人体表面的对流及辐射传热系数(1)

巡山小妖精
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2020年07月30日 18:19
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本文由作者推荐

词牌名有哪些-后备干部考察材料










辐射< br>传



(

)


彻< br>一
进行
空调

采暖制冷设计时
,



J
`
J


室内人


放< br>热量是





重要









代谢作

把体 内产热通过



径向外

出而保

热平 衡

种途径中人体表面





辐射< br>及
出汗后的蒸发

方式




,
,
,
其他




时的



衣服






气或
机械
式的劳动所





以< br>及
不定
时的



,


三种作

主要


的观
,





是可





,


值还






定的状态 量
。一

如人体表面



,


就是其中之

表面
传热




对流

辐射

部分
,
其中



热系





且大



出和






数< br>据
部分是











的具体数值
和表

式理

依据



,
,
,






一样


且各式
之间


相当
大的差



,
体试

作为
依据


度为例
,
,
看来测定

方面是



,
不过生
物体

是一种复杂




,
因而
测值本

是否抓住本

问题是

疑问

定部
位的
选点

就是


算传
热系

时作

基础






测定方

和测

仪器的


测 值的


方法



,

等等< br>都存
在问题

据传
热理论
,
根据

在上述

题的

测值

计算的结果

然产 生差


本文


考虑

生物体
的特性从工




度对人
体表
面的对


辐射

热系





究并提出了



数值



:


文所使
用的



其意义


Q
Q
d
d
Q
i
:
:

放热

(
即代谢

)〔



小 时


流及辐射放热量






:


位的



辐射
放< br>热




小时

:
Q
c
e
Q
i
:
蒸发



(
发汗






蒸发
和排泄
) 〔






各部


蒸发放
热量


卡小


:
Q
s
i
从人

表面
S



i
之间的一

直接辐射热


卡小


Q
s
Q
r
*
:

次辐射省略

千< br>卡




:
,


虑一< br>次



,
,



周< br>围环境



辐射




虑二次辐射情
况时







间的
辐射传热





小时



Q
j
h
c
:
考< br>虑二次辐射时
:
,
在j面损失的

辐射热量

千卡








表面



热系




米< br>:




2
`

ch
h
c
fo
h
i
r
r


i

位表












强制











·





·
:




2
·
:


二次辐射
时的辐射







r


i

的辐
射传热
系数
(
本文


h
时度

r
i)
h







1
1
r
i
a
r
:
=





·

:

次辐
射省

:
,


虑一
次直接

射时的


传热









)

t
s
:
平均皮






人体
i
t
i
s
t
:

位的皮

表面温< br>度




表面





g
:
气温
(


射温度
)




i
it
t
:
:< br>:
平均辐射温


℃〕
湿交






k(
:
k
x
x
s
,
:

k
g
)

:


表面 平
均混



k
g

k
g



i
i
:






k
g

k
g


x
a



境的混合


k
g

k
g

A
s
:







面积
(


中对

“< br>进

)






出< br>汗等各



是在

部表

iS
N
N
u
u
r
r
:

壁< br>i
的面积



s

:



强制对流混合的

谢尔特
(
N
su


强制

流时的努谢
尔特





e
)
l
t





of
G
R
:
:
格拉修夫
(
G
e


(
R
ra
s
h
of
)
准数



e
:
y
no
l
d< br>s
)






·
V< br>6

:
:
:






4
e
af




S(
t
·






兹曼常





:
n
e
l

B
t
z
m
an
)n


辐射率



墙壁
:

p
:
:
i
的辐射率



1


)




射率
(

:

j
s

i

i
面到j面之间的


角辐





从人


i
面之 间的


角辐射





甲< br>i
,
:

i
面到人

之间的
平均角
辐射系





i

sbR
;
R
s
:
面到
j
面的







i
i
:
:



墙壁
i
之间的吸收因素



2
面的

射热量





,< br>小


2
·
:


的辐

热量





+



,
上述符号

k
.
注脚符号
S

示人

(
t
i
+
i
和j表示

面 的部位
(
t
i
+
273
)

R二

6
(t
+
27
3)
4
,

(< br>t
:
27
3
)

+
273
)

〕〔
(
t
s
+
2
73
)
+< br>〕





体与

围环



热平

,


由于 新陈代谢

产生






略 呼吸
,

衣服下面
换气



式的劳动< br>等
,
所放
出的微
小热

,

要通< br>过


+

辐射和出
汗各
种途径来





)
A
S
+
,
并与外界

间保


:
a
常热平


在气



射温



的< br>环境


如下热平衡式
k
h

Q

Q
d
Q
e
=

(
h
+
h
r
)
s
(
t

t
:
(
:
s
一x
)
A
s
(
i
)

1

人体





传热

人体等
值园


,


形态复杂的 人







热系


作者
采取与人对




数等
的园



,
并用
有关


数据作




对流


系数
,







虑时把全




部分




看作 是这些











(
,


,
且各
部位 采用同一尺寸的


然后

人体

作几



代表直



筒所
构成的
,
,,






小放热
,




量的总
和即



热量
(
即代谢

)

2
)
表示
如下
Q
:
气乙
Q
E
d`
+

Q
e
i
(h
:+
s
h
r
)
(
t
,一
,
:
)
A
s
:十

k
h
i

1


(
x

:一
x
`
)
A
s
i
(
2)
i
=
1


,
气温
(
即辐 射


)



表面温
度大
致相



热条

,
,
,
由于
过热

件下
,

理上的


使




在人

表面
位之间几



温差

成各部
位皮

表面温




大致相





且< br>对流

及辐
射放
热也




,
大部分
通过蒸发放热来

:





另外
1
)
,
设想皮

表< br>面的混合

大致均等


2
)





周围
环境之间的热
平衡公式
(
和< br>各部

放热
量的总

公式
(

出如 下关系
Q

k
h
=
e
(
x
一x
:
)
A
s

i
=
1
kh
e
i
(
,
x
s
i

x
:
)
A
:
,
(
3
x

的混


差为
(



,
上述
设成
立公

(
3
)

x
a

广
(

x
s
i一
x

)






表面平均化
了的
对流

热系

公式
(
h

4
)
(< br>4
)
=
E
i
=1
n
e
i
A
A
s
i

S




()表示

部位

对流

热系




位的面积

进行加权平均



是 人


表面

平均对流传热系数在给全

表面
面积
比及其
代表直径

,
,

以< br>粗略地得出




直径所代替



的对流传热系

应用这




模型
,


虑用










控制的室内感温

的制
问题

体各部
分的


,

are
首先参


F
k
r

的园



,
,



把全



头部







大腿
,

小腿
r

上臂

下臂






部分
,
,
并换成





1

本文是用



来分割
,
把头和颈合成一

部分

指合

到下

这样把人

看成六




并参

P

k
o< br>的
代表直径和皮

面积值归纳成表

体各





圆筒直

和皮

面积


~




干不





三三


二二三二


三 二
二二


















{}








一一一 一一












!







~


eh
{
’,


”< br>族

’;i,

w


-
,
-






鉴}

{10
}
}
·
0
3

臂的
皮肤
面积






利用人

六< br>个

位的表




然对流


O
os
t



是把手

的表面

加到

臂中
r




1
模型值

H
I
l
p
e
z
e
n
t


的强制对流
传热
的无
次式和进一
,
h
iu
等的无因次式
求得
代表 直

下人

模型

对流

热系


o
o
s
t
h
u
u
i
z e
n
无因



·
N
N
u
0
·

f
o
r
(

)

””
·

G
二、
Z


R
Zr

(
5
)
首先
l
m
,


(


H
i
l
p
e
4
)
r
,

近于


情< br>况时也几











,
风速
V
6
e
ln
,< br>二


s
,
,
t
无因次式

强制

流时的
传热


14
,
然后用其值 反

出代

直径
e
小约为
18
e
mA
t
h
i
n
2
)

s
等人




相当



为< br>9
)
25
c
m
l
m
,
S
t
o
l
w
i
j
k
er


i





3
中的所


在风速
l
m
s


态下
的结果


H
i
l
p
t


次式反
c


中各


6
m
和实际上人体的外

并不随

境冷暖而变化



.*


















(
5
)

,


公式
(
5
)





式子
,






用公式




依据

热条件下求出

直径

凉爽

境情况
,
1
8
m



看作人< br>体
模型的代表直径

至于

适和










对假
为具



特性的

筒有

的对




进行


2
。< br>人体

面的对流

热系

,
在高风




气流
,
,

然对流的




,


忽略不

,
,





中多是微小的

舒适环境

,
一般皮

表面温



围温

不同它们

间的差值



的自
然对流的


修夫


(
G
r
)
的温


即选定

表性








,,
.

é


t

=J


是一

问题作 者首

设想




近于舒适





t
s

i

S

Ze

n
=
33
5

,
,
(
,份

,


)
e
和< br>T






n
,
温< br>t
a

Z
s
oc
,

差△
t
,
=
r
t
s

t
a



d
e
`




尔嘴


:

:
:

(

)

代表值


G
数再


`

{
P
e

愈趋向寒
冷环境


,
皮肤温度与

温差


在寒
冷时由
血液
未集中

因而皮

温度也下


,



`


h



`






,
,



同时也

值并
不很

的温差
6
d
e
g


,


把舒适时

!




o
`
:< br>a`
(

)





. 3O
,

0

v

,
·







流与


轴的交 叉方向和


;
;

限长的



问题

,
根据这些




模 型
,


l


5










r
,
,



8

先对直

1
er< br>c
m
引用
H
i
l
p
t
氏的强


流的无
因次式
u

求不






塞尔



N
f然后
将各





然对流


制对流
同时

虑的
O
os
t
h
li
z
t
e
n
的无



。< br>而算
出对流

热系

,
e


的混合

均对流传热系
数h
r的





c
和只



对流
的< br>传
热系

hf
o

l
中从图
1看出若

速大于
o
,
s
m
s

,

z
iH
l












,
给强制






然对流影响是








n



风速



,

然对



例增
,

a



,


r

R
e
4
0

`0
0

o

7
2
,

在平常的室
内环


用公式
(
4

o

l
m
s气
!
的翻
O
,
0
`
I弓
I
0

`
6
流下
不能
忽 视

然对
流的
影响
)

(
5
)< br>和

2
,




,
的< br>O

~
0
:
,

0
·
61
8


定的








的对流


系数
hc





简便公式


与曲
线相近
似的

其结果
表示
在图
2

(
6
)
h

3
=


7
石V




0(
.
1
《V《
3
.
) 0
对流

热系





探讨< br>,
从生理学

生理
工学角


发根
据理论






为主

实< br>验

得的

于人

.


4


表面

对流

热系

,
有如



3
中发表


种公式

它们

实验环
境和试验对象
各不

Tl







一-一了一-丫
一,一一 rsese州r



rr
T

~




:
h
`

好瓜不

(
0
1

v

3
0
)

:











·


提出的


(
6
)
也同时表



3

矛O
J

`


v

















,


去提




大多数







求得












:


热平

a足
.


衡式
,



求得
,

人体

的对流






与之 相

本文是
考虑
了生理特





,
导理论

基础


热系


3
,
首先






量的园

直径其次








在理

上决定

这就不同于过




1
)
,


9
)
式 采用的

验状


,
,


范围 和姿

多种多样
6
)
,
从炎热

限起,


适界
限止

用代表


所得到的公式
(


,


于其
间位置

,


尽管是人
,


,
但不

碍实

,
在坐姿与
姿
时对流

热系
数自
然是


差异< br>还

着衣

(℃
)


,
坐姿





可能





形之间
式与公式
(
1
)

差别的
面温

t

,

本文是






其热平衡的基础
,< br>实
际上在
着衣环

(
=
1
cl
o< br>静

)
的舒适状态



气温
之间 的



t
不是在


环境下
,

t


t

62

12
=
5
d
c
g
其次
进行研究





或凉爽

境作

主要情况对
对流传热系

,
在舒




环境< br>下

流及

射的

热量

例增
4
)



封不

地采用着
,
眼于只

虑蒸发
散热
的公式
(
生误

,

使
用直径

1
c8
m

模型是不合理的
,



能产
,
对 于



下面进行探

,

是活动产生< br>热
量而是保

正常状态的

爽环境下
蒸发散
热的现

是不

在的


分只



觉的


和排泄
下发



忽视
,
其值是微小的恒



另外
有资




,
在舒
适状态
,
无感觉

蒸发
和排泄


部放

量的< br>1

4

1
5
且恒定
2
)
,


着眼于

公式
(
1
)
(
,
在产

的热量中扣出无感觉

发和排泄产

的放热

后的
恒定
1
)
:
(
2
)
两式

得出如下

系式的对流和辐
射放


Q





(
Q

Q
e
=

Q
e
i
+
:
h
r
)(
t
=
(h
e

t
:)
A
s
(
7
)
)
A
,
=E
i
=
1
(h
,

i+
h
r
i
)
(
t
,
;一
t
a
;
(
8
)
,
`
要把式
(
:
8
)






对流传



h
辐射
传热
系数
h
r
,

表面温

t


下式
求得
h

=

i
=
1
h
e
i
A
s
i
A
S
A
S
i
A
o
(
9
)
h
r
=

i
=
1
h
:
,
s
(
1
0
)
t
:
=

i
二1
h
i+
h
C
r
h
+< br>h
r
i



A
s
.
十< br>_
:
(
1
1
)
4
)

面< br>以





主要对象
而得
到的< br>(


,
式和舒适或



态下< br>放




的公

(
9
)




全一

,
但两


h


容是不相同的



(
4
)




强制


(9
)
式则



强制


然 对流
,
要从
(

4
c

)
式之< br>h

(
9
)
式的
h
反算出
,
各自


筒形





计< br>(




,

际上是



,
在高风


·
(
9
)


自然对流


,




式的
h
大概

致在低风




的强制对流

热系

是与

此仍使
用扶
(
4
)
)9

,

h

的强
制对


分几



所得
的人

模型的


表直径

8c
m

,




述在高< br>风








值很 小




,

此探讨结果
er
,
在风速

1
6



直径
“< br>·
1
c8
m








传热


h
c
f
o
,

·
r

H
i
l
p
,
t





h
c
f
or
9千7


米小



,
同一条件下
O
os
t

h
iu
z
en
等的公

(
5
)




然对流的对流

热系数
h
略不计

h


6
3千
卡米


度8

因此可



高风速范




然对流



,


,
1
公式
(1
)
中表示



温度是

热系



面积




权< br>平均值



往只用面积



的 平



温度不


1

体表

的辐
射传热
系数

一次直接辐射表示

辐射传



,




同的
表面温度的

面包




下人体

环境

间产生

辐射
传热


把各墙面的辐射率看成



,
,

且< br>省

各个
表面

放出来的辐射能




次辐射

:

利用一次辐

Qs
=
,

下式表

Q
5
:


i

1


1
:
i

:
6
{
(

t
,
+
27
3
)
`

(
t
i+
2
73
)`
}

1

S
5
=
6k
乙< br>(

,
,
t
,

s
*
t< br>i
)
A
s
s
=
d
rs
(
t



:
1
t
i
)
A
(
12
)

(


,
12
)


看出
d
r

:
:
此种情

下辐射
传热


d

用下式


=
e
1
8
5
6k
(
13
)
s
公式
(
1
2
)



it< br>是
用平
均角


平均


一种平均 辐射温

表示

5
1
来进行加

平均的辐 射温度
,

,




看成
园< br>筒
单元并与

之间的平

角系

混同于其他 辐



2


避免

,

场本勘市


西安信称它


围辐射温度ear
,




t

虑二次辐射时 的辐射

热的表示
G
b





h
在闭合空
间中


面与其它





的辐射

交换
,
G
e
bh
a
r
t
提出



辐射



因素
,

谓的
绝对温度< br>的

次幂法则表示
1
:
工,
Q
i
=
R
j
5
1

B
j
R5

2:
B
j
RS
:

··
·
·
一< br>B
i
i
R
i
s
5
=
B
j< br>j
R
i
S
j
1
-


n< br>:
n

B
j
R
s
n

R< br>j
s
j

n
n
(

p
n< br>乙

(
1
4
)
(
1
5
)< br>小
3
n
j
o
j
+
p
,
、< br>B
i
+

+
l
)B
n
jo
吸收因素的
扩大


e
Gbh
a
,
rt

出的吸收因
素所

述的

要对象


限而
积的壁




辐射热交换的< br>4


问题

,
且用次
幂法则
表< br>示
,

作者把
这一方
法应用于人体与

面间 的辐射



此时
,


L
看不 到



表面
,
_
但具

辐射< br>热
交换的方向
性对
壁之间的辐射

交换没有


就是说
,
人体看成


微小面元对待

基于 这

想法


次幂法则改

线

化结果

,
导出新



辐射传
热系,


平均
辐射温







(



其概念

当闭合
空间
内人

S
位于任

位置

1
4
)


,



面之间

行的辐
射热
交换

其值





形式





式表示

Q
式中
同时
,
r
R
A
a


i

1
b
i
:
R
1
5
`
(
16
)
R
s
=

s
(t
s
+
273
)
`
R
i
=

i
a
`
(
t
i+
2
73
)
根据
吸收
因素的
特性

sb
,

1s

b
;

:
A

=
bi< br>,

;
S
;


公式
(
1 6
)

换后

公式
(
1
7
)Q
r
=

,
a
(
t

+27
3
)
`
A
s


`
b< br>,
,

;

(
t
;+
27
3
)
`
s

b
s
:

:
o
(
t
:
+
2
73
)
A



b

t
,+
;


;6
(
t
i+
2
7
3
)
`
S< br>;
b
s
i
o
s
a
(
t
、< br>+
2
7
3
)
`
A
,

b< br>s
;

s
a
(
t
;
+
2< br>73
)
`
A
s
=

b
s
:
i

,
a
:
{
(
t
+
2
7
3
)
`

(
27
3
)
`
A



a
k(

b
s
i
t
:


A
,
b
,
;
t
;
)
A
,

h
r
t(
:

i
=
1
b

)ti
(
1
7
)
4
考虑




情况的





4
公式
(
7]
)

的辐射
环境下
的温



k
用图



,





,
如果限制

度范

,




采用恒定值
,

-

外一
般室
内存
在的




,
主要是

长 波

围因此
可将



,

户< br>.



r
`
.

0,


体看成灰


色无关

围下
,
,

4
0





服表面与< br>0

oI
`

ō

具有
近于黑


射率
17

鱿

*
t
;

3













的温

公式
(
,
)


a
k




用一


用与人




关 的


r




!
0

:
2
0
3
0
传热






h
:
=

,
a
k
(
1
8
)









o
`
o


t
i


1
将公式
(
18
)
.
式代入





围的下述
具体
值后





射传



h
rr

h

48



米小
时< br>度

入值

.
·
:

s
=
095



d
=
488
x
x
lo


千卡
10


,< br>。




小时


k
〕< br>4
k
=
10
5
k




同时
,
,


穿

殊衣服



较大
的差异
;
,
或者
温度范< br>围同

述条






h
:




必须依据变化了的

况计< br>算



,
其次

)



sb


(
1
7
,
ti
是用人



壁面


的吸收


sb
i




种平
,
均辐 射温

为了避


平均

法不

的其他

射温

之间的混乱
,
作者称它
为环
境辐
,

温度环境
辐射温









了室


人与 墙
壁之

的几
何关




虑< br>了
热量


因此

壁面的辐射率包


bs

i

:

由此一




射表
示法中的墙壁的
r,
:

射率< br>是


在辐射

热系

d





次辐射情


导出的
辐射
热系

h
和只

眼于

次直接辐射

d



公式
(
1
)3

d






面墙壁的辐射率

由于包围人




壁是近于黑


r
,

公式
(
18
)
h
只与人

表面有

,
r

,


具有


或者



等< br>的辐

率情



i

,
,

者间

差几




但对于辐射率

差很

的壁面作成

特殊房间

公式
(
13
)


示时
,
必< br>须
用某

方法

平均另

种辐
射< br>率



平均的方法不同也许


误差
1
结语
将人










,
,













是 把
各部
位的对流传
4
)
i




用其

位的面积比率进行加

平均的


(
1
c8
m
,

此公式的反



定与人


的无





h
,

等值



直径

l
并借

Hi
p
e
r
t

u< br>和
O
os
lf
z
en
同时





流和强制





传热



的公式
对流

热系

平均
值计



:
`

据这一
结果导出与人


流传热系



(6
)并与已经




的许

公式进







h
c


):


表面的

流传

系< br>数
h
2
.

A
h
i

f< br>e

`

(
4
)


粼酉

V


厄感
(
0
,
,
1

V

30
)
·
·
···
·< br>……
(
6
)
r

射传
热系










二次辐< br>射

,
h
G
b
a
e
,
t< br>的



素扩

应用
于人

和墙壁的
热传


结果


,



绝对温



次幂法则限定

温< br>度
范围进行
线



导出



壁面辐


,








率和常



的新概念


射传热

及用人

与各墙
面间的吸收 因素进行加

的一种平

辐射


人体
表 面的辐
射传热


rh


o
k
_
18()
:

境辐



(
用 人


壁面

吸收



行加权 的平均辐



)
t
r
=

(< br>1
7
)

b
i
=
1
s
i< br>t
;
,
(
译有




筑 学会论文




第25
8

1
9
7年
8





福译申
彪< br>校
)
,

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