高温高湿环境下气体冷却服及其热舒适性实验研究

摘要

随着现代矿山开采程度的加大和开采技术的发展，矿井深度迅速增加，深部巷道和工作面的高温热害问题越来越频繁出现，矿井高温热害问题己成为制约采矿效率、危害井下作业人员身心健康和造成安全事故的重要因素。目前，我国矿用气体冷却服的研制开发和气冷服穿着舒适性的研究较少，仍处于初始阶段，气体冷却服的设计缺乏一定的理论支撑。矿用气冷服的冷却效果和热舒适性都有待验证。因此，研究适用于矿井高温高湿环境下的气体冷却服有非常重要的意义。
　　本文以人体热平衡及热舒适的理论基础为指导，结合矿井高温高湿作业条件，通过服装设计学、流体力学、材料学、职业健康卫生学和安全人机工程学等学科理论设计出实验所用冷却服；对冷却服进行模拟实验，实验样本是20至28岁的男性学生。实验使用气候舱来模拟矿井高温高湿环境下的不同工况，通过不同强度的运动量模拟不同劳动强度，取不同的通气量进行实验；测量记录受试者衣内微环境数据及主观热感觉数据，分析在不同温湿度环境、不同运动强度下，风量变化对衣内微环境的影响；并对不同风量下，人体主观热感觉的变化进行分析。
　　通过实验结果的分析，得出冷却服内温度湿度风速的变化规律，即：衣内微气候的风速与风量成正相关性，而衣内温度和湿度与风量成负相关性；衣内微气候的风速与劳动强度无必然相关性，而衣内温度和湿度与劳动强度成正相关性。实验结果还表明了人体主观热感觉的变化规律：随着冷却服风量增大，人的热感觉、潮湿感降低，气流感增大；热舒适、热可接受度增加，气流期望减小；随着劳动强度增大，人的热感觉、潮湿感增大，气流感减小；热舒适、热可接受度减小，气流期望增大。实验结果还显示环境温度的变化对衣内微气候和人体主观热感觉影响较大，当环境温度升高至34℃时，风量需要大幅提高。并通过人体主观热感觉投票与衣内微环境数据的结合，得出了高温高湿环境下衣内微气候的热舒适区。而对穿着冷却服后，高温高湿环境下人体的热可接受度的投票分析发现，现行的煤矿采掘工作面温度控制标准可适当放宽。

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第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3国内外研究现状及尚未解决的问题

1.4研究目的及内容

1.5本章小结

第二章 人体热平衡及热舒适理论基础

2.1人体热平衡理论

2.2人体体温调节机制

2.3人体热舒适理论

2.4本章小结

第三章 冷却服的设计

3.1冷却服的工作原理

3.2冷却服的整体结构及大小设计

3.3冷却服内部结构设计

3.4本章小结

第四章 高温高湿环境下衣内微环境及人体主观热感觉实验设计

4.1实验准备

4.2实验方案

第五章 高温高湿环境下衣内微环境及人体主观热感觉实验结果分析

5.1实测环境工况参数

5.2实测衣内微环境参数

5.3主观热反应参数

5.4热舒适区参数

5.5冷却服及实验的改进

5.6本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 主要创新点

6.3 不足及展望

参考文献

致谢

附 录：攻读硕士学位期间的学术成果