基于高温人体热反应模型的生理参数预测

为有效评估人员在高温环境的安全性,建立人体热反应模型模拟高温环境人体皮肤温度、核心温度等生理参数。计算人体-服装-环境之间的热交换,并考虑高温对人体代谢产热、血流量、换热系数的影响,建立适用于高温环境的人体热反应模型。通过人体实验测量值及Fiala模型模拟值验证所建模型的有效性,验证结果表明高温人体热反应模型和实验结果吻合得很好。在48℃环境中所建立模型模拟平均皮肤温度值与实验测量值最大差值小于0.3℃,而Fiala模型与测量值最大差值接近1℃。所建立的模型可用于高温环境人体皮肤温度和核心温度等生理参数预测,为公共安全领域的应急救援、人员安全性评估、防护服研发等提供参考。     

矿用降温服性能试验研究

为了解决煤矿热害损伤矿工身体,影响煤矿安全生产的问题,研究设计了矿用降温服(含降温帽)。通过实验室基础研究、人工气候仓模拟、正交试验和两淮部分高温矿井井下现场应用等手段,对其性能进行了综合试验。结果表明:受试者试验前后血清中的乳酸脱氢酶、肌酐、尿素、钠离子、钾离子等生化指标发生了明显改变,说明湿热环境下人体肝脏、肾脏、心脏等功能受到了损害;因此,降温服不仅使人体热感觉及热舒适性明显好转,而且对于人体机能所受到的危害在一定程度上也得到了缓解,为煤矿井下高温环境作业的工人提供了高温保健作用。     

基于暖体假人的热环境下人体安全评价

工业生产中的高温作业以及应急救援中的消防灭火等,对高温环境中的人体安全防护研究提出了需求。该文建立了将热生理反应理论计算与人体模拟实验相结合的高温环境人体安全评价方法。应用高温实验舱和红外热辐射板建立高温实验环境,应用理论模型实时计算出与热环境相对应的所需出汗率和体温的变化,应用NEWTON暖体假人模拟人体被动升温、显性出汗的交互过程。在热辐射温度为30~40℃的热环境中,研究人体体温、出汗率的变化,并从体温过高、出汗脱水两个角度判断人体所处的安全状态。结果表明,该方法能够模拟人体在高温环境下的热生理响应,并对人体安全情况作出评价。     

人体舒适度与室内热环境

通过对自然通风环境、实际空调环境、实验空调环境与人体舒适度的关系的分析,发现在自然通风条件下人体热感觉随着温度变化是最小的,仅为0.0949(TSV)/℃,而在实际空调环境下,热感觉与温度关系最大,变化率为0.3245(TSV)/℃.说明在自然通风条件下,影响人体突然感觉的其他因素比实际空调环境以及实验空调环境的要多;本文对三种热环境下热不可接受率与实测不舒适度进行比较,发现实测不舒适度远高于热不可接受率,说明热感觉并不等同于热舒适;在自然通风环境下,高温高湿(28℃,80%以上)条件下,空气焓值大小对实测不舒适度的影响比温度、相对湿度更为明显.     

高温高湿环境下人体热生理模型的检验及应用

为研究人体在高温高湿环境下的热生理响应,基于人体温度调节机制,对Gagge两节点模型中的被动系统、主动系统以及服装系统进行改进,建立了改进的人体热生理模型,然后通过人体热生理实验验证了改进的热生理模型在预测皮肤温度、核心温度及出汗量等方面的精确性,最后利用已验证的模型预测煤矿工人的核心温度及安全作业时间。结果表明:在3个不同实验工况的案例下,核心温度模拟值与实验值的最大误差均不超过0.5℃,皮肤温度模拟值与实验值的最大误差均不超过1.4℃,由此可见改进的人体热生理模型能较为可靠的预测人体在高温高湿环境下的皮肤温度和核心温度;通过预测煤矿工人的合理工作时长发现,从事重劳动作业的矿工安全作业时间最短,基本需每工作40 min左右就要进行一次短暂休息,从事中劳动的工人安全作业时间在2 h左右,从事轻劳动的工人受环境影响较小。     

蓄冰柜在密闭空间中的降温除湿性能分析

为保证密闭空间内环境的温湿度在人员可接受的范围内,参照矿用救生舱降温除湿技术,基于fluent数值模拟与理论计算,研制了一种新型蓄冰柜降温除湿装置。该装置采用模块化设计,可以根据负荷的变化调整蓄冰模块的数量,电力中断情况下可取出蓄冰模块进行自然对流降温除湿,融化后的水可以供人员饮用。通过实验,得到了蓄冰柜在强制对流工况下的降温除湿特性及其保温性能,结果表明:相同环境温湿度条件下,入口风量越大,总降温除湿量越大,但出风温度升高,相对湿度降低,单位质量空气降温除湿效果下降;进风量相同条件下,环境温湿度越高,单位质量空气降温除湿效果越明显;总传热量与进风量近似成正比例关系,而且环境温湿度越高,比例系数越大;在进风量大于420m3/h的工况下,蓄冰柜降温除湿量可以满足容纳15人的应急密闭空间形成的冷负荷。     

随钻仪器电路舱壁面温度边界数值研究

深层、超深层是油气资源的重要接替区。但是,地层高温使得常规随钻仪器电路系统可靠性下降、寿命缩短,甚至发生失效,严重制约了油气资源的勘探开发,而增加降温装置是提高常规随钻仪器电路系统耐温指标的措施之一。本文以随钻仪器电路舱壁面温度边界为研究对象,建立带降温装置的随钻仪器物理模型,通过数值方法研究不同参数对电路舱壁面温度边界的影响,为后续精确计算高温井筒传递给随钻仪器电路系统的传热量,进而合理设计随钻仪器电路系统降温装置制冷量参数提供理论依据。     

基于图像处理技术的热防护服参数设定算法

对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导问题进行分析,建立热防护服各层厚度测量方法的数学模型。假定在皮肤外侧温度与时间关系的数据已知情况下,运用MATLAB软件,对皮肤温度与时间关系数据进行拟合,得到的拟合方程,绘制出整个传热模型过程的温度分布图;基于傅里叶定律和由能量守恒定律求得热平衡方程,计算出人体防热材料各层的最优厚度。该模型可作为高温坏境下测量热防护服各层厚度、预测人体热生理参数、评估舒适度和热传导实验的依据。     

喷水降低柴油机排气温度的试验研究

在发动机后处理过程中,为了防止柴油机颗粒捕集器再生后的高温排气损坏选择性催化还原载体的活性,需对再生后的高温排气进行降温处理。本文利用水的蒸发吸热能力,在一台满足国Ⅳ排放标准的云内柴油机上进行高温排气喷水降温试验,研究了排气流量及喷射策略对降温效果的影响。试验结果表明:排气流量为250 kg/h下的降温幅度与降温速率均较大,因而可选用在大排气流量时进行再生,通过喷水降低再生后的排气温度。喷射时间间隔为100 ms与200 ms下的温度变化规律基本一样,但近管道壁面位置处冷却水雾化较差。可采用在喷嘴下游安装混合器的方法,改善冷却水的雾化状态,达到较好的降温效果。     

仓面喷雾降温机

我校研制的仓面喷雾降温机是为确保三峡二期工程砼浇筑质量 ,改善高温季节和高温时段砼浇筑仓面环境 ,降低混凝土入仓温度和浇筑温度而研制开发的 ,是三峡工程急需的重要温控设备 随着我国经济的发展 ,基本建设的规模日益扩大 ,大型建设工程不断增多 ,仓面喷雾降温机也是这类工程在高温季节和高温时段降低砼浇筑温度、确保工程质量的重要温控设备 我校开发的喷雾降温机经三峡工程现场测试表明 ,降温效果明显 ,最多处降温达 1 0℃以上 ,最少降温也在 3～ 4℃ ,已完全满足了施工要求 这一设备在国内外均属首创 该设备降温效果明显 ,砼仓面…     

高温气冷堆球床等效导热系数实验装置模拟计算

球床等效导热系数是反映高温气冷堆球床型堆芯宏观热量导出能力的特征参数。为提高中国高温气冷堆设计计算及安全分析能力,清华大学核研院研制了高温气冷堆堆芯全尺寸球床等效导热系数测量实验装置,可进行静态石墨球床在真空及氦气条件下的等效导热系数测量实验。通过对该实验装置的结构进行适当简化,建立了模拟其高温、真空条件下辐射、导热传热特性的二维模型。利用该模型计算了实验装置内的稳态、动态传热特性,可以对球床区径向温度分布、上下保温层材质不同带来的影响、中心发热体超温情况、升降温过程等作出先期理论评估,给出进一步实验的指导性建议。     

不同环境温度下照明光源对人体体温调节的影响

研究人在不同环境温度下,光源照度和色温对人体体核温度、皮肤平均温度和皮肤血流量的影响,探索光源照明对人体体温调节的作用.对8名受试者在人工气候室不同环境温度(18,30 °C)、光源照度(300,1 000 lx)和色温(3 000,6 000 K)下的体核温度、平均皮肤温度和皮肤血流量进行了60 min的测量和记录.结果表明：无论在高温还是低温条件下,当人体暴露于低色温光源下时人的体核温度较高色温光源下时高;在较低的环境温度下,平均皮肤温度和皮肤血流量在冷色温光源下的值高于低色温光源下的值;在较高温度下,平均皮肤血流量和皮肤温度在低色温光源下的值高于冷色温光源下的值.因此,在环境温度发生变化时,光源照明对人体的热调节起着一定的作用,在环境高温下以运用高色温光源为宜,反之亦然.这提示人们在不同的环境温度下对于光源照度和色温的选择是一个值得重视的问题,除视觉需要外,选择时还应考虑人体生理功能的平衡和舒适感.     

矿用井下涡流管制冷冰柜研究

矿用涡流管制冷柜主要由压缩空气接入装置、涡流管、冷气导入管路、柜体等组成。使用煤矿井下现有的压缩空气作为动力,压缩空气经涡流管后,分离出的冷气导入制冷柜柜体内,对制冷柜内储存的物品进行冷却,起到降温的效果。可在煤矿井下高温、高湿、高污染、高粉尘、易燃易爆恶劣环境下使用。     

井下环境在人-机-环境系统中的作用

阐述在人－机－环境系统中人、机器与环境因素三者之间的关系，分析煤矿井下高温环境因素对人产生的影响，得出人体生理所需的适宜温度及人体的可耐限度并用公式说明环境因素对生产系统产生的影响。     

微悬臂梁阵列传感系统的性能分析

对微悬臂梁阵列传感系统的一致性进行了研究。以改变温度作为激励手段,在微梁阵列检测装置上分别检测了2种微梁阵列在升温与降温时的热响应。无论是升温还是降温,2种微梁阵列的尖端位移都与温度变化成线性关系。发现2种微梁阵列升、降温检测时微梁阵列传感系统都表现出良好的热响应一致性。另外,利用单梁检测装置对其中1种微梁阵列进行了热响应检测,其热响应灵敏度与微梁阵列检测装置检测结果一致,验证了2种微梁传感装置的可靠性。微梁阵列传感系统良好的热响应一致性为将来微悬臂梁阵列用于生化传感奠定了基础。     

液氮降温防灭火试验研究

为研究液氮降温防灭火的效果,在封闭硐室空间内对于高温及燃烧的煤体进行注液氮降温防灭火试验,随着注氮时间和累计注氮量的变化,得出各测点不同时刻的温度变化,并对空间内各测点不同时刻的温度进行分析,发现煤体温度的下降速率及下降幅度与注氮时间以及累计注氮量的多少有关,并且有着一定的规律。试验表明:对封闭硐室空间高温煤体和燃烧煤体进行注液氮,能达到快速有效的降温效果。     

上海市夏季温湿效应与人体舒适度

本文应用温湿指数（ＴＨＩ）指标对上海市夏季７、８月份高温期的热环境及其人体舒适度的影响进行了初步的研究评价。温湿指数综合考虑了温度和湿度两个因子对人体热感的影响,比单纯的温度指标更为合理。     

夏季高温环境户外作业服的热功能设计方法

夏季高温环境给户外作业人员带来了热危害,服装作为高温防护的重要手段之一,在夏季高温环境中的作用备受关注.为找到夏季户外作业服的高温防护方法,从户外高温的定义、表征方法以及人体热平衡机理出发,总结了影响人体热舒适的主要因素;基于防护服的一般设计模式,分析了目前服装中常用的高温防护措施;提出了"通过主动降温促进内热传递、利用被动隔热抑制外热传递"的作业服热防护机理,可为该类服装的热功能设计提供参考.     

夏季温度对降温耗能的影响

采用26℃为基础温度,利用滨州市1971-2008年5-9月逐日平均气温统计相应各时段的降温度日,并以此降温度日作为降温耗能的标征量.经对月、旬、季各时段的降温度日统计分析,得知它们的年际变化都较大,但总体呈现上升趋势.降温度日和平均气温之间有很高的正相关性,为此建立它们之间的回归预报方程,该方程经检验可以用于地方电力调度的实际业务中.另经统计可知,空调设置温度的高低对夏季降温耗能产生很大的影响.     

城市化下城市热环境与下垫面关系研究——以郑州市为例

随着城市化的发展,城市热岛现象日益增多,严重危害人体健康.基于Landsat 8数据,利用劈窗算法对郑州市地表温度进行反演,分析郑州市热环境空间分布,并对郑州市植被覆盖、不透水面与热环境关系进行定量分析,以此对城市规划建设及热岛效应防治提供借鉴依据.结果表明:(1)郑州市城市热岛效应明显,高温主要集中在三环内,三环与四环间以中温为主,四环以外以低温为主;(2)从各区热环境分布看,中原区、管城区、金水区以高温区、次高温区为主,二七区、惠济区以低温区为主;(3)地表温度与植被覆盖高度负相关,与不透水面高度正相关,两者结合可起到综合降温作用.