Design und experimentelle Untersuchung eines auf Solarenergie basierenden Aufwärmschlafsacks für extreme Kältebedingungen

Wang Zhikai ,  

Wang Yu ,  

Li Haoqi ,  

Zhang Zhongyuan ,  

Gai Yibing ,  

Bai Ziyi ,  

摘要

Um den Symptomen der Unterkühlung verletzter Personen in extrem kalten Umgebungen zu begegnen, wurde ein auf Solarenergie basierender Aufwärmschlafsack für extreme Kältebedingungen entwickelt, der Phasenwechselmaterialien ODE@CaF2MPCMs und Cu2O@n-C20 verwendet, die bei niedrigen Temperaturen Wärme durch Phasenwechsel abgeben. Es wurden Experimente mit einer simulierten Wärmequelle aus heißem Wasser und Versuche an Menschen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen: Im simulierten Heißwasser-Experiment bei Umgebungstemperaturen von 0, 4, 8 ℃ und einer Anfangstemperatur der Phasenwechselmaterialien von 40 ℃ kann das 37 ℃ warme Wasser innerhalb von 1 Stunde auf etwa 36 ℃ gehalten werden, wobei die beidseitige Verteilung der Phasenwechselmaterialien eine höhere Heizrate als die einseitige Verteilung aufweist. In den Versuchen mit Menschen bei Umgebungstemperaturen von -5, 0, 5 ℃ kann die durchschnittliche Temperatur im Schlafsack innerhalb von 1 Stunde bei etwa 35 ℃ gehalten werden, wobei die einseitige Verteilung der Phasenwechselmaterialien eine bessere Isolationswirkung hat und die mittlere Endtemperatur etwa 2 ℃ höher ist; bei einer Umgebungstemperatur von -15 ℃ kann die durchschnittliche Temperatur über 9 Stunden über 32 ℃ gehalten werden. Die Analyse der Temperaturverteilung im Inneren des Schlafsacks zeigt, dass der maximale Variationskoeffizient bei einseitiger Verteilung 0,036 und bei beidseitiger Verteilung 0,053 beträgt; beide Verteilungen zeigen eine relativ gleichmäßige Temperaturverteilung, wobei die einseitige Verteilung gleichmäßiger ist. Untersuchungen mit echten Nutzern zeigten, dass die Isolationsleistung des Schlafsacks ausgezeichnet ist, die Benutzerfreundlichkeit jedoch noch optimiert werden muss. Nach mehrfachen Wiederholungen von Versuchen bei -5 ℃ ändert sich die Warmhaltewirkung nach 30 Anwendungen kaum, lediglich die durchschnittliche Körpertemperatur sinkt bei der 30. Anwendung um etwa 0,05 ℃; die Kosten für den Schlafsack betragen etwa 400 Yuan, der Stromverbrauch für einmaliges Aufheizen auf 40 ℃ beträgt etwa 0,24 kW·h.

关键词

Aufwärmschlafsack für Verletzte;extreme Kälte;Unterkühlung;Wärmedämmung;Wärmespeicherung

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