【摘要】：高溫環(huán)境一般指的是35℃以上的生活環(huán)境與32℃以上的生產(chǎn)環(huán)境。人體在高溫環(huán)境下會引起熱應激效應,造成體能消耗過快而導致注意力不集中、作業(yè)能力下降等問題,嚴重時會危害人體健康。為了保障高溫環(huán)境作業(yè)人員的身體健康并提高工作效率,需要對高溫作業(yè)人員采取有效的熱防護措施。因此,穿戴人體冷卻系統(tǒng)已成為高溫環(huán)境作業(yè)人員的重要熱防護措施之一。熱電制冷又稱為半導體制冷、帕爾帖制冷或溫差電制冷,是在帕爾貼(Peltier)效應的基礎上發(fā)展起來的一門新型制冷技術。在當今發(fā)展綠色科技,堅持可持續(xù)發(fā)展的背景下,熱電制冷系統(tǒng)結構簡單、無運動部件、安全可靠、無污染等特點使其擁有廣闊的應用和市場前景,尤其適用于人體冷卻系統(tǒng)。隨著材料的和相關研究的拓展,熱電制冷系統(tǒng)的研究也越來越深入。本文在熱電制冷原理的基礎上設計了一種包括制冷頭盔和液冷服的新型人體冷卻系統(tǒng),其中制冷頭盔采用風冷和水冷兩種方式,通過熱電制冷原理對人體頭部和頸部同時制冷,并且利用自制暖體假人對冷卻系統(tǒng)的制冷特性進行了實驗研究和評價分析。首先,通過改變環(huán)境溫度、人體冷卻系統(tǒng)散熱工況等條件,得到不同實驗條件下制冷功率、液體流速、散熱風速、制冷量、制冷效率之間的關系,進而得到冷卻系統(tǒng)的最佳散熱工況;然后,令測試者穿戴冷卻系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)試驗工況,對冷卻系統(tǒng)舒適性進行評價分析。本文研究得出以下結論:1.制冷頭盔和液冷服的制冷量和系統(tǒng)COP與制冷片功率、循環(huán)水流量和風扇風速有關。熱電制冷片存在一個最佳功率,制冷頭盔和液冷服在最佳功率區(qū)域中運行可以得到良好的制冷能效。其中,制冷頭盔最佳功率區(qū)域為19.2～37.4W,最大制冷能效可達0.55;液冷服最佳功率區(qū)域為16.8～46W,系統(tǒng)總體最大制冷能效可達0.5以上。頭盔微型水泵流量、系統(tǒng)風扇風速的增加均可以增強散熱,提高人體冷卻系的能效;液冷服水泵流量存在一個最佳值66.7mL/min,使得其制冷能效達到最大。2.隨著外界環(huán)境溫度的升高,冷卻系統(tǒng)制冷能效降低。當環(huán)境溫度小于40℃時,冷卻系統(tǒng)的制冷頭盔和液冷服內(nèi)部溫度均在24～30℃之間,根據(jù)室外溫度舒3.適度分級標準,能夠保證人體穿著的舒適性。4.制冷頭盔液冷模塊的換熱效果優(yōu)于風冷模塊,可為人體提供更多冷量,而風冷模塊可以增強頭盔內(nèi)部的空氣流動,有助于增加人體佩戴的舒適性。5.利用成年健康男性對人體冷卻系統(tǒng)進行性能測試,結果表明,在溫度為30～40℃的高溫環(huán)境下,冷卻系統(tǒng)能夠保證人體降溫溫度在舒適范圍內(nèi)。
【圖文】：

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本文編號：2652512