隨著煤礦開采深度的增加,深井煤礦的熱害問題不斷突出。為了緩解深井煤礦工人的熱應激,提高其熱濕舒適性,本文基于人體熱平衡理論和個體降溫手段,應用相變材料（PCM）開發(fā)了降溫煤礦作業(yè)服,并對其性能進行評價。首先,進行降溫煤礦作業(yè)服的設計開發(fā),從降溫方式、作業(yè)服結構、服裝材料多方面進行選擇和設計。最終選用適用于高濕環(huán)境且便攜性高的PCM降溫方式。選擇相變溫度為15℃的PCM,并提出使用不同相變溫度PCM混合使用的配置方法:15℃PCM作為內層,更高相變潛熱的23℃PCM作為外層（15&23）。根據人體體表不同部位的散熱量、出汗量和熱敏感度,將PCM封裝包的位置設計在軀干和大腿前側�；诿旱V工作環(huán)境的需求,服裝面料需具有防靜電性和阻燃性,通過模糊數學分析方法綜合評估面料的物理性能和穿著舒適性,確定合適的面輔料。其次,通過出汗暖體假人,對開發(fā)的礦工服裝進行客觀散熱性能評價。在空氣溫度為30℃,相對濕度為80%的人工氣候倉內,將15&23與不加PCM的作業(yè)服（CON）和只加15℃PCM的作業(yè)服（15&15）進行對比實驗。實驗結果表明,與CON相比,相變降溫作業(yè)服顯著增加了暖... 

【文章來源】：江南大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

礦井救援冰冷降溫系統(tǒng)[35]

第一章緒論5圖1-2技術路線圖Fig.1-2Researchroadmap1.5.3研究的創(chuàng)新性（1）本課題的研究關注煤礦深井作業(yè)的高溫高濕環(huán)境，將PCM應用于降溫煤礦作業(yè)服的設計中，并從PCM位置設計、PCM溫度選擇、服裝面輔料選擇和款式結構多方面確定服裝的設計方面。（2）運用不同相變溫度的PCM混合配置，提高相變降溫礦工服的有效降溫持續(xù)時間，克服PCM降溫服在實際應用中降溫時間有限、需要頻繁更換PCM封裝包的問題。

江南大學碩士學位論文10濕度的高溫環(huán)境，人體的散熱途徑存在很大差異。在濕熱環(huán)境下，蒸發(fā)散熱量有限，人體主要依靠輻射和對流散熱，散熱量取決于人體體表面積和體核至體表的血流量增幅；干熱環(huán)境下，人體主要通過蒸發(fā)散熱維持熱平衡，散熱量取決于人體的出汗效率。服裝直接影響人與環(huán)境之間的熱交換。人體熱舒適受到服裝本身的熱阻、熱輻射的反射性和服裝的濕阻的影響。這些性能取決于服裝的面料材質和結構設計。人體活動強度直接影響產熱量的大小，進而對人體熱舒適產生影響。2.2個體降溫服個體降溫服是指通過對服裝和人體之間的微環(huán)境進行降溫，從而提高人體散熱的一種服裝[36]。在高溫環(huán)境中，個體降溫服可作為一種高效便捷的方法，緩解人體熱應激反應[37]。個體降溫服根據降溫原理可分為主動式降溫服、被動式降溫服和混合式降溫服[38]。2.2.1被動式降溫服（1）相變降溫服相變材料（PCM）是一種利用相變潛熱儲能和釋能的材料，在溫度不變的情況下通過改變物質狀態(tài)而吸收或釋放大量潛熱。隨著外界溫度的升高或降低，PCM的相態(tài)改變，從而向外界環(huán)境吸收或釋放熱量（圖2-1）。這個過程是自動且可逆的。PCM對溫度的調節(jié)起到了一個緩沖作用，減少由于外界環(huán)境溫度變化引起的穿著者皮膚溫度的變化。圖2-1相變材料調溫機理示意圖Fig.2-1Schematicdiagramofphasechangematerial’stemperatureregulationmechanism相變降溫服將服裝與PCM相結合，依靠相變過程中的材料吸熱實現降溫效果，通常為PCM的液化過程，也有部分氣化過程。由于相變降溫服不依靠外界能源（如電源），因此屬于被動式降溫服。與其他個體降溫服相比，它具有便宜、便攜、易穿的優(yōu)點。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國露天煤礦開采技術綜述及展望[J]. 李浩蕩,佘長超,周永利,黃玉凱.  煤炭科學技術. 2019(10)
[2]我國深部礦井熱環(huán)境研究現狀與進展[J]. 姚韋靖,龐建勇.  礦業(yè)安全與環(huán)保. 2018(01)
[3]我國煤礦深部開采現狀及災害防治分析[J]. 藍航,陳東科,毛德兵.  煤炭科學技術. 2016(01)
[4]氣動冰箱和降溫服在礦井熱害治理中的應用[J]. 王洋洋,辛治坤,郭長娜,劉鵬,任杰.  煤礦安全. 2015(07)
[5]新型礦用降溫服在兩準高溫煤礦中的應用[J]. 梁國治,周孟穎,張奮奮.  現代礦業(yè). 2015(06)
[6]礦工工作服研究現狀及發(fā)展方向[J]. 徐利,戴晉明,昝會云.  產業(yè)用紡織品. 2013(10)
[7]礦工防護服的功能性研究與設計[J]. 陳潔,呂文靜,朱黎明.  輕紡工業(yè)與技術. 2013(05)
[8]一種新型煤礦井下高溫作業(yè)特種防護服的設計研究[J]. 張德飛,曹有勛,趙娜,官凱.  煤炭工程. 2012(07)
[9]礦用降溫服性能試驗研究[J]. 周孟穎,馮立品,梁國治.  安徽理工大學學報(自然科學版). 2012(02)
[10]我國煤礦高溫礦井摸底調查情況[J]. 劉衛(wèi)東,張巖松,王麗華.  職業(yè)與健康. 2012(09)

碩士論文
[1]相變材料分布對相變調溫熱防護效果的影響分析[D]. 王棋生.蘇州大學 2016



本文編號：3276447