Megacool soğutma yeleği, yüksek sıcaklıktaki-ortamlarda çalışanlar için termal koruma sağlayarak vücut konforunu artırır. Şu anda Çin, 38'i 30 dereceyi aşan 60'tan fazla yüksek-sıcaklık mayına sahip. Sığ kömür kaynakları azaldıkça gelecekteki madencilik, gaz, yangın, kömür tozu, zemin basıncı ve su tehlikelerinden sonra altıncı büyük risk olarak termal tehlikelerin ortaya çıktığı ve verimli derin madenciliği ciddi şekilde engelleyen termal tehlikelerin ortaya çıktığı daha derin yataklara odaklanacak. Ek olarak, çelik eritme gibi endüstriler çalışanları 50 dereceye kadar ortam sıcaklıklarına maruz bırakıyor. Uzun süreli ısıya maruz kalma yorgunluğa, üretkenliğin azalmasına ve elektrolit dengesizliği ve dehidrasyon gibi fizyolojik risklere neden olarak işçi sağlığını ve güvenliğini tehdit eder. Bu nedenle, yüksek sıcaklıktaki{11}}ortamlara yönelik soğutucu giysiler kritik öneme sahiptir.
1. Soğutma Yeleğinin Sınıflandırılması
(1) Giysi Yapısına Göre
A. Lokalize Soğutma Yeleği
İnsanın ısı üretimi ve dağıtımındaki bölgesel farklılıklara bağlı olarak bu giysiler, başta baş ve gövde olmak üzere yüksek metabolik aktiviteye sahip bölgeleri hedef alır. Araştırmalar, çalışma sırasında gövdenin en yüksek bazal metabolizma hızını ve ısı kapasitesini sergilediğini gösteriyor. Lokalize soğutma giysileri, soğutma kaynakları ve iletken ortamlar arasındaki sıcaklık farklılıklarından yararlanarak harici güç kaynaklarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Basit yapıları, giyilebilirlikleri, etkili soğutmaları ve pratiklikleri, onları endüstriyel ve günlük ortamlarda yaygın olarak uygulanabilir kılar.
B. Tam-vücut Soğutma Yeleği
Bu giysiler gövde ve uzuvlar için kapsamlı soğutma sağlayarak genel termal konfor sağlar. Bunlar genellikle aşırı sıcak ortamlar (ör. dökümhaneler, kimyasal bölgeler) veya toksik gazlara karşı tam-vücut koruması gerektiren senaryolar için kullanılır.
(2) Soğutma Ortamı ile
A. Hava-soğutmalı Yelek
Aktif soğutmadan yararlanan bu giysiler, kullanıcıyı soğutmak için arıtılan ve boru veya giysi katmanları aracılığıyla kanalize edilen havayı soğutmak için soğutma üniteleri kullanır. Soğutma mekanizması, gelişmiş ter buharlaşmasına ve konvektif ısı transferine dayanır.
Avantajları: Bol hava beslemesi, uzun süreli soğutma, yüksek verimlilik.
Sınırlamalar: Havayla dolu katmanlar-hareket kabiliyetini kısıtlayarak kapalı alanlarda (ör. madenler) operasyonel verimliliği olumsuz etkiler. Soğutma sistemleri, patlamaya karşı sıkı önlemlerin alınmasını gerektiren ortamlarda patlama riski oluşturur.
B. Faz Değişimi Soğutma Yeleği
Pasif soğutma yoluyla çalışan bu giysiler, faz geçişleri sırasında (örneğin katıdan sıvıya) ısıyı emen faz değişim malzemelerini (PCM'ler) entegre eder. Örneğin:
Katıdan Sıvıya PCM'ler: Ortam sıcaklıkları PCM'nin faz değişim noktasını aştığında malzeme erir ve vücudu soğutmak için ısıyı emer. Tersine, sıcaklıklar faz değişim noktasının altına düştüğünde PCM katılaşarak termal dengeyi korumak için depolanan ısıyı serbest bırakır. Yaygın PCM'ler: Buz, kuru buz, parafin, hidrojeller ve süper emici polimerler; buz, hidrojeller ve parafin en yaygın olanlarıdır.
Avantajları:
- Düşük maliyet, basit tasarım, kullanım kolaylığı ve çift işlevsellik (soğutma ve yalıtım).
- Organik, inorganik ve hibrit malzemeler de dahil olmak üzere çeşitli PCM seçenekleri madencilik, metalurji ve endüstriyel sektörlerde uygulamalara olanak sağlar.
- Giysinin içinde sabit bir "mikroiklim" sağlayarak sürekli konfor sağlayın.
- Araştırma Odaklı: PCM'ler uyarlanabilirlikleri ve verimlilikleri nedeniyle termal yönetim çalışmalarında önemli bir noktadır.
2. Faz Değişimli Soğutma Yeleğinde Araştırma İlerlemesi
Faz değişimli soğutma yeleği çalışmasında aşağıdaki yaklaşımlarla ilerlemeler takip edilebilir:
(1) Korozyona-Dirençli ve Dövülebilir Kapsülleme Malzemelerinin Geliştirilmesi
Malzeme deformasyonunu ve sızıntıyı önlemek için gelişmiş kapsülleme teknikleriyle birlikte üstün korozyon direncine ve plastisiteye sahip kapsülleme malzemelerini belirlemeye odaklanın.
(2) Kapsülleme Kesesi Tasarımının Optimizasyonu
Kese Değişiklikleri: Malzemenin ısı dağıtım alanını artırmak ve soğutma verimliliğini artırmak için belirli delikler veya ısı-mühürleme desenleri ekleyin.
Bağlam-Özel Torba Seçimi: Hızlı soğutma ihtiyaçları için: PCM'nin erimesini ve soğumasını hızlandırmak için termal olarak iletken torbalar kullanın. Orta dereceli termal ortamlar için: PCM erimesini yavaşlatmak ve soğutma süresini uzatmak için yalıtımlı torbalar kullanın.
(3) PCM Isıl İletkenliğinin Artırılması
Termal iletkenliği artırmak için nano ölçekli metal tozlarını (örneğin alüminyum, bakır) nanokapsüllere entegre edin. Yüksek ısı dağıtma verimliliğine ve daha uzun çalışma ömrüne sahip kompozit PCM'ler geliştirin.
(4) PCM Yeniden Aktivasyonu için Aktivasyon Teknolojileri
Tükenen PCM'leri hızla yeniden etkinleştirmek, yeniden kullanıma olanak sağlamak ve yüksek{0}}verimli iş akışlarında kesinti süresini en aza indirmek için yeni malzemeler veya cihazlar oluşturun.
(5) PCM'lerin Katı Kapsüllenmesi
Sıvı PCM'leri erime sonrasında-içerecek ve sızıntı olmamasını sağlayacak değişken termal iletkenliklere sahip katı kapsülleme matrisleri tasarlayın. Matris özelliklerini uygulamaya-özel termal taleplerle eşleştirin.
(6)Entegre PCM Soğutma Giysilerinin Geliştirilmesi
Gerçek zamanlı sıcaklık izleme ve düzenleme için PCM avantajlarını yardımcı sistemlerle birleştiren çok-fonksiyonlu soğutma giysileri tasarlayın.
(7) Disiplinlerarası Tasarım Optimizasyonu
Aşağıdakileri başarmak için termodinamik, giysi hijyeni ve ergonomi ilkelerini birleştirin: Azaltılmış ağırlık; Optimum soğutma süresi; Kullanıcı konforu; Operasyonel basitlik; Çok-işlevli yetenekler; Kullanıcı ihtiyaçlarına öncelik vermek için insan-merkezli tasarımı vurgulayın.
Faz değişimli soğutma yeleğinin geniş uygulama olanakları vardır. İyi paketleme malzemeleri ve paketleme yöntemleri aramalı, faz değiştiren malzemelerin termal iletkenliğini iyileştirmeli, iyi ısı yayma etkisi ve uzun pil ömrüne sahip kompozit faz değiştirme malzemeleri geliştirmeli ve faz değiştiren malzemeleri hızlı bir şekilde etkinleştirebilecek yeni malzemeler veya ekipmanlar geliştirmeliyiz. Faz değişim malzemelerine dayanarak, iyi soğutma etkisi ve sıcaklık kontrol fonksiyonuna sahip yeni entegre soğutma kıyafetleri geliştirmeli ve faz değişimli soğutma kıyafetlerinin geliştirilmesini daha da teşvik etmeliyiz.