【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(huì)引起熱應(yīng)激效應(yīng),造成體能消耗過快而導(dǎo)致注意力不集中、作業(yè)能力下降等問題,嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(duì)高溫作業(yè)人員采取有效的熱防護(hù)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(hù)措施之一。熱電制冷又稱為半導(dǎo)體制冷、帕爾帖制冷或溫差電制冷,是在帕爾貼(Peltier)效應(yīng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新型制冷技術(shù)。在當(dāng)今發(fā)展綠色科技,堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的背景下,熱電制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、無運(yùn)動(dòng)部件、安全可靠、無污染等特點(diǎn)使其擁有廣闊的應(yīng)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(guān)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(chǔ)上設(shè)計(jì)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(fēng)冷和水冷兩種方式,通過熱電制冷原理對(duì)人體頭部和頸部同時(shí)制冷,并且利用自制暖體假人對(duì)冷卻系統(tǒng)的制冷特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)條件下制冷功率、液體流速、散熱風(fēng)速、制冷量、制冷效率之間的關(guān)系,進(jìn)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(yàn)工況,對(duì)冷卻系統(tǒng)舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。本文研究得出以下結(jié)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(fēng)扇風(fēng)速有關(guān)。熱電制冷片存在一個(gè)最佳功率,制冷頭盔和液冷服在最佳功率區(qū)域中運(yùn)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?yàn)?9.2～37.4W,最大制冷能效可達(dá)0.55;液冷服最佳功率區(qū)域?yàn)?6.8～46W,系統(tǒng)總體最大制冷能效可達(dá)0.5以上。頭盔微型水泵流量、系統(tǒng)風(fēng)扇風(fēng)速的增加均可以增強(qiáng)散熱,提高人體冷卻系的能效;液冷服水泵流量存在一個(gè)最佳值66.7mL/min,使得其制冷能效達(dá)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(dāng)環(huán)境溫度小于40℃時(shí),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(jí)標(biāo)準(zhǔn),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(fēng)冷模塊,可為人體提供更多冷量,而風(fēng)冷模塊可以增強(qiáng)頭盔內(nèi)部的空氣流動(dòng),有助于增加人體佩戴的舒適性。5.利用成年健康男性對(duì)人體冷卻系統(tǒng)進(jìn)行性能測試,結(jié)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(hào)：2652512