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电热马甲热性能测试 (下)

  • 来源:本站
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  • 作者:南耀小编
  • 发布日期:2021-10-28
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电热马甲性能测试1122.jpg

(二)结果分析

1.电热马甲不同部位的温度对比与分析


测试位置温度.png


图 3.8 为环境温度为 10 ℃时,胸部、背部、腰部、腹部四个测试位置分别在不同功率时的温度,实验数据显示,加热片所处位置不同其对应的温度存在较大变化,其中加热片功率为 4.08 W 时,胸部位置的温度 33.9 ℃,背部位置为 34.3 ℃,腰部位置为 33 ℃,而腹部位置为 32 ℃,随着加热片功率的增大,各部位对应的温度増加明显。不同部位的温度存在差异则与实际测试条件有关,实验采用半身模型,服装中不同加热区域与人台接触面积不同,位置靠近边缘处也会导致散热系数的变化,腹部和腰部等位置靠近下摆,与外界热交换量增加,所以温度较低。

2.不同功率、环境温度下加热片的温度对比与分析

人体各个部位的冷敏感顺序为:背部、上臂、大腿、腰部>小腿、前臂、胸部、足部、手背[62]。选取对冷敏感度高的背部,得到其在不同环境温度、不同功率条件下的温度。


背部温度测试.png


从图 3.9 中可知,不同功率条件下对应的温度差异较大,功率越大则温度越高。当环境温度为 10 ℃,输入功率为 2.88 W 时,达到稳定状态时加热片表面温度为 26.2 ℃;功率为 4.08 W 时为 34.3 ℃;功率为 5.55 W 时为 42.8 ℃。随着背部加热片温度的升高,对应的输入功率也有所增加,这是由于背部加热片面积加大,且加热片表面温度越高,固-气表面交界处热交流现象愈剧烈,因此为了补偿因散热造成的温度降低趋势,需要提高输入功率。

图 3.9 中显示,环境温度越高,相对应的加热片表面温度越高,当输入功率为 2.88 W时,背部测试点所处环境温度为 5 ℃时,温度为 22.3 ℃;当环境温度提高到 10 ℃时,温度升高为 26.2 ℃,环境温度的上升降低了织物与空气环境的温度差异变化,而温度差变化幅度的减小直接导致界面热交换效率的降低,因此根据加热片的使用环境,合理选择功率输出模式,可有效拓展织物的使用领域。

3.不同功率条件下马甲内部的温度对比与分析

马甲内部背部温度.png



将不同功率下测得的电热马甲内层衣内温度数据导入到 Origin 中,绘制得到的温度曲线图如图 3.10 所示。从图 3.10 可知,衣内背部温度随着功率的增大,升温速率更加明显。功率为 2.88 W 时,衣内温度从 29.8 ℃上升至 35 ℃;功率为 4.08 W 时,衣内温度上升至40.1 ℃;功率为 5.55 W 时,衣内温度上升至 48.7 ℃。说明功率越大,衣内温度越高,这与图 3.8 中人台实验测试结果相一致。但在环境温度为 10 ℃时,三种功率下,衣内温度值比图 3.8 中的温度值大,这是因为人体皮肤的表面温度要比人台的表面温度高,人体有自动调节体温的能力,而温度差变化幅度的减小导致热交换效率的降低。

4. 不同功率条件下人体皮肤的温度对比与分析

将不同功率下测得的皮肤温度数据导入到 Origin 中,绘制得到的温度曲线图如图 3.11所示。人体感觉舒适的皮肤温度区间:31.5-34.5℃[63]。图 3.11 中,横向虚线表示人体感觉最舒适的皮肤温度区间:33-34℃。


背部皮肤温度.png


从图 3.11 中可得,电热马甲没有通电时,人体背部的皮肤温度为 31 ℃,低于 31.5 ℃的舒适温度下限值。电热马甲通电后,在三种不同功率下,人体背部的皮肤温度逐渐上升,最后达到稳定状态。达到稳态时,功率越大,人体背部的皮肤温度越高。功率分别为 2.88W、4.08 W、5.55 W 时,皮肤温度分别达到了 33.2 ℃、33.9 ℃、34.6 ℃。说明电热马甲在3 种功率下都能使人体皮肤温度达到舒适状态,但是在功率为 2.88 W 和 4.08 W 时,皮肤温度在最舒适的温度范围内,可以提供给人体皮肤更长的舒适时间。



电热马甲测试11232.png

(三)本章小结

(1)将加热片,加热电路集成到马甲主体上,得到了一款可拆卸电热马甲。

(2)对电热马甲四个不同部位在不同环境温度、不同功率下进行测试。结果表明,不同功率条件下相同部位对应的温度差异较大,功率越大,则温度越高;环境温度越高,相对应的加热片表面温度越高。

(3)环境温度 10 ℃,加热片功率为 4.08 W 时,背部温度最高,为 34.3 ℃,其次为胸部、腰部、腹部。服装和人体的贴合度影响加热片的加热效果,因此要想使加热服装达到更好的加热效果,要制作更加符合人体曲线的服装。

(4)人体着装实验结果表明,电热马甲在本实验的 3 种功率下都能使人体皮肤温度达到舒适状态,但是在功率为 2.88W 和 4.08W 时,皮肤温度维持在最舒适的温度范围内,可以提供给人体皮肤更长的舒适时间。



(本文摘自论文)

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