電熱服的熱性能分析與模擬.pdf

1、電加熱服裝可以為工作、生活在低溫環(huán)境下的人們提供熱量，降低人們的凍傷風(fēng)險(xiǎn)，且局部加熱能夠?qū)ι眢w易受寒部位進(jìn)行保暖，而加熱元件是電熱服裝很重要的組成部分?；诖耍疚膶?duì)碳纖維絲、集成碳纖維絲的加熱片與加熱服裝的熱性能（包括電阻、升溫速率、表面溫度均勻性、平衡溫度等指標(biāo)）進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試。進(jìn)一步在多層織物熱傳遞理論的基礎(chǔ)上，用ANSYS軟件對(duì)電熱服中嵌入加熱片的織物組合體建立簡(jiǎn)化的三維模型，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)傳熱模擬，研究有內(nèi)熱源時(shí)織物組合體內(nèi)部和表

2、面的溫度場(chǎng)分布特征，從而為冬季電加熱服裝的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考。
　　本文首先研究了碳纖維絲的電阻穩(wěn)定性、最大負(fù)載電流、電熱升溫性及功率消耗與平衡溫度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)選用10cm長(zhǎng)的12K碳纖維絲，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:碳纖維長(zhǎng)絲的電阻變化率受電壓、環(huán)境溫度影響較小;升溫速率快;且碳纖維長(zhǎng)絲的功率消耗和平衡溫度呈高度正向線性相關(guān)，決定系數(shù)(R2)為0.977。然后將3束碳纖維絲并聯(lián)制備了碳纖維加熱片，制備的加熱片的平衡溫度和加熱功率密切相關(guān)，

3、在5V負(fù)載電壓下，加熱片的平衡溫度達(dá)到45.1℃;紅外溫度圖像顯示加熱片溫度均勻性較好。最后將加熱片、加熱電路集成到制作的服裝主體上，對(duì)加熱服裝進(jìn)行功率測(cè)試，結(jié)果顯示了加熱片的功率、環(huán)境溫度，服裝的合體度等會(huì)影響電熱服加熱效果。功率不同時(shí)，電熱服相同部位對(duì)應(yīng)的溫度差異較大，功率越大則溫度越高;加熱片功率為4.08W時(shí)，背部溫度最高，為34.3℃，其次為胸部、腰部、腹部。因此要想使加熱服裝達(dá)到更好的加熱效果，需制作更加符合人體曲線的服裝。

4、
　　為了探究加熱片產(chǎn)生的熱量在電熱服中如何傳遞，用ANSYS軟件建立電熱服中嵌入加熱片的織物組合體三維模型，在不同條件下對(duì)不同模型進(jìn)行數(shù)值模擬，來(lái)獲取模型的溫度場(chǎng)分布，模擬結(jié)果顯示:外界環(huán)境溫度越低，加熱片功率輸出相同時(shí)，加熱片所能達(dá)到的溫度越低，這與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果相一致，可根據(jù)穿著環(huán)境，合理選擇加熱片的輸出功率。加熱區(qū)域呈縱向條紋的加熱片與均勻恒溫加熱片模擬結(jié)果對(duì)比可知，通過(guò)分散加熱片的發(fā)熱區(qū)域，能夠提高熱量沿模型平面的傳熱量，