電熱服的熱性能分析與模擬.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、電加熱服裝可以為工作、生活在低溫環(huán)境下的人們提供熱量,降低人們的凍傷風(fēng)險,且局部加熱能夠?qū)ι眢w易受寒部位進(jìn)行保暖,而加熱元件是電熱服裝很重要的組成部分。基于此,本文對碳纖維絲、集成碳纖維絲的加熱片與加熱服裝的熱性能(包括電阻、升溫速率、表面溫度均勻性、平衡溫度等指標(biāo))進(jìn)行了系統(tǒng)的測試。進(jìn)一步在多層織物熱傳遞理論的基礎(chǔ)上,用ANSYS軟件對電熱服中嵌入加熱片的織物組合體建立簡化的三維模型,進(jìn)行穩(wěn)態(tài)傳熱模擬,研究有內(nèi)熱源時織物組合體內(nèi)部和表

2、面的溫度場分布特征,從而為冬季電加熱服裝的設(shè)計優(yōu)化提供參考。
  本文首先研究了碳纖維絲的電阻穩(wěn)定性、最大負(fù)載電流、電熱升溫性及功率消耗與平衡溫度之間的關(guān)系。實驗選用10cm長的12K碳纖維絲,實驗結(jié)果顯示:碳纖維長絲的電阻變化率受電壓、環(huán)境溫度影響較小;升溫速率快;且碳纖維長絲的功率消耗和平衡溫度呈高度正向線性相關(guān),決定系數(shù)(R2)為0.977。然后將3束碳纖維絲并聯(lián)制備了碳纖維加熱片,制備的加熱片的平衡溫度和加熱功率密切相關(guān),

3、在5V負(fù)載電壓下,加熱片的平衡溫度達(dá)到45.1℃;紅外溫度圖像顯示加熱片溫度均勻性較好。最后將加熱片、加熱電路集成到制作的服裝主體上,對加熱服裝進(jìn)行功率測試,結(jié)果顯示了加熱片的功率、環(huán)境溫度,服裝的合體度等會影響電熱服加熱效果。功率不同時,電熱服相同部位對應(yīng)的溫度差異較大,功率越大則溫度越高;加熱片功率為4.08W時,背部溫度最高,為34.3℃,其次為胸部、腰部、腹部。因此要想使加熱服裝達(dá)到更好的加熱效果,需制作更加符合人體曲線的服裝。

4、
  為了探究加熱片產(chǎn)生的熱量在電熱服中如何傳遞,用ANSYS軟件建立電熱服中嵌入加熱片的織物組合體三維模型,在不同條件下對不同模型進(jìn)行數(shù)值模擬,來獲取模型的溫度場分布,模擬結(jié)果顯示:外界環(huán)境溫度越低,加熱片功率輸出相同時,加熱片所能達(dá)到的溫度越低,這與實驗測試結(jié)果相一致,可根據(jù)穿著環(huán)境,合理選擇加熱片的輸出功率。加熱區(qū)域呈縱向條紋的加熱片與均勻恒溫加熱片模擬結(jié)果對比可知,通過分散加熱片的發(fā)熱區(qū)域,能夠提高熱量沿模型平面的傳熱量,

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