深礦井熱環(huán)境下人體降溫機理及空調(diào)方法研究.pdf

1、隨著礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，礦井的深度開采成為必然趨勢。熱害已經(jīng)成為危害礦井安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一。傳統(tǒng)的礦井熱害治理方法存在初投資大、運行費用高、在運行過程中有噪聲污染和制冷效果不良，且隨著工作面的改變，制冷設(shè)備移動、安裝非常困難及安全隱患等問題。同時，作為高溫下個體防護(hù)設(shè)備的降溫服正逐漸興起。在開闊空間、大環(huán)境及一些特殊場合，降溫服具有不可比擬的優(yōu)勢。基于以上分析，本課題對降溫服在礦井熱環(huán)境下應(yīng)用性進(jìn)行了相關(guān)探索，希望能對礦井熱害的治理

2、提供有益參考。
　　本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論有以下四點：
　　1.針對當(dāng)前礦井熱害治理存在問題，提出應(yīng)用于礦井熱害治理的氣冷服個體防護(hù)方法。本文在總結(jié)當(dāng)前降溫服的應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對其在礦井熱環(huán)境中的應(yīng)用可行性進(jìn)行分析。
　　2.基于生物熱力學(xué)、生物傳熱學(xué)原理，分析熱環(huán)境下人體微氣候降溫機理。結(jié)合微氣候人體降溫機理分析，進(jìn)行針對高溫?zé)岘h(huán)境下的氣冷服結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定氣冷服的使用形式。并研究了氣冷服在礦井熱環(huán)境下的應(yīng)用方案，對

3、該方案進(jìn)行了分析。
　　3.對所設(shè)計的氣冷服進(jìn)行傳熱分析。結(jié)合人體降溫機理，建立了氣冷服傳熱數(shù)學(xué)模型。分析了影響氣冷服降溫性能的影響因素，并進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，分析結(jié)果表明：（1）制冷量隨著進(jìn)氣流量的增大而增大，但氣流不宜過大。在保證散熱量滿足需求同時，須保證防護(hù)服的正壓力控制在一定范圍之內(nèi)。（2）進(jìn)氣溫度、濕度越低，冷卻服的制冷量越大，但不宜過低；通風(fēng)氣流的濕度對降溫服降溫效果影響比溫度影響更顯著。（3）外層衣服熱阻越小，人體散

4、熱速率越快。（4）環(huán)境溫度越高，衣服的內(nèi)外層溫度越大，且內(nèi)層溫度增長速率要高于外層服裝溫度的增長速率。
　　4.搭建了氣冷降溫的性能測試實驗臺，實驗研究了所設(shè)計的氣冷降溫服的制冷性能，分析了進(jìn)氣壓力、冷閥開度、進(jìn)氣溫度等對降溫性能的影響。實驗結(jié)果表明：（1）渦流管的冷端出口溫度隨著壓力的增大越來越低，其制冷效應(yīng)越來越好；而氣冷服的降溫性能隨著進(jìn)氣壓力的增大，人體微氣候區(qū)的溫度也越來越低，但進(jìn)氣壓力不宜過大，必須控制在一定范圍之內(nèi)。

5、（2）渦流管的旋鈕開度在所有渦流管氣冷服的降溫性能影響因素中起著關(guān)鍵作用，其開度大小直接影響著其降溫性能。旋鈕開度存在著最佳位置，開度過小或過大都會損壞其降溫性能，因此在使用時應(yīng)注意必須使旋鈕開度在最佳位置附近。（3）溫度對氣冷服的降溫性能有一定的影響。但由于在實際工況下氣源來自周圍環(huán)境空氣，特別是在礦井熱環(huán)境下氣體溫度較高，本實驗主要是為了驗證降溫服在高溫環(huán)境下的適應(yīng)性。實驗結(jié)果表明在35℃的高溫空氣下，氣冷服仍能維持微氣候區(qū)溫度在舒