,临界自燃着火点随着煤品质的升高而增加;在140℃环境条件下,1#,2#和3#煤样在快速升温的前20 min内,温度变化趋势相似;在60~65℃,3种煤样出现温度转折点,升温速率开始减缓;根据煤样临界自燃着火点温度结合F-K热发火边界条件理论得出的堆积体积与着火点耦合关系式可预测大体积煤样自燃倾向性及临界自燃温度。     

堆积状态下低品质煤临界自燃着火点测定与研究

为了研究低品质煤炭堆积状态下内部自热理论,采用临界自燃着火点理论和Frank-Kamenetskii 模型研究了煤堆内部热产生与热散失平衡理论以及煤堆表面的换热现象;并应用设计研发的煤堆热扩散率及温度监测实验装置和测定方法来评估低品质煤样（褐煤以及亚烟煤）临界自燃温度。结果表明:煤样堆积状态下临界自燃着火点温度可通过实验室内测定分析不同体积网框在不同环境温度条件下自热曲线得出;同体积条件下,临界自燃着火点随着煤品质的升高而增加;在140 ℃ 环境条件下,1#,2# 和3# 煤样在快速升温的前20 min内,温度变化趋势相似;在60~65 ℃,3种煤样出现温度转折点,升温速率开始减缓;根据煤样临界自燃着火点温度结合F-K热发火边界条件理论得出的堆积体积与着火点耦合关系式可预测大体积煤样自燃倾向性及临界自燃温度。     

基于电化学-热-力耦合模型的锂离子电池热失控研究

为提升锂离子电池的安全性能,减少由热失控导致的安全事故,分析电池温升的原因并有效降低其温度,依据电化学反应中浓度、电势与热模型中温度的相互影响关系,建立电化学-热-力耦合模型。通过模拟单电池和电池组温度分布的实时情况,分析单电池温度不均匀分布和电池组温度正态分布情况的原因,探讨换热面积和流通量对散热量的影响,研究电池组中单体电池的位置分布及不同传热介质的散热情况。研究结果显示：低温和相对高温环境下,欧姆热、极化热及电化学反应热产热占比不同,但产热最高温度未达到电极材料与电解液分解反应的临界温度420 K;高温环境下,电池温度持续升高接近临界温度,出现热失控趋势,对流换热系数对电池影响较大。电池组间隙为10 mm和20 mm时,整体温度比间隙为0时分别降低了1.1%和1.8%;与无间隙电池组相比,以铜板和铝板为传热介质的电池组温度分别降低了2.0%和1.6%。     

高温烟气中半透明水滴蒸发的辐射热特性研究

喷雾水滴蒸发在高温工业烟气降温除尘中广泛应用,半透明水滴内部吸收辐射热流对蒸发传质的贡献及内部辐射传热模型的研究,成为本领域的难点问题之一。依据简化的工况,综合考虑水滴内部环流、随温度变化的热物性以及Stefan流等因素,采用两种辐射吸收模型,通过几何光学近似解析求解水滴内部导热内热源功率,并从热辐射吸收功率、瞬态温度分布等方面对高温环境中半透明水滴的辐射特性开展研究。结果表明,半透明水滴对高温烟气热辐射有较强的选择吸收特性;吸收分布模型能更精确地反映水滴内部能量分布特点;研究工况下,两种辐射模型对液滴寿命预测结果相差小于2%;不计辐射将造成预测的水滴寿命10%以上的较大误差。     

不同外热部位下18650型锂离子电池热失控研究

为探究不同外热部位对18650型锂离子电池热失控特性的影响,通过自主设计的试验平台对电荷量为100%的18650型锂离子电池开展不同外热部位下热失控试验,探讨不同部位外热源对电池热失控行为过程、热失控响应时间、温度特性、电池破裂部位的影响。结果表明:在相同热源功率条件下,外热源位置对电池热失控过程中初爆与二次燃爆间的时间间隔存在影响,顶部加热时安全阀打开瞬间便发生二次燃爆,底部和中部加热工况下,时间间隔分别延迟至18 s和40 s;中部加热时池体温升速率最慢,为0.873℃/s,分别为顶部和底部加热时的77.5%和77.8%;中部加热时热失控响应时间最长达290 s,顶部和底部加热时分别缩短12.4%和30.0%;顶部和底部加热时,热失控破裂部位集中于顶部"褶皱处"和底部防爆阀,但在中部加热工况下,电池发生破裂部位的随机性增加,其外壳破坏程度也有增加。     

16个高温高湿环境工况等级划分

为深入探究高温高湿环境对人体产生的影响,利用环境舱模拟高温高湿环境并开展人体热应激试验,以获得试验数据。试验温度分别为34、36、38和40℃,相对湿度(RH)分别为60%、70%、80%和90%,综合口腔温度tc、心率(HR)、皮肤温度tsk3个生理参数和热感觉投票(TSV)、疲劳程度得分(FS) 2个主观参数,提出综合生理指标F,根据各被试的F得分,应用聚类分析法对试验环境工况分类,用判别分析法建立判别函数确立分段界值。结果表明:由4个试验温度和4个相对湿度两两组合而成的16个高温高湿环境被分成了3类,此3类环境的F得分范围分别为28.14～39.76,39.17～45.21,44.13～52.39,将此3类环境划分为一般恶劣环境、中度恶劣环境和重度恶劣环境3个等级。