冷环境下基于暖体假人的帐篷内部热舒适性研究

为了解冷环境下帐篷内部温度变化规律和人员服装需求热阻(IREQ)及身体区域失温风险,以国标救灾帐篷和非标防疫棉帐篷为对象,利用暖体假人开展-10～10℃环境下试验,探究不同类型帐篷的保温性能,并利用经验公式评价人员在帐篷内热舒适性,根据服装热阻对人与环境换热过程的影响,分析暖体假人各部位温度变化情况及加热服对身体区域的改善效果。研究结果表明：国标救灾帐篷比非标防疫棉帐篷保温性能好,且温度越低两者相差越大;人在帐篷内部的热舒适性随温度降低而降低,其中,地板温度对人体局部不满意率影响较大;当服装热阻低于需求热阻时,暖体假人左前臂和右小腿温度下降幅度最大,分别为4.7和5.3℃,当打开加热服加热,服装覆盖区域温度明显上升;当环境温度降到-10℃,即使打开45℃加热档位暖体假人各区域温度仍出现明显下降,其中暖体假人左前臂下降5.3℃,右前臂下降6.5℃左右。     

10℃正是情绪波动点

据专家研究,温度、湿度均对人的情绪有影响。气温在20℃-22℃的情况下,人心情舒畅;在18℃-20℃时人的工作效率最高。当环境温度超过34℃时,人不仅大汗淋漓,而且心情烦躁,易产生过激行为。气温过低时,人会萎靡不振。当室温降到10℃以下时感到沉闷、情绪低落。气温低于4℃严重影响思维效率。     

10℃正是情绪波动点

据专家研究,温度、湿度均对人的情绪有影响.气温在20℃-22℃的情况下,人心情舒畅;在18℃-20℃时人的工作效率最高.当环境温度超过34℃时,人不仅大汗淋漓,而且心情烦躁,易产生过激行为.气温过低时,人会萎靡不振.当室温降到10℃以下时感到沉闷、情绪低落.气温低于4℃严重影响思维效率.     

铁路沿线供暖用低温空气源热泵热力性能对比研究

我国北方铁路沿线站段冬季采暖主要以燃煤锅炉为主,随着冬季雾霾现象日益严重,采用空气源热泵作为北方铁路沿线传统燃煤锅炉供暖的替代方式,对于减少能源消耗、改善大气环境具有重要意义。研究跨临界CO2热回收热泵和回热循环热泵系统2种低温空气源热泵系统,对其热力性能进行了实验和对比分析。结果表明,当环境温度不变时,随着供水温度由45℃升高至55℃,跨临界CO2热回收热泵制热量和COP均升高;随着供水温度由45℃升高至50℃,回热循环热泵制热量和COP均逐渐降低。当供水温度低于50℃时,回热循环热泵COP高于跨临界CO2热回收热泵,回热循环热泵系统的节能效果更为显著;当供水温度超过50℃时,跨临界CO2热回收热泵的性能更优。在低温环境条件下,跨临界CO2热回收热泵系统能够提供更高的供水温度,并有效提升空气源热泵的制热性能,结合我国北方铁路沿线站段的供暖需求和气候条件,提出相较于回热循环热泵系统,跨临界CO2热回收热泵系统的适用性和热力性能更为优越。     

高温高湿环境下人员劳动负荷与疲劳水平试验研究

为了找出高温高湿作业环境下人员劳动强度对生理、心理指标的影响规律,在实验室建立了高温高湿环境模拟体系.试验人员选择年龄相近、身体状况相仿的50名在校大学生,设定了微风(风速小于1.5 m/s)及湿球黑球温度(WBGT)为26℃、33℃、35℃、38℃以上4种环境条件,试验人员按事先规定的运动方式从事极重体力劳动和重体力劳动负荷训练,实时监测人员心率和评价主观疲劳程度,计算人员心血管负荷(CVL)和主观疲劳程度,对数据进行相关性分析,并绘制不同劳动负荷、不同环境温度下的柱状趋势图.结果表明,在同等劳动负荷下,人员心血管负荷和主观疲劳程度与环境温度(WBGT)存在正相关性.根据人员心血管负荷预警级别,提出当作业环境温度(WBGT)达到35℃及以上时,应立即停止人员重体力和极重体力劳动负荷作业.根据试验结果,结合现场实际,提出从事高温高湿作业的人员,应合理安排劳动和作息,加强水盐及营养的补充,加强个体健康监护.     

酒精蒸气/烟草粉尘两相混合体系最小点火能试验研究

在烟草加工的加香工序,挥发的酒精和搅拌混料产生的烟草粉尘形成气粉混合体系,其燃爆特性相较于单相烟草粉尘有较大变化。对20 L爆炸球进行了部分改造,可完成20℃～80℃环境温度、100%LEL以下酒精蒸气浓度、最大2 J电火花能量组合的气粉混合物的最小点火能测试。选用烘丝和加香烟草粉尘做对比,探究了环境温度和酒精蒸气浓度对酒精蒸气/烟草粉尘两相混合体系点火能的影响规律。结果表明：相同环境温度下,加香烟草粉尘的最小点火能比烘丝烟草粉尘低;加香粉尘、烘丝粉尘及混合体系的最小点火能随环境温度变化的趋势一致,均随温度的升高而降低;加入10%LEL的酒精蒸气后,相同温度下气粉混合体系的最小点火能低于单相烟草粉尘。随着环境温度的升高,二者的差值逐渐减小,酒精蒸气诱导烟草粉尘最小点火能降低的能力逐步减小甚至消失;在电点火条件下,当酒精蒸气浓度低于50%LEL时,气粉混合体系较难被点燃,当酒精蒸气浓度高于75%LEL时,混合体系较易被点燃。     

冷循环便携式半导体降温服设计及制冷性能分析

为缓解高温环境下劳动人员面临的热害问题,设计1种利用半导体制冷片作为制冷源的便携式冷循环降温服,并在高温环境下测试其降温性能.结果表明:在总电源功率100 W、环境温度30℃的情况下,运行12 min后,制冷水温度降低至15.7℃.降温服稳定运行状态下制冷功率为340.4 W.系统运行环境温度对制冷系统的制冷性能有显著...     

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。     

环境温度对化学防护服气密性能影响研究

为研究不同温度条件对化学防护服（CPC）气密性的影响,以3种不同材质（聚乙烯、丙烯、氯化丁基橡胶）的化学防护服为研究对象,利用气密性测试仪和环境实验舱,在10~66 ℃温度条件下处理2 h后,分析环境温度对3种化学防护服样品气密性能影响。研究结果表明:不同环境工况处理后化学防护服气密性能在10~25 ℃段上升,在25~50 ℃段下降;聚乙烯材质化学防护服失效温度为66 ℃,其他2种材质的服装失效温度为50 ℃。研究可为防护装备环境适应性测试评价提供技术支撑。     

高温环境热习服训练中PSI与PeSI的研究

为研究热习服训练中生理应激指数(PSI)和感知应激指数(PeSI)的变化以及二者间的关系,利用人工环境舱开展高温环境下的热习服训练试验。首先,以16名身体健康的男性大学生为被试,将他们随机分配到由不同温度和劳动强度组成的工况下,测试并计算他们的PSI和PeSI;然后,通过配对样本t检验的方法分析热习服在训练前后PSI与PeSI的差异性,运用方差分析法分析温度和劳动强度对PSI与PeSI的影响,采用相关性分析和回归分析研究PSI与PeSI间的关系。结果表明:热习服训练可以降低被试的PSI和PeSI;训练时的劳动强度是影响PSI与PeSI的关键因素;依据PeSI可以预测PSI,但在不同工况下预测的准确度不同,当环境温度为36~38℃,相对湿度为50%时,重度劳动强度工况下依据PeSI预测PSI的准确度大于中度劳动强度工况。     

低压环境对锂电池热失控释放温度影响

为研究锂电池在民航飞行低压特殊环境的安全性及发生热失控灾害后的高温危险性,通过可模拟飞行变动条件的动压变温实验舱开展系列实验,研究锂电池在不同低压环境下的（101,60,30 kPa）多节18650型锂离子电池热失控温度特性,采集电池池体温度及热失控喷射释放温度等参数。研究结果表明:随环境压力降低,圆柱锂电池间的热失控传播并不能被阻断,但锂电池热失控灾害所释放产生的高温区域减少,且高温持续时间变短,释放所产生温度的高温危险性随环境压力的降低而有所降低。     

复合灾害条件下可燃气体监测仪环境适应性评价

为研究可燃气体监测仪在高低温、风雨雪冰冻耦合等复合情况下的环境适应性,提出复合情况下可燃气体监测仪关键性能指标,建立环境适应性指标体系,突破传统灾害环境适应性试验平台性能单一的不足,模拟复合灾害环境,构建可燃气体监测仪试验平台,将甲烷作为典型的可燃气体,用可燃气体监测仪监测复合条件下的甲烷体积分数,采取层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)-价值函数法对可燃气体监测仪进行综合评价。结果表明：环境温度低于-20℃和高于60℃时,对可燃气体监测仪监测精度有较大影响,而复合环境相比单一环境对可燃气体监测仪影响大;ZNRQ200L型可燃气体监测仪环境适应性评价等级为优秀,与环境适应性试验结果中甲烷体积分数监测示值误差不超过1%相对应,证明评价体系合理、可行。     

火场环境下无人机热损伤试验研究

无人机(UAV)逐步运用于火场搜救,但同时会因为火场高温而受损,为提高UAV在火场救援中的工作效率,设计一种UAV动态测试平台,开展UAV火场飞行试验;分析火场环境下UAV的热损伤情况,探究UAV在火场中的机身温度变化特征和UAV火场飞行安全距离。结果表明:火场热辐射和热对流是造成UAV热损伤的主要形式;旋翼产生的气流场对UAV机身有较为明显的降温效应,在试验工况下最高有25.6℃的降温作用;UAV与火焰的相对距离减少会增加机身的热损伤,在距离0.8 m处开始发生不可逆热损坏,试验工况下UAV火场飞行的安全距离为0.8 m。     

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%。     

基于飞行环境建模的UAV地面撞击风险研究

无人机(UAV)的任务工况与环境场景对飞行安全影响极大,为研究不同飞行环境对UAV地面撞击风险的影响,需要分析不同运行工况下的UAV地面撞击事故的边界条件。首先分析影响UAV运行安全的飞行环境因素,考虑不同任务场景的地面人口密度和遮蔽物保护能力,并引入环境影响因子,用以分析不同环境场景的气象、地理和通信等要素;然后以每飞行小时地面撞击事故伤亡人数为评价指标,建立UAV地面撞击事故评估模型;最后计算不同UAV在多种任务场景和环境场景工况下的风险参数,并加以对比。结果表明:飞行环境中的气象、地形和通信等因素对UAV地面撞击风险影响较大,随着环境场景的恶化,UAV运行每飞行小时伤亡人数量级也有较大变化,增加幅度从10~(-8)上升至10~(-5)。     

太空环境下锂离子电池热失控与火灾的研究展望

综述了锂离子电池的热失控机理,介绍了由于电池内部电解液、电池隔膜和电极材料分解的链式热反应过程而引发的热失控和火灾现象。同时,讨论了锂离子电池在微重力太空环境中可能产生的烟黑浓度倍增,加速火蔓延,火焰喷射等极端火行为。进而探讨了开展锂离子电池的低压、落塔和抛物飞行等地面实验模拟太空微重力燃烧的方法可行性,建立数值模型预测太空微重力环境下锂离子电池热失控临界条件与火灾行为的必要性,以及如何通过基础研究科学地指导空间站电池热管理和消防系统的设计。     

模组箱体空间内磷酸铁锂电池热失控及其传播行为研究

为了探究储能用锂离子电池在真实应用场景下的热失控及其传播行为特征,选用86 Ah方形磷酸铁锂(LiFePO₄)电池,对其在热滥用触发方式下的热失控行为及模组箱体空间与开放空间中的传播行为规律进行了实验研究。单体实验结果表明,电池热失控产生的高温烟气会导致模组箱体内沿高度方向出现明显温度梯度,模组底部与顶部温度测点的最大温差达118.4℃。传播实验结果表明,模组箱体空间内热失控电池通过产气及喷出高温电解液向其他电池传热,在热失控电池影响下,模组箱体空间内3块电池上表面所能达到的最高温度均高于开放空间实验12℃～150℃,模组空间内热失控电池向同侧两块电池的传热量高于开放空间实验225 kJ和44.4 kJ。但箱体环境中有限的氧气供给会减缓电池在热失控时的内部放热反应进程,模组箱体空间实验中电池热失控峰值温度较开放空间实验低33℃～145℃,并且模组箱体空间实验中热失控完全传播所用时间较开放空间实验滞后213 s。研究结果对于锂离子电池模组的安全设计和热失控传播阻隔具有一定的参考价值与指导意义。     

基于贝叶斯网络的物流无人机失效风险评估*

为降低城市物流无人机（UAV）失效坠落风险,通过考虑其运行环境和系统故障等因素的影响,以城市物流无人机运行数据为基础,从系统故障、运行环境和人为因素3方面提取失效诱因;分析物流无人机失效模式,并构建意外坠落事故的贝叶斯网络;基于所建网络和失效诱因发生概率分别计算不同工况下意外坠落事故及各中间事件概率,并基于网络拓扑结构展开反向推理,推演事故的主要失效诱因。结果表明:物流无人机正常运行时发生安全事故的概率为6.54×10-3;其中,电池电量不足、桨叶失效和电池故障是坠落事故的主要诱因,计算结果可为无人机运行安全风险防控提供依据。     

驾驶员度夏"三注意"

高温在高温天气驾车,会使驾驶员的体力下降,感觉灵敏性降低,注意力涣散,动作正确性降低,反应能力、协调能力和调节能力受到影响。据有关实验证明,在车内温度高于27℃时,驾驶员对于危险的反应时间比温度低于23℃时要慢0.3秒。当车速为60公里时,反应要慢0.3秒,这就意味着驾驶员采取紧急刹车或绕开障碍物时,汽车要多行驶5～6米,这就是酷暑行车事故发生率比平常气温下行车事故发生率高50％～80％的一个重要原因。     

环境风作用下浅埋隧道自然排烟竖井组高度研究

为得到能适应不同环境风的最优自然排烟竖井组高度,采用Fluent软件研究了不同竖井高度(4～8 m)和环境风速(0～9 m/s)对自然排烟竖井组排烟效果的影响。结果表明：当竖井组高度H<6 m时,高温区域随竖井高度的增加而减小,竖井排烟效果随竖井高度的增加而增强;弱环境风的存在可以减小高温区域范围,增强竖井排烟效果。当竖井高度H>6 m时,高温区域随竖井高度的增加而增大,竖井排烟效果随环境风速的增加而增强。当竖井高度H=6 m时,综合排烟效果最好。