人体与羊绒衫环境的对流热交换介绍

           对流换热是指相对运动的流体与其温度不相同的固体壁面接触时，流体和壁面之间的热量交换过程口。在羊绒衫环境表面附近的流体获得来自固体的热量后流动到别处，新的流体又补充过来，这样就使固体通过对流换热的形式把热量源源不断地传给流体。交换人体与羊绒衫环境对流换热是通过空气流过人体表面来传递热量的。流体就是空气，而固体壁面就是人体皮肤或所穿服装的外表面。一般情况下，人体外表面的温度高于空气温度。于是，与人体表面接触的空气被加热并且由于密度变小而上升或由于通风等原因被吹走，较凉的空气补充过来，如此反复，就形成了体表的对流换热，热量传给了羊绒衫环境中的空气。但是在夏季或在高温车间里，羊绒衫环境空气温度要高于人体表面温度，对流换热的结果是人体从羊绒衫环境获得热量，在这种情况下，空气流速的增加不仅不会使人感到凉爽，反而使人感到更热，通常只好依靠大量出汗来维持人体的热平衡。实际上，计算人体对流换热量是比较困难的，主要是因为人体外表的形状相当复杂，并且随着不同的姿态和不同的着装而变化，对人体外表的空气边界层内的流态、温度场、速度场都很难作出真实、详尽的描写。有许多学者提出许多近似的方法。当人体处于风中或走动时，气流的速度大于自然对流的速度，边界层遭到破事实上，即使整个人体表面温度完全一致，处在温度完全一致的气流平直稳定的空气中，各部位的对流换热量也有明显的不同。迎风面的局部对流换热系数最大，两侧较小；到了背风面由于气流的涡旋作用又使对流加强了。局部对流换热系数不仅与风向有关，而且与人体部位也有关，脚部的边界层最薄，所以对流换热系数最大；手、脚和四肢的对流换热系数比胸部要大。人体采用坐姿时全身的对流换热系数比站姿时要大，因为人坐着时有效的对流换热面积仅有全身表面积的86％，而在站立时为94．2％。影响人体局部对流换热系数的因素是边界层的厚度及流态。在自然对流情况下，厚度的影响更大。对于站立者，脸部边界层厚度最大，相应的对流换热系数较小。这种情况好像为站立者提供了一个头部的热保护层。对于大多数的室内羊绒衫环境，人体与羊绒衫环境的对流换热正好处于综合对流的范围内，既存在着由温差造成的自然对流，又存在着由室内气流造成的强迫对流。要明确地区分这两种对流中哪一种占主导地位是比较困难的，因为风速的大小与方向、人体的姿态与着装、不同的部位与不同的温差都会影响对流的本质。一般来说，风速下降，自然对流的程度上升，并最终成为主要的对流形式。人与羊绒衫环境发生对流热交换时，对流介质主要是空气。