环境温湿度及风速对消防服热舒适属性影响的定量研究

为量化环境条件对消防服热舒适性能的影响,选取我国02式消防服,测量其在不同环境温度、湿度及风速条件下的热阻和湿阻并得出拟合公式;通过回归分析法分析环境条件对热阻和湿阻的影响,提出其对热阻和湿阻影响的数学模型。结果表明:风速对热阻和湿阻的影响较大,而环境温度和湿度对热阻及湿阻的影响较少;风速与整体热阻及整体湿阻呈负相关,而风速与固有热阻和固有湿阻呈正相关。该研究可为消防服热舒适性能测试及高性能防护装备研发提供理论指导。     

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...     

高温环境下降温服对消防员热反应的影响

为了降低消防员热应激水平,提升消防救援作业效率,研究高温环境条件下降温服对消防员热生理调节的影响。在高温环境中(35℃)中,设置基础服装(短袖和短裤)、防护服(基础服装和防护服)、降温服(基础服装、防护服及降温服)等3个工况,分别测量受试者在运动及休息阶段典型的热生理参数。结果表明:相对于基础服装而言,防护服导致受试者皮肤温度、核心温度、心率、出汗速率大幅增加,且降低了汗液蒸发率;降温服能够有效抑制穿着防护服情况下的皮肤温度、核心温度、心率和出汗速率的升高,但会进一步降低汗液蒸发率;此外,降温服的冷却效果随着时间增加而降低,工作时间超过40 min后降温服的降温作用几乎消失,甚至会加重人体热生理负担。     

换气式降温服的实验评价研究

利用出汗暖体假人Walter对换气式降温服的冷却性能进行评价,通过穿着降温服前后对假人皮表温度、衣内湿度、输出功率测试数据对比,结果表明在环境温度40℃以下相对湿度55%的条件下,穿着降温服皮表温度维持在36℃,衣内相对湿度维持在60%左右,制冷量在100w～170w,能够满足工作人员从事中等体力型活动,具有很好的应用价值。     

用于消防服的无机相变材料改进试验研究

为改善消防服的热舒适性,制备一种无机相变材料,基于人工环境舱的高温高湿环境开展模拟试验,得出消防服内空间温度分布特征,计算出高温高湿高强度试验组中人上肢躯干的产热量;并以试验数据为依据,开展无机相变材料的改进试验研究。结果表明:环境温度变化比湿度变化对人体皮肤温度变化的影响更大,消防服内空间各部位温度由高到低的排序为左肩胛骨、左肩部、左腰、右肩胛骨、右肩部、右腰、右腹、左腹、正面中部、后背中部;在温度和湿度最高的环境条件下,人员进行重强度劳动时,上肢躯干部位皮肤蒸发散热量为7.20 kJ;十水硫酸钠与碳酸钾两者配比为3∶1时材料的降温效果最好。     

降温服综合性能的模糊评价

降温服是热害的个体防护设备。它将服装与冷源结合起来改善了人体周围微气候,减少了热环境对人体的不利影响,提高了人体的热耐受力与工作效率。然而,不同的工作条件应选择适合的降温服,而各类降温服在不同的工作条件下综合性能也有区别,因此,针对不同的工作条件以及使用人群选择最适合的降温服是有效提高着装人体舒适感的关键。本文针对降温服的安全性、机能性以及舒适性建立各个评价指标,构建模糊评价模型,用层次分析法对降温服的性能进行综合评价,并进行实例分析,结果表明:该评价方法科学合理,可以为降温服的正确选用提供参考依据。     

矿用降温服的研制及热舒适性研究

矿用降温服的研制与应用对于解决矿山人员的防暑降温具有重要意义。本文介绍了矿用降温服的工作原理及设计方案,并对矿用降温服的热舒适性进行理论研究和现场试验。结果表明:矿用降温服所采用蓄冷材料的相变温度为-4.6℃,相变潜热为255.1J/g。该矿用降温服具有良好的降温效果和热舒性。     

液冷头盔

我国长江以南部分地区具有炎热季节长、湿度大、太阳辐射强等特征,极端最高气温可达41℃以上。 炼钢工人、汽车驾驶员、飞机驾驶员等需要降温保健,以利工作。 通过配带液冷头盔达到降温的效果非常显著。可带走人体在安静时30.94％～48.3％的代谢产热,降低身体的热紧张度54％～72％,明显改善主观感觉和降低身体的皮肤温度。     

特高压屏蔽服冷却系统的数值仿真研究

基于人体、系统热平衡方程,对穿着有冷却系统屏蔽服的人体模型进行传热数值研究。通过多物理场耦合软件建立人体热学过程的仿真分析模型,分析环境变量(环境温度、空气流速、服装热阻)和个人变量(新陈代谢率)对温度的影响机制,得到不同的控制变量对人体冷却系统内表面温度的影响结果。随着环境温度的升高和新陈代谢率的增大,冷却系统可以使内表面的温度在人体舒适区附近,起到良好的散热作用;风扇风速的增大和服装热阻的减小可以降低内表面温度。可见综合考虑相变材料和微型风扇的协同配合,可有效通过汗液的蒸发降低高温条件下的人体温度。     

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。     

用热棒技术强化煤堆降温幅度试验

为破坏煤堆内部蓄热环境,有效降低煤自然发火的危险性,预防煤堆自燃,基于热棒闭式汽-液两相流强化热传导原理,构建煤自燃防灭火热棒移热降温性能试验测试系统,研究煤堆升温过程中热棒对其内部温度场分布的影响效果。热棒对煤堆自燃升温过程具有较明显的抑制降温效果,煤体与热棒距离越近,降温效果越明显;热棒的累积移热量和降温能力随时间的增加而不断增大。结果表明,试验条件下,煤堆内部各测点最高降温依次为13.30,9.80,7.70,6.70,4.50,3.20,1.50和0.50℃,对应温度降幅依次为29.00%,23.90%,24.70%,19.40%,16.00%,13.50%,8.90%和3.87%,平均降温速率分别为1.20,0.90,0.70,0.62,0.39,0.29,0.16和0.11℃/h。     

屏蔽服冷却系统对人体表面温度影响的研究*

为科学有效地论证多种方式组合的冷却屏蔽服在不同环境条件下对人体表面温度控制的效果,需要对冷却系统及人体敏感部位发热量进行客观评估。通过对5名健康男性的高温测试,探究人体在不同环境温度下体表温度的变化,得出胸部、背部及额头为热量最高部位,并构建以“人体-降温屏蔽服-外界环境”为主体的冷却系统数值模型,对不同环境中的屏蔽服冷却效果展开研究,分析穿戴冷却屏蔽服时人体躯干部分的温度分布及影响。结果表明:在屏蔽服中靠近胸部、背部部位引入相变材料和风扇,均可帮助人体降低体温,提高舒适度。     

面料性能对防静电无尘服热湿舒适性的影响

本文主要探索了面料性能对防静电无尘服热湿舒适性的影响。选择了两种常用的防静电无尘服面料,对其组织结构、厚度、经纬密度、透气性、透湿性进行测试。将这两种面料制成防静电无尘服,进行真人着装实验。实验是模拟工人的活动,先静坐30min,然后是30min的低速行走,最后又休息30min,在这个过程中测量了上臂、前胸、大腿、小腿的皮肤表面温度和前胸的湿度。实验在恒温恒湿气候室内进行,温湿度分别为22±1℃,55±5%RH。结果表明密度小、透气性好的面料制作的服装平均皮肤温度以及湿度变化都比较小,在轻度劳动下服装微气候的环境比较稳定。     

矿井机电硐室排热风流与喷淋液滴热湿传递研究

为了解决矿井机电硐室热害问题，基于局部排热降温方案，研究风流与喷淋液滴热湿传递规律，通过引入体积换热系数，建立两相流热湿传递模型，并推导单个液滴粒径演变方程。利用上述理论关系，结合试验数据，开展数值仿真，量化液滴粒径及速度、水气比、风速和相对湿度对热湿传递的影响。研究结果显示，体积换热系数是空气流速、液滴粒径及速度和水气比的函数；减小液滴粒径不仅可以有效增大气液接触面积，还可以增大体积对流换热系数，但也加快了气液相对速度的衰减，减弱了两相掺混强度，进而引起体积换热系数迅速衰减，影响热湿传递进程和速率；存在临界粒径，使得液滴-空气在减湿冷却过程中气液终态温湿度趋于一致。基于工程背景，得到在排热风温为50℃,喷水初温为25℃条件下，临界液滴粒径为243μm,喷水室临界尺寸为0.6 m时，可使风温降低10℃。研究结果可为矿井机电硐室降温提供重要理论依据。     

含内热源松散煤体热湿迁移特性研究

为研究松散煤体内部热湿迁移规律,建立松散煤体多场-相变-扩散耦合数学模型,对热力驱动下的温、湿度场时空演变规律进行仿真研究;通过热湿迁移特性实验平台,对数值模拟结果的有效性与准确性进行验证。研究结果表明：温度相对误差小于5%,含湿量相对误差小于8%;松散煤体温度逐渐升高,温升速率逐渐减小,温度最终趋于稳定值,沿轴线方向温度呈指数性降低;松散煤体湿度场可分为煤体含水率和空气含湿量,在空间上可分为含水率减少区、含水率增大区和含水率不变区,随着计算进行,峰值含水率逐渐增大且向远离热源方向移动;含湿量相较于实验初期均有所增大,沿轴线方向先呈线性降低,后呈指数性降低且线性区域越来越大,指数性区域越来越小。     

掘进巷道隔热分流排热降温技术的理论与实践研究

随着矿井开采深度的不断增加,热害已成为了继矿井五大灾害后的又一灾害,高温矿井中掘进工作面的热害最为突出。惯用的加大通风量的方法已无法满足降温要求,而采用空调降温电耗成本又太高,因此,采用绝热方法降温很有必要。运用流体力学和传热学的理论,在掘进巷道设置主、副巷道以改变巷道的传热结构和风流结构,实现了非人工制冷降温。得出选用性能良好的隔热材料、合理设置副巷道的宽度和对副巷道风流进行层流控制,是获得良好降温效果的关键,并给出了实现副巷道风流为层流状态的准则判别式及范围,导出了设置隔热板前后的热阻计算公式。唐洞煤矿的实践证明,掘进巷道采用隔热分流排热降温技术后,局部通风机送入掘进工作面的风流温度降低了2.5℃;单个人体获得的辐射热从得热56 W变成了失热27W;由隔热板、副巷道及围岩形成的复合传热结构的热阻增加了42.64%;主巷道中的风流温度降低了5.5℃。这表明掘进巷道隔热分流排热降温效果很好,有推广价值。     

改性涂料安全帽降温性能及热舒适的优越性分析

为探究高温户外作业下改性涂料安全帽在我国不同地区的隔热降温效果差异，本文采用Fluent数值仿真技术结合我国4个不同地区(北京、广州、南京、西藏)的太阳辐射特性，对比研究了改性安全帽和普通安全帽的降温性能及热舒适性差异。结果表明：改性安全帽相比普通安全帽可使帽体表面温度降低10℃左右，同时帽内外部温差降低3～4℃，说明改性安全帽能够有效降低太阳辐射得热；对于4个不同地区，改性安全帽相比普通安全帽的帽内温度可降低5～7℃，并且当太阳辐射量大于1 200 W/m²时，改性安全帽的降温性能愈发显著。进一步研究发现，相比佩戴普通安全帽，佩戴改性安全帽可使人体TEQ指数降低7.6%～9.6%，说明佩戴改性安全帽能够扩大作业者可从事体力劳动的工作范围，可提高户外安全帽佩戴者的热舒适性。     

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。     

局部强热辐射短时暴露下的脑电研究

为探究同一脑力负荷下不同热辐射应力负荷对脑电特征及认知能力的影响,开展不同辐射温度(100℃、150℃、200℃、250℃、300℃)暴露下的短时脑力负荷试验。结果表明：相较于较低温度,强热辐射温度下认知任务完成更快,但错误次数增加;问卷调查显示,被试者更喜欢较低的辐射温度,此时脑力负荷与身体负担更低;β波平均功率随辐射温度升高而增大,300℃时减小,警觉性水平在200℃和250℃时最大,前额不对称度在250℃后减小,脑地形图中β波占比在250℃时最大,样本熵在250℃时最大,此时被试者的兴奋程度最高。相关性分析显示,WBGT(湿球黑球温度)、环境温度、热感觉、热舒适、脑力负荷得分与辐射温度存在高度正相关,工作效率、环境接受度与辐射温度存在高度负相关,前额不对称度、样本熵等非线性指标与辐射温度存在低度正相关。对局部强热辐射短时暴露下的认知能力研究能够为高温辐射作业下的安全工程与保护提供参考。     

消防服用织物的热辐射防护性能和传递性能研究

在消防服的研究与发展中,增强热防护性能与减小新陈代谢热负荷总是互相矛盾的,这两种因素都可能会对消防人员造成伤害或是影响到其健康。良好的热防护可通过穿用多层或厚重的服装来获得,但是会降低热湿传递性能而造成过大的生理热负荷,影响工作效率。加里福尼亚森林和防火组织目前就规定在消防中穿 用两层服装。因为过多层数的服装虽然会提供额外的热防护,但是却会使消防人员在工作中需要更频繁、更长时间的休息来消除疲劳和自身所产生的生理热负荷,从而会降低效率。