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酷热!让风扇见鬼去吧

1年前浏览890

这几天,川渝地区的气温几乎每天都霸榜,40℃以下的地区连上榜资格都木有。

家庭避暑三件套:空调、风扇、冲凉。

人体对冷热的感觉来源于热量的流入(热)或流出(冷)速度,依赖于周围环境的导热性和温度差。环境温度越高,热量流入越快,感觉就越热;环境温度越低,热量流出越快,感觉就越冷。

人体与外部环境之间热量交换的路径主要有三种:传导、对流和辐射。

假设人体体表温度为  ,环境温度为  ,则三种路径传递的热量分别为:

  • 热传导
  • 热对流
  • 热辐射

式中,  为传递的热量,W,正值表示加热,负值表示散热;  为空气热导率;  为换热面积;  为对流换热系数;  为辐射发射率,取值为0~1;  为斯特藩-波兹曼常数,  

健康人体温度较为恒定,大约在36~37℃左右,高于和低于此温度都会出大问题。

那么问题就简单了,想要控制  ,可以控制调整的物理量包括:

  •    。空气的热导率不容易控制,如果非要控制的话,可以改变局部空气的湿度,注意空气湿度越高,热导率越高。
  •    。对流换热系数并不是物性参数,其受外部工况影响较大。可以通过改变外部空气流速、换热面状态等来改变。改变空气流速是比较常用的方式,比如可以开大风扇的档位,增大空调的风速等。
  •    。换热面积。换热面积是人体与外部空气的接触面,其实也可以改变,比如控制皮肤的暴露面积。
  •    。发射率可以认为是物性参数,其与换热面种类及表面状态有关。这里的换热面指的是人体皮肤,似乎不能乱改。
  •    。环境温度。能改不?当然能改,比如使用空调。

当环境空气高于体温时,人体被加热;反之人体散失热量。加热的热量越多,我们会感觉到越热。比如湿空气会让我们感觉更热,吹风扇也会感觉越热,光膀子也是。

空调是避暑神器,其避暑的核心原理是降低环境空气温度  ,从而达到让人感到凉爽的目的。更有效的方式是在空调房里再放置一台风扇,吹得人直哆嗦。

冲凉分两种:冷水和热水。冷水冲凉是使用比人体温度更低的水,散热方式主要是对流和传导,利用水的热导率远高于空气以及低于人体的温度来带走人体热量,从而使人感觉凉爽。热水冲凉的原理是将人体加热,使体表温度暂时高于环境温度,使热量流向外部,从而感觉凉爽。冲凉一时爽,一直冲一直爽。

风扇主要采用的是对流的方式来换热。然而当环境温度高于人体温度时,风扇对散热是反作用的,因为此时人体处于被加热状态,风扇转得越快,外部环境施加给人体的热量就越多,人会感觉越热。

当酷热遇上拉闸限电,那才是正宗的酸爽!如果还不够的话,那就加上。。停水。。。


(完)

来源:CFD之道
科普控制
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首次发布时间:2022-08-19
最近编辑:1年前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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