Megacool kølevest giver termisk beskyttelse til arbejdere i miljøer med høje-temperaturer, hvilket øger komforten i kroppen. I øjeblikket ejer Kina over 60 høje-miner med høj temperatur, med 38 miner over 30 grader. Efterhånden som lavvandede kulressourcer aftager, vil fremtidig minedrift fokusere på dybere aflejringer, hvor termiske farer er opstået som den sjette store risiko efter gas, brand, kulstøv, jordtryk og vandhazarder, hvilket alvorligt hindrer effektiv dyb minedrift. Derudover udsætter industrier som stålsmeltning arbejdere for omgivelsestemperaturer på op til 50 grader. Langvarig varmepåvirkning inducerer træthed, reduceret produktivitet og fysiologiske risici såsom elektrolyt-ubalance og dehydrering, hvilket truer medarbejdernes sundhed og sikkerhed. Derfor har køletøj til miljøer med høje-temperaturer kritisk betydning.
1. Klassificering af kølevest
(1) Efter beklædningsgenstand
en. Lokaliseret kølevest
Baseret på regionale variationer i menneskelig varmeproduktion og -afledning er disse beklædningsgenstande rettet mod områder med høj metabolisk aktivitet, primært hovedet og overkroppen. Undersøgelser viser, at torsoen udviser den højeste basale stofskiftehastighed og varmekapacitet under arbejdet. Ved at udnytte temperaturgradienter mellem kølekilder og ledende medier eliminerer lokaliseret kølebeklædning behovet for eksterne strømkilder. Deres enkle struktur, slidstyrke, effektive køling og praktiske gør dem vidt anvendelige i industrielle og daglige omgivelser.
b. Fuld-kølevest
Disse beklædningsgenstande giver omfattende afkøling til torso og lemmer, hvilket sikrer generel termisk komfort. De er typisk forbeholdt ekstreme varmemiljøer (f.eks. støberier, kemiske zoner) eller scenarier, der kræver fuld-kropsbeskyttelse mod giftige gasser.
(2) Ved kølemedium
en. Luft-kølet vest
Ved at bruge aktiv køling anvender disse beklædningsgenstande køleenheder til at afkøle luft, som renses og kanaliseres gennem slanger eller beklædningsgenstande for at afkøle bæreren. Kølemekanismen er afhængig af forbedret svedfordampning og konvektiv varmeoverførsel.
Fordele: Rigelig lufttilførsel, langvarig køling, høj effektivitet.
Begrænsninger: Luftfyldte-lag begrænser mobiliteten og forringer driftseffektiviteten i lukkede rum (f.eks. miner). Kølesystemer udgør en eksplosionsrisiko i miljøer, der kræver strenge antieksplosionsforanstaltninger.
b. Phase Change Kølevest
Disse beklædningsgenstande fungerer via passiv køling og integrerer faseændringsmaterialer (PCM'er), der absorberer varme under faseovergange (f.eks. fast til flydende). For eksempel:
Faste til flydende PCM'er: Når omgivelsestemperaturerne overstiger PCM'ens faseændringspunkt, smelter materialet og absorberer varme for at afkøle kroppen. Omvendt, når temperaturen falder til under faseændringspunktet, størkner PCM'en og frigiver lagret varme for at opretholde termisk ligevægt. Almindelige PCM'er: Is, tøris, paraffin, hydrogeler og superabsorberende polymerer, hvor is, hydrogeler og paraffin er mest udbredt.
Fordele:
- Lave omkostninger, enkelt design, brugervenlighed og dobbelt funktionalitet (køling og isolering).
- Forskellige PCM-muligheder, herunder organiske, uorganiske og hybride materialer, muliggør anvendelse på tværs af minedrift, metallurgi og industrisektorer.
- Oprethold et stabilt "mikroklima" i tøjet, hvilket sikrer vedvarende komfort.
- Forskningsfokus: PCM'er er et hotspot i termiske styringsstudier på grund af deres tilpasningsevne og effektivitet.
2. Forskningsfremskridt i Phase Change Cooling Vest
I studiet af faseskift kølevest kan fremskridt søges gennem følgende tilgange:
(1) Udvikling af korrosions-bestandige og formbare indkapslingsmaterialer
Fokus på at identificere indkapslingsmaterialer med overlegen korrosionsbestandighed og plasticitet, kombineret med avancerede indkapslingsteknikker for at forhindre materialedeformation og lækage.
(2) Optimering af indkapslingsposedesign
Posemodifikationer: Introducer specifikke perforeringer eller varme-forseglingsmønstre for at øge materialets varmeafledningsområde, hvilket forbedrer køleeffektiviteten.
Kontekst-Specifikt valg af pose: Til behov for hurtig afkøling: Brug termisk ledende poser til at fremskynde PCM-smeltning og -afkøling. Til moderate termiske miljøer: Anvend isolerede poser til at bremse PCM-smeltningen og forlænge afkølingens varighed.
(3) Forbedring af PCM termisk ledningsevne
Integrer metalpulvere i nanoskala (f.eks. aluminium, kobber) i nanokapsler for at forbedre den termiske ledningsevne. Udvikle komposit-PCM'er med høj varmeafledningseffektivitet og forlænget driftslevetid.
(4) Aktiveringsteknologier til PCM-genaktivering
Skab nye materialer eller enheder til hurtigt at genaktivere udtømte PCM'er, hvilket muliggør genbrug og minimerer nedetid i højeffektive arbejdsgange.
(5) Fast indkapsling af PCM'er
Design faste indkapslingsmatricer med variable termiske ledningsevner, så de indeholder flydende PCM'er efter-smeltning, hvilket sikrer ingen lækage. Match matrixegenskaber til applikations-specifikke termiske krav.
(6) Udvikling af integrerede PCM-køletøj
Konstruer multi-funktionelt køletøj, der kombinerer PCM-fordele med hjælpesystemer til real-temperaturovervågning og -regulering.
(7) Tværfaglig designoptimering
Inkorporer principper fra termodynamik, beklædningshygiejne og ergonomi for at opnå: Reduceret vægt; Optimal afkølingsvarighed; Bærerkomfort; Operationel enkelhed; Multi-funktionelle muligheder; Fremhæv menneskeligt-centreret design for at prioritere brugernes behov.
Faseskift kølevest har brede anvendelsesmuligheder. Vi bør søge gode emballagematerialer og emballeringsmetoder, forbedre den termiske ledningsevne af faseskiftematerialer, udvikle sammensatte faseskiftematerialer med god varmeafledningseffekt og lang batterilevetid og udvikle nye materialer eller udstyr, der hurtigt kan aktivere faseskiftematerialer. Baseret på faseskiftematerialer bør vi udvikle nyt integreret køletøj med god køleeffekt og temperaturstyringsfunktion og yderligere fremme udviklingen af faseskiftekøletøj.