Жидкостное охлаждение одежды ( LCG ) является швейным облегающим , который используется для удаления тепла тела от носителя в средах , где испарительное охлаждении от потливости и под открытым небом конвекционного охлаждения не работает, или владелец имеет биологическую проблему , что мешает самостоятельно -регулирование температуры тела.
Жидкостное охлаждение и вентиляция одежда ( LCVG ) имеет дополнительные несминаемые вентиляционные каналы , которые привлекают влажный воздух из конечностей носящих, сохраняя носители сухой. В полностью закрывающем костюме, где выдыхаемый воздух может попадать в костюм, выдыхаемый воздух влажный и может вызывать неприятное ощущение сырости или сырости.
Хотя эта технология чаще всего ассоциируется с космическими скафандрами , она также используется в широком спектре наземных приложений, где охлаждение на открытом воздухе трудно или невозможно достичь, например, при пожаротушении , работе на сталелитейном заводе и все чаще хирургами. во время длительных или интенсивных процедур.
Технология [ править ]
Одежда с жидкостным охлаждением обычно состоит из двух частей:
- одежда и трубки для сбора тепла
- теплообменник для отвода тепла от циркулирующей жидкости
Одежда и трубки [ править ]
Одежда, как правило, представляет собой плотно прилегающую нерастягивающуюся ткань или плотно прилегающую эластичную ткань с гибкими трубками, пришитыми к ткани. Может быть использован один слой ткани, при этом трубка либо внутри, непосредственно контактирует с кожей пользователя, либо снаружи отделена тканью. Если используются два слоя ткани, могут быть сформированы сшитые каналы, которые охватывают трубку между двумя слоями ткани. Если требуется огнестойкость, одежда может быть изготовлена из таких материалов, как номекс .
Трубка обычно имеет диаметр несколько миллиметров и может быть изготовлена из любого количества гибких пластиков, таких как поливинилхлорид (ПВХ) или силикон . Трубка меньшего диаметра обеспечивает более высокую степень гибкости одежды, но за счет более низкой способности поглощать тепло и повышенного давления, необходимого для проталкивания жидкости через трубку.
Когда необходимо охладить большую площадь или внешняя среда также нагревает трубку, одной длинной трубки может быть недостаточно, потому что жидкость насыщается теплом и не может охлаждаться дальше. Сделать жидкость намного холоднее нельзя, поскольку это приводит к неприятному холоду в местах попадания жидкости в трубки. Вместо этого используются несколько параллельных трубок, чтобы увеличить объем жидкости, доступной для поглощения тепла.
Покрытие кожи и плотность трубки могут варьироваться в зависимости от области применения. Одежда может быть просто рубашкой с короткими рукавами или костюмом, закрывающим все тело, закрывающим руки и ноги. Если потребность в отводе тепла низкая, трубки могут располагаться на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга по поверхности одежды. Там, где необходимо отвести очень большое количество тепла, трубки можно расположить в виде плотной сетки без зазоров между трубками.
Теплообменник [ править ]
Для портативных наземных применений теплообменник для охлаждения жидкости может быть очень низкотехнологичным, состоящим просто из контейнера для хранения льда и электрического насоса для циркуляции воды из контейнера по трубке. Возвратная вода охлаждается тающим льдом и снова прокачивается по трубкам. Регулирование расхода осуществляется путем изменения скорости насоса или с помощью регулируемого клапана потока. Хранение льда может быть достигнуто с помощью поясного ремня, рюкзака или спортивной сумки, в зависимости от продолжительности времени, необходимого для работы системы охлаждения между наполнением хранилища льда.
В ситуациях, когда пользователь должен оставаться на месте внутри транспортного средства, можно использовать тяжелые, но долговечные теплообменники, такие как холодильная установка для охлаждения жидкости.
Когда движение пользователя частично затруднено из-за использования шлангокабеля жизнеобеспечения, охлаждающая жидкость также может подаваться через шлангокабель.
Космические приложения [ править ]
Астронавты обычно носят одежду с жидкостным охлаждением и вентиляцией, чтобы поддерживать комфортную внутреннюю температуру тела во время внекорабельной деятельности (EVA). LCVG выполняет эту задачу за счет циркуляции холодной воды через сеть гибких трубок, непосредственно контактирующих с кожей космонавта. Вода отводит тепло от тела, что снижает внутреннюю температуру. Затем вода возвращается в основную систему жизнеобеспечения (PLSS), где она охлаждается в теплообменнике перед рециркуляцией.
В автономном скафандре тепло в конечном итоге передается тонкому слою льда (образованному отдельным источником питательной воды). Из-за чрезвычайно низкого давления в космосе нагретый лед непосредственно сублимируется в водяной пар, который затем отводится от костюма.
Ледяной сублиматор состоит из спеченных никелевых пластин с микроскопическими порами, размер которых позволяет воде замерзать в пластине, не повреждая ее. Поэтому, когда необходимо отвести тепло, лед в порах тает, и вода проходит через них, образуя тонкий слой, который сублимируется (как сухой лед). Когда нет необходимости отводить тепло, эта вода повторно замерзает, герметизируя пластину. Скорость сублимации льда прямо пропорциональна количеству тепла, которое необходимо отвести, поэтому система саморегулируется и не требует движущихся частей. Во время выхода в открытый космос на Луне температура газа на выходе составляла 44 ° F (7 ° C), [1]Например, во время первого выхода в открытый космос командира «Аполлона-12» (3 часа 44 минуты) было сублимировано 4,75 фунта (2,15 кг) питательной воды, и это рассеяло 894,4 БТЕ / ч (262,1 Вт). [2] Поры в конечном итоге закупориваются из-за загрязнения, и пластины необходимо заменять. [3]
В зависимом космическом скафандре (таком как те, которые используются в программе Gemini или на лунной орбите в программе Apollo ) тепло передается обратно в основной космический корабль через шлангокабель , где оно в конечном итоге излучается или сублимируется через собственный космический корабль. система терморегулирования.
Поскольку космическая среда - это, по сути, вакуум , тепло не может быть потеряно из-за тепловой конвекции , а может быть непосредственно отведено только посредством теплового излучения , что происходит гораздо медленнее. Таким образом, даже если окружающая среда в космосе может быть очень холодной, чрезмерное нагревание неизбежно. Без LCVG не было бы средств, с помощью которых можно было бы отвести это тепло, и это повлияло бы не только на характеристики EVA, но и на здоровье человека, находящегося в костюме. LCVG, используемый с костюмом Apollo / Skylab A7L, может отводить тепло с мощностью примерно 586 Вт . [4]
LCVG используется с НАСА «s Unit Extravehicular Mobility в основном изготовлен из спандекса , с нейлоновой трикотажной подкладкой. [5] Трубки изготовлены из поливинилхлорида .
Галерея [ править ]
Apollo / Skylab A7L с LCVG
Старый Орлан LCVG
Текущий Орлан LCVG
См. Также [ править ]
- Одежда с кондиционером
Ссылки [ править ]
- ^ Карсон, Морис А. "Отчет о производительности портативной системы жизнеобеспечения Apollo". Вторая конференция по портативным системам жизни. 1971, стр. 54
- ^ Карсон, Морис А. "Отчет о производительности портативной системы жизнеобеспечения Apollo". Вторая конференция по портативным системам жизни. 1971, стр. 60
- ^ Томас, Кеннет С. и Гарольд Дж. Макманн. Американские скафандры, стр. 120 и далее . Springer Science & Business Media, 2011.
- ^ Карсон, Морис А .; Руан, Майкл Н .; Lutz, Charles C .; Макбаррон, Джеймс В. II. Биомедицинские результаты Аполлона - Раздел VI - Глава 6 - Устройство для передвижения в открытом космосе . Космический центр Линдона Б. Джонсона. Архивировано из оригинала на 2007-03-21 . Проверено 7 января 2007 .
- ^ Фройденрих, Крэйг С. "Как работают скафандры" . Как работает материал . Проверено 18 января 2007 .
Внешние ссылки [ править ]
- Список компонентов EMU - NASA Quest
