高温环境热安全评价基于人体热生理模型计算的热安全评价

通过热生理模型计算人体安全状态，需要综合生理学、材料学、热学等多学科知识，考虑环境与人体的相互影响。经过多年研究，学者们建立了多种模型来计算热环境下的人体热生理变化。

在人体热反应模型研究方向，除传统的热反应外，将人体热系统分为被动系统和主动系统，并在热传递的基础上进一步考虑了湿传递问题。Gagge热生理模型用来模拟人体的热生理现象，如新陈代谢、出汗、寒战等。国内，王小玲通过将人体分为六节段两层，建立了肌体各层间和各节段的传热数学模型，编制了相应的计算机程序，开发了实时的数学-物理仿真系统、人体热反应预测及评价系统，并进行了高温舱人体实验。结果表明；热辐射是造成冶金车间环境热强度过高的主要原因；高湿则是纺织企业印染车间环境热强度过高的主要原因。

这类方法基于对人体生理学和热物理的研究成果，进行数学建模、编程计算，得到热环境下人体生理指标的变化，对人体生理学和热物理的理论研究成果要求较高，且由于计算机能力的限制，使此类方法在一些细节问题上准确性有待提高。并且，由于是纯理论计算，对现实中容易出现的一些非理想情况，如防护服装与人体贴合度不同、人体运动造成的服装与人体之间关系的非规律性改变等，研究能力有限。 2100433B

对于高温环境着防护服的人体热伤害研究，单纯的数学建模其准确性需要实验验证，而高温下用真人实验很难保证安全性。因此，有学者开发出了暖体假人用于这一问题的研究。暖体假人作为一种通用的仪器设备，已经广泛应用于纺织、职业健康、环境、消防、石油、交通安全、航空航天等领域。暖体假人在身体躯段的数量、尺寸、外形、控制模式、呼吸、出汗、运动等生理调节模式等方面，高温环境下人体出汗对所受伤害的影响研究具有很好的适应性。高温下的热危害不仅由热辐射和热对流造成，而且由高温热防护服压迫皮肤的热传导造成的热伤害也是重要原因。这种紧密接触是热生理学模拟计算很难实现的，因此应用暖体假人进行人体模拟试验研究是其重要优点。

应用环境的热应力指标评价人体安全状态，主要是依据测得的热应力指标直接评价或间接评价人体可能的热危害。近年来，国际上发展出许多评价热应力或人体热耐受能力的指标，主要有：

1. 直接指标：干球温度、湿球温度、湿球黑球温度、黑球温度所对应湿球温度、黑球温度所对应湿球温度。

2. 经验指标：有效温度、环境应力指标等。

理论指标：操作温度、热应力指标、皮肤湿润度、必须出汗率、预测热应激等。

此外，也有一些学者提出根据人体生理参数变化来评估热应力等级，这些生理参数指标主要包括：体温、出汗量、皮肤温度、血液水分含量、工作及恢复期心率等。除了这些指标之外，国际上还在此基础上制定出了相关标准，如基于WBGT的ISO 7243、基于生理学指标的ISO 9886。同时还有一些相关的标准，如热环境仪器及检测方法标准ISO 7726、评价新陈代谢产热的热环境工效学ISO 8996、衡量衣服热阻的ISO 9920。

应用热应力指标评价人体安全状态在数据获取与使用方面都比较简单，但由于其依据环境热物理参量直接或间接评价环境的热应力，进而对人体安全进行评价，而不是根据人体的热生理指标进行评价，所以准确性有限。

通过将真人置于模拟环境的实验舱内进行实验，依据实验过程中的人体生理指标的变化直接评价人体安全状态，是早期进行热环境中人体安全状态的重要研究方向。

在国内，周青等研究高温高湿环境下运动对人体相关生理指标的影响情况，发现新老战士由于在此环境下生活时间长短不同，因而出现的难耐受和适应情况不同。孙丽婧对高温高湿环境中工作个体的耐热反应、生理指标及其他环境指标进行了测量及分析，得出不同空气温度、湿度条件下人体耐热极限的各种生理指标值。刘晓林测量了高温高湿低氧环境下劳动人员的口腔温度、心率、收缩压和舒张压4个生理因素，研究试验中不同生理因素的变化及相应的人体忍耐极限。

通过真人实验研究热环境下的人体安全，虽然能得到热环境下人体生理指标的真实结果，但也有较大的局限性。由于人体个体生理差异客观存在，要得到统计学意义上的比较准确的生理指标值，就需要较大的样本量，同时为保证实验个体的安全，实验舱所设置的热物理参数不能过高或过低，人体在舱内的时间也不能过长。以上这些原因使得真人实验的人力、物力、资金投入变得巨大，限制了真人实验方法的发展。

国外最早的高温热管被应用于空间技术上。1970年美国RCA首次用100根高温热管排成一个宽65 cm，高108 cm的方阵，制成了一种空间辐射器，这种热管辐射器可带走50 kW热量，能减轻因流星损伤而引起的载热体的泄漏。后来高温热管开始逐渐向其他领域不断渗透。

我国高温热管的应用研究始于1978年，中国科学院力学研究所首次成功地研制成功了外延炉等温热管，采用高温钠热管作为等温元件，用于半导体材料生产中的一种掺杂工艺，使这种管式炉的等温精度从原来的± 0.1℃提高到±(0.02～ 0.03)℃，等温性能获得了很好的改进，炉子的使用寿命也明显提高。

安全评价人员是指依法取得（安全评价人员资格证书），并经从业登记的专业技术人员。

安全评价人员Safety Assessment Professional

其中，与所登记服务的机构建立法定劳动关系。专职从事安全评价活动的安全评价人员，称为专职安全评价人员。2100433B

液态金属热管蒸发段内工质温度处于工质分子流动转变温度时，单纯由热管管壳轴向导热的热量能使冷凝段的温度达到工质的熔点，称此类热管为小型高温热管。小型高温热管具有良好的传热性能，当高温小热管倾斜45°放置时，传热性能最好。

根据小型高温热管的特性，在某些工业场合下，可以将其以翅片的形式扩展空间传热表面积来强化已有的高温换热设备的传热能力。小型高温热管可以用于高温辐射换热器、辐射管用换热器、自预热式烧嘴、高温沸腾床内取热器、急冷换热器、高效裂解炉管、氧化反应器及高温矿物(渣)料冷却等传热反应设备，并可取得极佳的效果。