鄭州輕工業(yè)學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 英文翻譯 題 目 在汽車中熱化階段和 冷卻階段的熱舒適性 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué) 號 院 （系） 指導(dǎo)教師 (職稱 ) 完成時(shí)間 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 1 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 O. Kaynakli . E. Pulat . M. Kilic 摘要 : 大多數(shù)汽車有暖氣通風(fēng)和空調(diào)裝置來控制車輛內(nèi)部的熱環(huán)境 。 但是在炎熱或者寒冷的冬季里 ，從汽車啟動到 行駛穩(wěn)定很難達(dá)到并且保持熱舒適度 ， 在這些過渡階段 ， 人類有體溫調(diào)節(jié)程序領(lǐng)悟并促使冷暖系統(tǒng)改進(jìn)和改良 。 這一 項(xiàng) 研究呈現(xiàn)出在汽車內(nèi)部環(huán)境和人類身體之間的熱交換作用的模型 。 模型基于人類身體的熱平衡等式 .和定義出漢率和皮膚表面平均溫度的經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合 ， 這種模擬已被 短暫的情況下使用運(yùn)行 。 汽車內(nèi)部熱化和冷卻過程對熱舒適度的影響已經(jīng)被研究 。 結(jié)果跟現(xiàn)在的測量和文獻(xiàn)資料中可獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合 。 它表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型的協(xié)議結(jié)合非常好 。 符號目錄 A 表面區(qū)域 ,m2 Q 熱傳導(dǎo)率， W pc特性熱 ,J/(kg K) r 織物層的外部半徑 CSIG 寒冷信號 R 熱或蒸發(fā) 阻力， (m2 K)/W 或者 (m2 KPa)/W f 修正常數(shù) S 儲蓄熱 ， W h 傳熱系數(shù) ,W / (m2 K) t 時(shí)間 ,s (除非在數(shù)分鐘內(nèi)指定 ) i 片段系數(shù) T 溫度 ， j 空氣或織物層數(shù) TS 熱感覺 k 傳導(dǎo)的傳熱系數(shù) ,W/ (m K) V 空氣流速， m/s L 熱負(fù)荷 , W / m2 w 皮膚濕度 m 身體塊 ,kg W 濕氣比， kg H2O/kg dry air .m 每單位區(qū)域塊流程率； kg / (s m) 外部工作完成速率， W M 熱量制造的新陳代謝率； W WSIG 溫暖信號 nl 分層的數(shù)量 x 厚度， mm p 水蒸氣壓力； KPa 希臘符號 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 2 皮膚層塊與身體總塊的比率 滲透效率 下標(biāo)數(shù)字 a 空氣 ex 呼氣 al 空氣層 f 織物 b 身體 int 外部衣物表面和固體的 界面（例如座位或靠背） bl 血液 max 最大值 cd 傳導(dǎo) n 中間的 cl 衣服 rex 呼吸 cr 核心 rd 輻射 cv 對流 s 飽和的 dif 散布 sk 皮膚 e 易 受到對流和輻射的環(huán)境 sw 汗液 ev 蒸發(fā) t 總數(shù) 1 介紹 一輛汽車的司機(jī)和乘客的舒適感部分取決于車輛內(nèi)部空氣的質(zhì)量和溫度，三個(gè)相關(guān)的系統(tǒng)被用于提供所需求的空氣溫度和質(zhì)量。這些是通風(fēng)系統(tǒng)，暖氣通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng) 。一輛車的 暖氣通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的作用是為它的乘坐者提供完全的熱舒適。因此 ，非常必要去了解人身體的熱量方面的情況，以便設(shè)計(jì)一個(gè)的效的 HVAC 系統(tǒng)。 為了估計(jì)熱舒適水平，環(huán)境熱量方面的準(zhǔn) 確信息是必需的。環(huán)境熱量能概略地被汽車內(nèi)部的空氣溫度、速度和濕度表現(xiàn)。在交互作用中，熱量和傳質(zhì)一起發(fā)生。完成人類舒適的模型包括能量平衡液體和材料熱力性能相等，熱量和傳質(zhì)特性，一輛汽車的乘客坐的車廂在冬季中被通過冷卻劑 -空氣的熱交換器的循環(huán)熱引擎冷卻加熱以使車廂的空氣暖和。加熱系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成與空氣流通系統(tǒng)一同操作，以便能提供所需的溫度。 隨著引擎大小的改進(jìn)變小，從燃料的經(jīng)濟(jì)方面和車輛加熱系統(tǒng)的可利用熱量相應(yīng)在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 3 地減少方面考慮，從考慮市場情況出發(fā)為確保乘客的熱舒適感，甚至在極端的情況下，有一種發(fā)展更有效的系 統(tǒng)的興趣為達(dá)到并保持乘客的熱舒適感是很困難的。一些輔助的加熱或冷卻裝置或許極大地減少了需要達(dá)到熱舒適的時(shí)間，但是這個(gè)裝置的能量需求是很大的。 在嚴(yán)熱的季節(jié)，空調(diào)被應(yīng)用。當(dāng)提起空調(diào)裝置時(shí)。腦海里第一個(gè)想法是冷卻和清爽的空氣。事實(shí)上汽車空調(diào)系統(tǒng)不僅冷卻空氣而且清潔、除溫使空氣流通以使乘客健康舒服，這些程序同加熱和通風(fēng)系統(tǒng)一起運(yùn)行。 人類的熱舒適感早被認(rèn)為是先前的研究課題，有許多被證明和編成法典的可利用的數(shù)據(jù) 3。在文獻(xiàn)中，大多數(shù)研究考慮熱量狀況幾乎一致完整地覆蓋乘客的整個(gè)身體。在乘客身體被很不均勻和短暫覆 蓋的狀況下比較少的注意出現(xiàn)在指向在同一汽車內(nèi)的熱舒適。 Yigit18計(jì)算了每一個(gè)身體部分的熱損失和穿五件不同套裝時(shí)整個(gè)身體的熱損失。然而身體各個(gè)部位的熱損失沒有被考慮，衣物阻擴(kuò)抗對臺戲熱舒適的影響也沒有被估計(jì)。 Mccullough et al13， 14出版了絕緣價(jià)值，典型的衣服套裝蒸發(fā)與熱力模型對比。這些參數(shù)也被用于測量使用熱力裝置加濕的部分織物。一個(gè)計(jì)算機(jī)模型被開了出來用于估計(jì)熱傳遞中干燥和蒸發(fā)空氣的阻力。 Olesen et al.15研究了五套具有相同全部熱力絕緣的不同衣服套裝，但是對 16 個(gè)靜止不動的實(shí)驗(yàn)主題實(shí)驗(yàn)是知身體的上部分到下部分排列，他們的實(shí)驗(yàn)研究將會給測量衣服套裝的熱阻不均勻提供一個(gè)方法，并且檢查它是如何影響使當(dāng)?shù)責(zé)崃坎环€(wěn)定。 Tanebe et al.16，用一個(gè)模型調(diào)查了人體幾個(gè)部分有感覺的潛伏的熱損失。對于身體上每一個(gè)考慮過的部分，總的熱傳遞系數(shù)和熱阻力被出現(xiàn)。既使他們的研究是在封閉的環(huán)境中進(jìn)行，它沒有提供任何熱舒適的結(jié)果。 Kaynakli et al.11報(bào)告一頇研究說人類身體被分成 16 個(gè)部分，在每一個(gè) 16 個(gè)身體部位和環(huán)境之間熱交互的計(jì)算機(jī)模型被開發(fā)出來。隨著模型 的使用，坐著和站著時(shí)身體的各個(gè)部分和整個(gè)身體的皮膚濕潤情況和潛在（蒸汗蒸發(fā)，擴(kuò)散）和有感覺的（傳導(dǎo)、對流、輻射）的熱量損失被計(jì)算出來。 Kaynakli et al. 12呈現(xiàn)人體和環(huán)境間和質(zhì)量傳遞的數(shù)學(xué)模型。在他們的研究中，人們在不變的情況下獲得滿足感所需的環(huán)境的個(gè)人狀況和總計(jì)的有感覺的和潛在的熱損失，皮膚溫度、出漢、預(yù)測的平均贊成率 （ PMV） 和預(yù)測的不滿意百分比 （ PPD）的價(jià)值經(jīng)由模型被計(jì)算出來 。 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 4 Chakroun 和 Al-Fahed7研究了一輛在科威特夏季數(shù)個(gè)月內(nèi)停在太陽下的一輛汽車的溫度變化和 熱舒適性。他們也認(rèn)為在汽車內(nèi)部用不同的內(nèi)部材料混合物對溫度有影響。 Burch et al.4報(bào)告了在嚴(yán)寒冬季升溫時(shí)期的駕駛狀況下的一系列關(guān)于乘客熱舒適性的試驗(yàn)結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)安裝在座位和靠背上的小功率電力加熱設(shè)備極大地減少升溫時(shí)間可以綜合通過在空氣管道中安裝電加熱器實(shí)現(xiàn)，雖然與這種方法有關(guān)的能量需求是很大的，除了他們的實(shí)驗(yàn)研究之后。他們將關(guān)于這個(gè)課題的一項(xiàng)分析研究發(fā)表在Burch et al.5。 汽車啟動時(shí)加熱和降溫期間需要一些時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定的狀況。在這些時(shí)期，乘車者身體熱量分布十分不均。乘客感覺局部 寒冷歸究于與一個(gè)最初的涼座位或于車輪接觸與環(huán)境不均勻的輻射熱傳遞，局部太陽照射和空氣調(diào)速器的位置，儀表板控制的設(shè)定所決定的不均勻的空氣速率有關(guān)。因此為了達(dá)到保持汽車內(nèi)乘客的熱舒適性的技術(shù)發(fā)展中產(chǎn)生了很大興趣。 這項(xiàng)研究呈現(xiàn)一個(gè)人類與汽車內(nèi)環(huán)境之間熱交互的模型。因此部分分析認(rèn)為局部不舒服是由在一個(gè)相對狹小空間內(nèi)。衣服隔熱不均勻造成的。比如汽車車廂內(nèi)?，F(xiàn)在的模型是基于被分成 16 部分的人體的熱力平衡相等結(jié)合 Gagge et al.s10和 Olesen et al.s15的方法，所有身體部分被看作是二同 心圓筒，需要背后數(shù)據(jù)比如身體部分的表面積，它們質(zhì)量從現(xiàn)有文獻(xiàn)中提取，這樣，除了 gagge et al.s10 的模型，盡量通過計(jì)算身體各個(gè)部分的熱交換和皮膚溫度，出漢率來定義局部不舒適性。在短暫的情況下模擬被運(yùn)行應(yīng)用。汽車內(nèi)部加熱和降溫過程對舒適性的影響已經(jīng)被證明。實(shí)驗(yàn)也指導(dǎo)了冷卻周期，直到汽車達(dá)到熱舒適性，溫度和溫度才發(fā)生改變。司機(jī)和乘客被這些變化極達(dá)地影響，為證明現(xiàn)在的模型，模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)做了比較。 2 數(shù)字模型 從乘客上面流過的環(huán)境空氣的速度從小空間熱舒適性觀點(diǎn)來說非常重要，因?yàn)樗泻艽蟮募訜岷?降溫能力，例如在汽車車廂內(nèi)，在司機(jī)和乘客上方流動的空氣進(jìn)入衣服開衩口對于任何乘客身體沒有相同作用。雖然對于典型戶內(nèi)狀況取代平均速度是好的近似值，但以汽車內(nèi)部看來結(jié)果會產(chǎn)生很大的錯(cuò)誤。坐著的乘客身體上方局部空氣流速被 Burch et al.5 （ 表 1） 經(jīng)實(shí)驗(yàn)列出。在這項(xiàng)研究中，測定乘客身體各部分熱損失的因素基于這些速度值。 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 5 在這項(xiàng)研究中用的模型是基于 Olesen et al.15中描述的方法。在這項(xiàng)研究中為了證明冬天和夏天條件下，環(huán)境熱量對于乘客坐者尤其是司機(jī)詳細(xì)的影響，考慮身體上衣服和當(dāng)?shù)乜諝饬?速的影響人體被分成 16 部分。在表 2 中，表面積和他們身體表面積的各小部分都已給出。 用身體各部分儲存的能量來計(jì)算當(dāng)時(shí)，溫度變化許多這些身體部分大量的身體部分和他們身體的保各個(gè)小部分見表 3。 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 6 將人體視作一個(gè)整體，從熱舒適性觀點(diǎn)看平均皮膚溫度是個(gè)不主意，但是四肢例如：手、腳和臉或者裸露和身體部分的溫度可能增加或減少不必要的數(shù)值。通過使用發(fā)展了的模型，影響熱舒適性的每一個(gè)身體部分的有感覺的和潛能在熱損失的參數(shù)變化的時(shí)間率，皮膚溫度和皮膚出汗率可能被研究。 2 1人類身體的熱力和生理學(xué)模型 兩包廂間過渡性熱量 平衡模型被 Gagge et al.10發(fā)明，將身體描述成兩個(gè)同心圓筒，里面的圓筒代表身體核心（骨骼、肌肉、內(nèi)臟）另外一個(gè)圓筒代表皮膚層。這個(gè)模型考慮到核心和皮膚部分即時(shí)的熱量儲存，假定這些部分的溫度隨時(shí)間變化。這個(gè)熱力模型用一對熱力平衡等式來描述，其中一個(gè)適用于任何部分 3： 式子中， M 代表熱力產(chǎn)生的新陳代謝率， 7ptW 代表機(jī)械工作的熟練程度，resQ呼吸的熱損失率，,crskQ熱量從體內(nèi)到皮膚的傳輸率，cnQ, cvQ, rdQ從皮膚層到環(huán)境分別以傳導(dǎo)對流和輻射方式的熱損失率，crS和skS表示在體內(nèi)和皮膚層儲存的能量在為些部分引起的瞬時(shí)溫度改變。這些效果可用下列等式表示 ： m 代表身體部分質(zhì)量， ,pbc 代表身體特有熱量。 ,CVQ 和 ,rdQ 出現(xiàn) 在 等式 2 中代表在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 7 對流和輻射和熱傳遞，可用下列關(guān)系計(jì)算： 式中，eA是暴露到環(huán)境中的身體部分的外表面積總面積除去與座位接觸的面積，靠背面積等等）clf代表穿 衣服的身體部分與裸露的身體部分表面區(qū)域的比率包括平均輻射和周圍空氣溫度如下所示： 熱輻射傳熱系數(shù)取值 4.7n/(m2.k)是因?yàn)樗糜趦?nèi)部狀況足夠精確 3身體各部分的對流熱傳遞數(shù)在 de Dear et al.8中取值 。 由于皮膚總的潛熱損失來自蒸發(fā) , evQ表示為 ： 式中 , w 是蒸發(fā)比率 , ,sksp是皮膚溫度的飽和水蒸汽分壓力 , ap是環(huán)境空氣的水蒸汽分壓力 , cl是衣物 的浸透高效率 ,LR是蒸發(fā)熱傳遞與對對流熱傳遞系數(shù)的比的路易斯系數(shù) .McCullough et al.14已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通常室內(nèi)衣物浸透系數(shù)平均值cl=0.34 總皮膚的潮濕度 (w ),包括常規(guī)出汗引起的和通過皮膚擴(kuò)散的濕度 ,均由下列式子給出 . 最大的蒸發(fā)潛能 ,當(dāng)皮膚表面完全浸濕 (w =1)時(shí) , ev,maxQ出現(xiàn) . 在一輛汽車中身體表面的重要部分 (1520%)是由座位 ,靠背和方向盤接觸的 ,這部分不是認(rèn)為以對流 、 輻射方式散失熱量 .由于皮膚熱傳導(dǎo)的熱損失由下式給出 ： 在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)模型中 ,身體中心和皮膚間的熱交換由通過直接接觸和皮膚血液流動在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 8 發(fā)生的。身體的平均熱電導(dǎo)常量被假定為cr,skK=5.28W/(m2 k)從身體中心到皮膚的熱流動如下式 ： 血液的特定熱，p,blc是 4.187J/(kg k)呼吸熱損失大約是總熱損的 10%,呼吸熱損失大約是總熱損的 10%。 由于呼吸的熱損失如下式 ： 式中 . resm 是吸入空氣的流動率 , exT和aT分別是出氣溫度和周圍空氣溫度 。exW和aW分別是呼氣和周圍空氣的濕氣比 .蒸發(fā)的熱量 ()fgh是 2.43 106J/kg. 皮膚塊與總身體塊的比率 ( )被當(dāng)作身體核心的下述功能與皮膚中血液流動的比的模型 : 每單位皮膚面積內(nèi)核心到皮膚的血液流動被表示成 : 每單位皮膚區(qū)域的出汗率被估計(jì)為 : 人體平均溫度能通過皮膚到核心的重要平均溫度預(yù)測 : 身體中間溫度能用同樣方法通過皮膚到核心的中間溫度計(jì)算 . 身體被分成 16 個(gè)統(tǒng)一穿衣物的部分 .每個(gè)部分 的總熱阻和總蒸發(fā)熱阻如下各項(xiàng) . 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 9 假定通過空氣層和衣物層的熱傳遞是以傳導(dǎo)和輻射方式發(fā)現(xiàn) ,在這種情況下空氣層的熱阻如下式 : 式中 ,Xa是空氣層厚度 , Hrd和 k的數(shù)值是 Hrd=4.9( k)和 k=0.024W/(mk)14蒸發(fā)熱阻也能寫成相似的等式 .空氣層的蒸發(fā)熱阻如下式 : 式中 a和 b是常數(shù) .a和 b的數(shù)值分別是 0.0334( kpa)/W和 15mm14裸露在環(huán)境中的外表面處理的有一點(diǎn)不同 .外層的熱阻為 : 外層的蒸發(fā)熱阻通過對流的熱傳遞系數(shù)和路易斯關(guān)系決定 : 2.2 熱感覺的預(yù)測 上述 等式描述了人體環(huán)境和溫度調(diào)節(jié)裝置間的熱交換 .身體 E熱能量熱負(fù)荷的組合 ,影響在身體與環(huán)境間熱量交換中的人熱舒適性 .如果身體的熱負(fù)荷 (L)幾乎是零 ,中間狀況或熱舒適性就達(dá)到了 .運(yùn)動 .衣服和四個(gè)環(huán)境系數(shù) (氣溫 ,平均發(fā)光溫度 ,空氣流速和濕度 )的組合都影響熱舒適性 .應(yīng)用最廣泛的熱舒適參數(shù)是熱感覺 (TS),數(shù)值在式 27中給出 式中 ,Ab是身體的總表面積 ,表 4 給出了 TS的比值 . 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 10 2.3 假定和起始狀況 裸露的身體表面積取為 Ab=1.75/ ,體重是 80千克 ,核心和皮膚的初始溫度值分別取為 36.8和 33.7 夏季衣物隔熱率 ,冬季衣物隔熱率 ,夏季衣物的衣服面積因素 ,冬季衣物的衣服面積因數(shù)和活動的新陳代謝率分別取為 :0.5clo,1.5clo,fcl=1.1,fa=1.15和 75W/ .5,6 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 11 身體上的局部空氣速度在表 1中給出 ,加熱和冷卻過程的平均空氣溫度 (Ta)見圖 1和圖 2,加熱階段相關(guān)的溫度取 0.355,冷卻階段見圖 3,平均輻射溫度在加熱階段取為在冷卻階段取為 在加熱階段與身體 (Tint)接觸的物體的表面溫度 (t從起動開始的以分鐘計(jì)的時(shí)間 )如下式 座位 : 與座位接觸的穿衣物的身體面積 :0.07 . 靠背 : 與靠背 接觸的穿衣物的身體面積 :0.07 . 方向盤 : 與方向盤接觸的穿衣物的身體面積 :0.01 . 在冷卻階段 ,發(fā)現(xiàn)身體有接觸物體的表面溫度 (Tint)與運(yùn)行實(shí)驗(yàn)（ t 是以分鐘計(jì)）的在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 12 結(jié)果一樣（表 5）。 3 結(jié)果與討論 為了證明加熱和冷卻過程對汽車內(nèi)部狀況的影響，數(shù)學(xué)模型部分中的等式運(yùn)用Delphi6 系統(tǒng)語言來指導(dǎo)計(jì)算機(jī)媒體。在加熱階段，需要靠背和方向盤表面溫度都取自 Burch et al.5，在他們的實(shí)驗(yàn)研究中，內(nèi)部空氣已經(jīng)被從 -20 加熱到 20 ，如圖 1所示。 冷 卻過程所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在 1991年裝有一個(gè) 2000-cc引擎的豐田汽車被測量。汽車停在日光下，觀察到車內(nèi)氣溫上升到 64，周圍環(huán)境溫度大的是 30。稍后，標(biāo)準(zhǔn)的冷卻程序隨空調(diào)器的啟動而開啟。在這個(gè)過程中，車內(nèi)溫度，相關(guān)的溫度，座位，靠背和方向盤表面溫度被測量。測量的參數(shù)見圖 2和圖 3。因?yàn)樵谄噧?nèi)溫度升到 64時(shí)相關(guān)的濕度從 50減少到 11，所以在冷卻階段相關(guān)濕度從 11開始。 在升溫過程中從身體到環(huán)境的熱損失在圖 4 中相比較地給出。因?yàn)?Burch et at.5的模型和現(xiàn)在的模型存在一些原則上不同（例如 ：在 Burch 的模型中身體被分成 4個(gè)部分，但在我們的模型中身體被分成 16個(gè)部分），故一些差別在開始階段出現(xiàn)。除去這些相對小的時(shí)間間隔，結(jié)果間達(dá)成的一致也在可接受的范圍內(nèi)。由于與物體表面接觸的身體各部分的面積小于其它身體表面積，故座位、靠背和方向盤的傳導(dǎo)熱損失與總的對流和輻射熱損失相比相當(dāng)?shù)汀Ｔ谏郎剡^程的開始階段，因?yàn)槠噧?nèi)溫度和內(nèi)部表面溫度相當(dāng)?shù)?，傳?dǎo)、對流和輻射的熱損失很高。甚至這些總的熱損失比熱力過程中的新陳代謝高。因?yàn)檫@個(gè)原因，身體核心和皮膚溫度有一點(diǎn)減小。但是皮膚溫度的減小要比核心溫度減小的多。顯然 這些熱損失的快速減小歸究與汽車內(nèi)溫度的升高。在這個(gè)過程中，身體試圖保持最小限度的呼吸和蒸發(fā)熱損失以便平衡熱損失。 升溫階段相對比的變化的 Ts值見圖 5，通過圖 5的驗(yàn)證，與 Burch et at.5有一個(gè)在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 13 好的相吻合處。 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 14 這些計(jì)算在和分析研究中運(yùn)行。在他們的實(shí)驗(yàn)中， Ts 的數(shù)值由參考數(shù)據(jù)獲得，平均熱舒適性和參考數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差通過時(shí)間計(jì)算。現(xiàn)在研究計(jì)算結(jié)果在 Ts 16范圍內(nèi)， 的值取 0.62。最初，從身體到環(huán)境的時(shí)間熱力損失由于汽車內(nèi)的低溫度緣故一直很高。因此，由于內(nèi)部溫度和外表面溫度升高，熱舒適性得到改善。 指出汽車車廂升溫階段環(huán)境狀況對人舒適的影響的一個(gè)參數(shù)是身體表面平均溫度和它隨時(shí)間的變化見圖 6。在最初幾分鐘內(nèi)，由于車內(nèi)和物體內(nèi)部都很低的溫度，平均皮膚溫度立即下降。隨著車內(nèi)溫度隨時(shí)間而升高，在它的值降低到一個(gè)最小值32后平均皮膚溫度開始升高。雖然平均表面溫度對人類舒適狀況是一個(gè)好的信息，但也必須注意人體的局部不識。和固體表面接觸的身體背部、大腳和手的溫度在圖 7中給出。內(nèi)部溫度對背部背部和腳的溫度影響不大，故它們的變化不重要。但是手面的溫度減小到 17.5可以被估計(jì)為一個(gè)相當(dāng)?shù)偷臏囟?。在文獻(xiàn)中，提到當(dāng)手面溫度達(dá)到 20時(shí)引起認(rèn)為不舒服的寒冷，達(dá)到 15就極其寒冷 3。 在冷卻過程中身體上的熱傳遞見圖 8。由于在開始車內(nèi)溫度和表面內(nèi)部溫度很高，有感覺的熱流動（傳導(dǎo)、對流、輻射）從環(huán)境到人體發(fā)生。這種情況導(dǎo)致從身體內(nèi)部到皮膚溫度的升高。為繼續(xù)維持身體重要功能和另外確保舒適的狀況，從環(huán)境對身體的熱量和熱力過程的新陳代謝熱量必須被排放到環(huán)境中。因此，身體增加了出汗的次數(shù)，很快身體的很大部分被汗覆蓋。這樣，蒸發(fā)熱損失的增加見圖 8。然而呼吸熱損失不受環(huán)境狀 況的影響，它保持在大約 10W。 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 15 Chakroun 和 Al-Fashed s7的研究中，冷卻階段的熱舒適性的變化分別在圖 9中給出。在 Chakroun 和 Al-Fashed s7的書中，詳細(xì)的環(huán)境狀況沒有給出，所以我們的模型無法直接應(yīng)用于他們的測量狀況。因此，這一個(gè)圖只是一個(gè)性質(zhì)上的比較。在他們的研究中，可以肯定停在太陽下的汽車內(nèi)部溫度達(dá)到大約 65。然后，冷卻程序通過操作 A/C 開關(guān)研究調(diào)查。但是在相當(dāng)熱的氣候中進(jìn)行而環(huán)境溫度是 45。然而在我們的實(shí)驗(yàn)中它是 30。太陽的輻射也比我們的情景下強(qiáng)。 由于這個(gè)原因，汽車內(nèi)描述的溫度是不同的，所決定的 Ts 值也不一樣。在最早的幾分鐘內(nèi)，由于車內(nèi)高溫，熱量通過傳導(dǎo)，對流和輻射從環(huán)境傳到人體。因此，由于身體有一個(gè)明顯的熱負(fù)荷， Ts 有一個(gè)很高的初始值。然后，熱負(fù)荷隨車內(nèi)溫度減小而減小，表面溫度和舒適狀況得到改善。 冷卻過程中身體、腳和手面平均溫度 的變動見圖 10。但是，直接與空氣接觸的手的溫度的升高比其它部分大。隨著車內(nèi)冷卻時(shí)間變化，這個(gè)溫度升高度下降。手部在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 16 最易受到環(huán)境狀況的影響，所以溫度的明顯減小呈現(xiàn)在手上。相似的情形對頭部來說也很有效。既然鞋子是重要的隔熱元素， 腳沒從內(nèi)部溫度變化受到影響。由于這一原因，在冷卻過程最后最高的溫度出現(xiàn)在腳部。身體的平均表面溫度在手和腳的溫度間改變。 改變舒適感的一個(gè)重要參數(shù)是皮膚濕度，它隨著時(shí)間的變化見圖 11。在冷卻過程的初始階段，由于車內(nèi)溫度高，出汗率增加，以便增加身體的熱損失。因此皮膚的濕度增加。由于鞋子緣故，最快的增加發(fā)生在腳部。由于頭部沒有衣物阻止出汗的蒸發(fā)，手臂不與方向盤接觸，皮膚濕度在這些身體部分中最低，然而平均身體表面濕度在頭部和腳部濕度中間升高到最大值 0.6。 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 17 4 結(jié)論 在這項(xiàng)研究中，介紹了內(nèi)部環(huán)境狀況對人類 生理學(xué)和加熱和冷卻過程對舒適性的影響。表示體溫控制裝置的基本熱交換等式和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系被用于人體與環(huán)境間的熱質(zhì)傳遞。在這些過程中，考慮到車內(nèi)溫度和相關(guān)濕度和與身體接觸的物體表面的溫度，熱傳遞的變化，身體部分表面溫度和濕度和 Ts 數(shù)值都給了出來。 在升溫階段的最初幾分鐘，由于車內(nèi)和表面的低溫，從身體到環(huán)境的熱損失很大。在這個(gè)時(shí)期，蒸發(fā)熱損失通過體溫調(diào)節(jié)裝置保持在最小值。身體的平均皮膚溫度降到 32，與方向盤接觸的手溫也降到一個(gè)很低的值 17.5。由于從身體到環(huán)境的熱損失變得很重要， Ts值從 -4.5開始，然后隨內(nèi)部 溫度升高，它開始得到改善。 在冷卻階段的最初幾分鐘，和升溫階段相反，由于車內(nèi)和表面高溫，感覺熱交換從環(huán)境到身體間發(fā)生，由于這個(gè)原因， Ts 值從一個(gè)相當(dāng)高的值 8 開始，然后隨內(nèi)部溫度升高而下降。為了平衡身體與環(huán)境間的熱交換，出汗過程增加，所以潛在熱損失增加。考慮到升溫和冷卻階段的呼吸熱損失都不受環(huán)境狀況的影響，隨著出汗過程增加，身體皮膚濕度增加，由于衣服熱絕緣度高，身體表面的皮膚濕度很高，相反，裸露的身體表面（例如頭和手）很低。同理，這些裸露的表面也是受環(huán)境狀況影響最快的部分。 除此之外，也提到了只有一名司機(jī) 在車內(nèi)的停著的汽車的測量結(jié)果。汽車內(nèi)無人或汽車內(nèi)有乘客都可能影響測量結(jié)果。 在汽車中熱化階段和冷卻階段的熱舒適性 18 參考文獻(xiàn) 1 Althouse A (1979) Modern refrigerations and air conditioning,The Goodheart Willcox Company, USA 2 Arc O , Yang SL, Huang CC, Oker E (1996) A numerical simulation model for automobile passenger compartment climate control and evaluation. 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