本文依托“十二五”国家科技支撑计划《防热降温装备研发及应用示范》,根据石油行业高温作业环境特点,以相变材料为基础设计一套防热降温装备,可使工人在长时间的高温环境中工作维持热舒适状态,对提高工人在高温环境中工作的安全性具有重要意义。以工程热力学为基础建立了人体-服装-环境系统的热湿传递模型,分别建立了人体散热模型、服装表面热湿传递模型以及相变材料热湿传递模型。人体散热模型表明影响人体散热的主要因素为人体皮肤表面汗液蒸发速率,服装表面热湿传递模型表明影响服装热湿传递效果的主要因素为服装材料的透湿性,相变材料热湿传递模型表明影响相变材料调温效果的主要因素为相变焓及导热系数;依据课题实际需求选择正十四烷与正十二烷为降温服的相变材料,通过材料复配公式得到二者复配后的相变温度变化曲线,确定正十四烷与正十二烷的比例为9:1。差示扫描量热及导热率实验显示复配材料的相变温度及相变焓满足需求,且材料循环冷却300次后各项热力学性能稳定。以聚乙烯为包覆材料将相变材料封装并置于人体散热量最大的前胸及后背处,选择风扇作为辅助装备以增加人体皮肤表面汗液蒸发速率。以20名工人在四种环境下的皮肤温度及主观热感觉调查问卷为基础,通过马氏距离判别法建立了主观感觉与平均皮肤温度相结合的热舒适评价指标体系。该体系表明当人体皮肤温度处于[33.57,34.50)这一区间内时可判定人体处于热舒适状态。进行了暖体假人在37℃,50%湿度的环境中穿着降温服5.5小时的模拟实验,实验结果显示在5.5小时内降温服可维持假人平均皮肤温度不超过34.20℃,降温服可保持人体在以上环境中处于热舒适状态。