태양광 기반 극한 한랭 조건 적합 부상자 재가열 침낭 설계 및 실험 연구

Wang Zhikai ,  

Wang Yu ,  

Li Haoqi ,  

Zhang Zhongyuan ,  

Gai Yibing ,  

Bai Ziyi ,  

摘要

극한 한랭 환경에서 부상의 저체온 증상을 대응하기 위해, 저온에서 상변화를 통해 열을 방출하는 상변화 온도 조절 소재 ODE@CaF2MPCMs와 Cu2O@n-C20를 이용하여 태양광 기반의 극한 한랭 조건에 적합한 부상자 재가열 침낭을 설계하였으며, 이를 바탕으로 온수 시뮬레이션 열원 실험과 실제 인체 실험을 진행하였다. 결과는 다음과 같다: 온수 시뮬레이션 실험에서 환경 온도가 0, 4, 8 ℃이고 상변화 소재 초기 온도가 40 ℃인 조건에서 1시간 내에 37 ℃의 온수가 약 36 ℃ 수준으로 유지되었으며, 상변화 소재가 양면 분포된 경우가 단면 분포보다 더 높은 가열 속도를 보였다. 실제 인체 실험에서 환경 온도가 -5, 0, 5 ℃인 조건에서 1시간 내 평균 온도가 약 35 ℃로 유지되었고, 상변화 소재가 단면 분포된 경우가 양면 분포보다 더 좋은 보온 효과를 보였으며 최종 평균 온도가 약 2 ℃ 더 높았다; 환경 온도가 -15 ℃인 조건에서는 9시간 내 평균 온도가 32 ℃ 이상으로 유지되었다. 침낭 내부 온도 분포 균일성 분석 결과, 단면 분포의 변이 계수 최대값은 0.036, 양면 분포의 변이 계수 최대값은 0.053로 두 분포 모두 침낭 내부 온도 분포가 비교적 균일하며, 단면 분포가 더 균일함을 나타냈다. 실제 사용자 조사를 통해 침낭의 보온성이 우수하지만 편리성은 여전히 개선이 필요함을 확인하였다. -5 ℃에서 반복된 실제 인체 실험에서 침낭을 30회 사용한 후에도 온도 유지 효과는 거의 변하지 않았으며, 30회 사용 시 체온 평균은 약 0.05 ℃ 감소하였다; 침낭 비용은 약 400위안이며, 한번 40 ℃까지 가열하는 데 소비되는 전력은 약 0.24 kW·h이다.

关键词

부상자 재가열 침낭;극한 한랭 환경;저체온증;단열;보온

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