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1、第20卷增刊航空学报Vol.20Sup.1999年6月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJune1999文章编号:100026893(1999)增20S57203人体着装热平衡方程邱义芬,袁修干,庞诚(北京航空航天大学人机与环境工程研究所,北京100083)HEATBALANCEEQUATIONFORTHECLOTHINGOFHUMANBODYQIUYi2fen,YUANXiu2gan,PANGCheng(InstituteMan2Machine2Enviro.sy
2、stemEngin.,BeijingUniv.ofAero.andAstro.,Beijing100083,China)摘要:给出了人体代谢量及人体与环境换热量的计算方法。并重点讨论了人体着装与环境的对流换热、辐射换热、皮肤蒸发换热。该法简单易行,可用于评价环境及一些服装的舒适性。关键词:热平衡;人体换热;服装中图分类号:V244.3;V245.3文献标识码:AAbstract:Themetabolicrateandheatexchangebetweenahumanbodyandenvironment
3、areestimated.Con2vection,radiationandskinevaporationareemphasizedbetweenthehumanbodywithclothingandenviron2ment.Thismethodiseasyandfeasible,whichcanbeusedtoassessthethermalcomfortofenvironmentorsomeclothing.Keywords:heatbalance;heatexchangeofthehumanbod
4、y;clothing人的正常体温恒定在37℃左右,也就是说,失,当人体向外散热时,各项为正,反之各项为负。人体与环境处于热平衡状态,人体从环境得热量人体与环境间的热传导可以不考虑,一般情况下,加体内产热量应与人体散热量平衡。在这一平衡人体对外做功很小,这里不予讨论。过程中,体内的温度及人体与环境间的传热途径ASHRAE(1989年)给出以下热平衡方程都有可能改变,人体与环境处于动态平衡。人体热M-W=(C+R+Esk)+(Cres+Eres)平衡方程有各种形式,归纳起来,各方程包括以下式中:C为皮肤的
5、对流散热量;R为皮肤的辐射3种能量形式∶人体产热、人体与环境间的热交散热量;Esk为皮肤的总蒸发散热量;Cres为呼吸换及体内热积蓄。代谢产热与人体散热的差值即干散热量;Eres为呼吸湿散热量。为热积S。热积为零(S=0),人体处于热平衡;热2人体代谢产热M积为正(S>0),则人体产热大于热损失,体温将升高;热积为负(S<0),则人体产热小于热损失,在消脂、吸收活动基本完成且不对外作功的体温将降低。状态下,维持人体生命活动所必需的代谢量称为在许多工作中,需要进行人体热平衡计算。比基础代谢产热。人体的基
6、础代谢产热随着年龄、性如环境的热舒适评价,特种服装的设计等。裸体人别、身高和体重的不同有所差异。这里采用下式计[1]的热平衡计算相对简单,只需考虑人体代谢、活动算基础代谢产热-0.153865及与环境的热交换情况,人体着装后,还需考虑服Qmb=78.5965AsY装的因素,人体与环境的传热过程将发生变化。这式中:Qmb为基础代谢产热;As为中国人人体表面里就人体着装后的热平衡情况进行讨论。积;Y为年龄。测定代谢量常规的方法是呼吸性热量测定1人体热平衡一般方程法。首先对人体吸入及呼出气体进行分析,测出肺
7、人体热平衡一般方程为·通气量V,呼出气体中氧气所占的百分比Oe,代M-W=E+R+C+K+S谢量即可用下式给出。式中:M为代谢量;W为人体对外所做的功;Eõ20600V(0.2093-Oe)为蒸发散热;R为辐射换热;C为对流换热;KM=AD为热传导;S为热积;E,R,C及K为人体热损[1]式中:AD为Dubois人体表面积。收稿日期:1998209207;修订日期:1999201209S58航空学报第20卷3Artcl+tr3呼吸换热量hr=4ER273.2+AD2人体通过呼吸与外界环境的换热由2部分
8、组式中:E为穿服装时的表面辐射率;R为辐射常数;成[2]∶干换热CAröAD为有效辐射面积比。res与湿换热Eres。干换热指由于人体肺部吸入的空气与呼出的气体温度存在差异而由热平衡过程及C,R表达式得产生的换热;湿换热指由于吸入空气与呼出气体R+C=(tsk-to)1ö(fclh)+Iecl的湿度不同而引起的换热。式中:h=hc+hr;to=(hrtr+hcta)öh。õCres=VCp,air(te-ta)öAs皮肤蒸发散热Esk分为有感蒸发Edif
