随着矿产资源的不断开发,矿井的深度开采成为必然趋势。热害已经成为危害矿井安全生产的重大灾害之一。传统的矿井热害治理方法存在初投资大、运行费用高、在运行过程中有噪声污染和制冷效果不良,且随着工作面的改变,制冷设备移动、安装非常困难及安全隐患等问题。同时,作为高温下个体防护设备的降温服正逐渐兴起。在开阔空间、大环境及一些特殊场合,降温服具有不可比拟的优势。基于以上分析,本课题对降温服在矿井热环境下应用性进行了相关探索,希望能对矿井热害的治理提供有益参考。本文主要研究内容和结论有以下四点:1.针对当前矿井热害治理存在问题,提出应用于矿井热害治理的气冷服个体防护方法。本文在总结当前降温服的应用现状的基础上,对其在矿井热环境中的应用可行性进行分析。2.基于生物热力学、生物传热学原理,分析热环境下人体微气候降温机理。结合微气候人体降温机理分析,进行针对高温热环境下的气冷服结构设计,确定气冷服的使用形式。并研究了气冷服在矿井热环境下的应用方案,对该方案进行了分析。3.对所设计的气冷服进行传热分析。结合人体降温机理,建立了气冷服传热数学模型。分析了影响气冷服降温性能的影响因素,并进行了数值模拟分析,分析结果表明:(1)制冷量随着进气流量的增大而增大,但气流不宜过大。在保证散热量满足需求同时,须保证防护服的正压力控制在一定范围之内。(2)进气温度、湿度越低,冷却服的制冷量越大,但不宜过低;通风气流的湿度对降温服降温效果影响比温度影响更显著。(3)外层衣服热阻越小,人体散热速率越快。(4)环境温度越高,衣服的内外层温度越大,且内层温度增长速率要高于外层服装温度的增长速率。4.搭建了气冷降温的性能测试实验台,实验研究了所设计的气冷降温服的制冷性能,分析了进气压力、冷阀开度、进气温度等对降温性能的影响。实验结果表明:(1)涡流管的冷端出口温度随着压力的增大越来越低,其制冷效应越来越好;而气冷服的降温性能随着进气压力的增大,人体微气候区的温度也越来越低,但进气压力不宜过大,必须控制在一定范围之内。(2)涡流管的旋钮开度在所有涡流管气冷服的降温性能影响因素中起着关键作用,其开度大小直接影响着其降温性能。旋钮开度存在着最佳位置,开度过小或过大都会损坏其降温性能,因此在使用时应注意必须使旋钮开度在最佳位置附近。(3)温度对气冷服的降温性能有一定的影响。但由于在实际工况下气源来自周围环境空气,特别是在矿井热环境下气体温度较高,本实验主要是为了验证降温服在高温环境下的适应性。实验结果表明在35℃的高温空气下,气冷服仍能维持微气候区温度在舒适的范围之内。