Previsione del trasferimento di calore attraverso indumenti protettivi sotto l'esposizione a spruzzi di acqua calda (2023)

L'uso di indumenti rinfrescanti sta emergendo come un modo efficace, conveniente ed efficiente dal punto di vista energetico per mantenere il comfort termico, che è fondamentale per preservare la salute fisica e psicologica e per evitare situazioni potenzialmente pericolose per la vita. Gli attuali indumenti di raffreddamento sono generalmente ingombranti e hanno periodi di funzionamento brevi, capacità di raffreddamento incontrollabile e bassa efficacia. Qui è stato progettato un nuovo indumento di raffreddamento portatile basato sulla refrigerazione termoelettrica e il calore generato dal corpo viene assorbito dal tubo capillare e dissipato nel sistema di refrigerazione a semiconduttore. Il refrigerante viene fatto circolare nella tubazione per recuperare l'energia fredda residua e migliorare la stabilità termica del sistema. Sono stati condotti diversi test sulle prestazioni in un ambiente caldo simulato per valutare e ottimizzare l'efficienza e l'efficacia della refrigerazione. I risultati hanno indicato che il sistema era in grado di fornire una temperatura dell'acqua di 15,7°C e una potenza frigorifera di 340,4W, con un coefficiente di prestazione di 3,40 a 100W di potenza elettrica e una camera climatica a 30°C. Inoltre, l'ambiente operativo del sistema ha influenzato in modo significativo la capacità di raffreddamento dell'indumento; e la potenza di raffreddamento del sistema è stata notevolmente migliorata aumentando la capacità di dissipazione del calore. L'aumento della potenza elettrica è stato limitato dalle continue limitazioni della capacità di dissipazione del calore. La prova d'uso ha confermato l'efficacia dell'indumento di raffreddamento termoelettrico. Inoltre, il nostro studio ha migliorato la comprensione delle caratteristiche prestazionali per l'indumento di raffreddamento termoelettrico ed è stata suggerita una road map per l'ulteriore sviluppo di indumenti di raffreddamento termoelettrico.

International Journal of Thermal Sciences, Volume 130, 2018, pp. 200-207

In questo articolo, riportiamo un'analisi teorica e indagini sperimentali sul flusso di calore critico (CHF) nell'ebollizione a flusso sottoraffreddato. Comunemente, CHF è considerato un fenomeno locale. Un concetto CHF convalidato recentemente sviluppato nel nostro gruppo ha indicato che CHF può essere avviato in due modi diversi, vale a dire, a livello locale e globale. Abbiamo progettato e condotto un esperimento per verificare questa ipotesi. I risultati sperimentali concordano bene con le aspettative della nostra modellazione CHF e confermano i due meccanismi. Successivamente, abbiamo continuato a chiarire il ruolo di diversi parametri, come l'orientamento del canale, la lunghezza del canale e il diametro idraulico. Il nuovo concetto di CHF è utile per spiegare e prevedere CHF in condizioni di bassa pressione e bassa velocità del fluido.

International Journal of Thermal Sciences, Volume 130, 2018, pp. 208-215

Si prevede la forma dei pori influenzata dall'angolo di contatto iniziale di una bolla intrappolata da un fronte di solidificazione. L'angolo di contatto iniziale influenza la nucleazione delle bolle, l'area superficiale e il trasporto dei soluti attraverso il cappuccio delle bolle, la pressione del gas solido nei pori e la forma dei pori nel solido. La porosità influenza la microstruttura e le proprietà funzionali dei materiali, ecc. Questo lavoro tiene conto del trasporto dei soluti attraverso la forma accoppiata del cappuccio in equilibrio tra pressioni ed equilibrio fisico-chimico. Simile al lavoro precedente, mostra che la forma dei pori dipende dalle direzioni e dalla grandezza del soluto attraverso il cappuccio. Contrariamente al caso 2, il trasporto del soluto nel caso 1 avviene dal poro al liquido circostante nella fase iniziale. I risultati rilevano che una diminuzione dell'angolo di contatto iniziale accelera l'intrappolamento delle bolle nel Caso 1. La pressione del gas soluto nel poro presenta inoltre tre stadi per un angolo di contatto iniziale maggiore di 90°. Diminuzioni significative si verificano nelle fasi iniziali e finali. Nello stadio intermedio, dove l'angolo di contatto è vicino a 90°, la concentrazione di soluto nel cappuccio è circa la concentrazione iniziale di soluto nel liquido ed è responsabile della lunghezza del poro. Fatta eccezione per l'angolo di contatto iniziale inferiore a 90°, nel caso 2 non si può formare un poro isolato. La forma del poro prevista concorda con i dati sperimentali.

Rivista internazionale di scienze termiche, volume 130, 2018, pp. 353-366

L'inizio della convezione in un modello termico di evaporazione di una soluzione soluto/solvente viene studiato numericamente. La natura transitoria del profilo della temperatura di diffusione richiede di controllare le perturbazioni che porteranno alla transizione verso un flusso convettivo. Contrariamente ai lavori precedenti, abbiamo adottato qui una modalità di perturbazione, che è fisica e riproducibile sperimentalmente, tenendo conto di un trasferimento di calore alle pareti laterali. Sulla base del numero di Péclet valutato solo nel campo di flusso centrale, sono state calcolate le viscosità critiche e i tempi corrispondenti per la transizione tra un regime di diffusione e uno di convezione in funzione dello spessore dello strato fluido, delle proporzioni e del coefficiente di scambio termico convettivo. Lo studio dei diagrammi spazio-temporali ci ha permesso di caratterizzare il modo in cui la convezione si propaga nel dominio del fluido, nonché l'evoluzione della dimensione media delle celle e del numero d'onda.

Rivista internazionale di scienze termiche, volume 130, 2018, pp. 507-517

Sensori e attuatori A: Physical, Volume 235, 2015, pp. 131-139

Misurare il flusso di calore può essere utile per determinare la quantità di calore scambiato tra il corpo umano e l'ambiente al fine di migliorare il comfort, l'efficienza e talvolta la sicurezza di chi lo indossa. Gli scienziati utilizzano sensori di flusso di calore passivi per misurare gli scambi di calore corporeo con l'ambiente. Negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi sensori di questo tipo e sono state espresse preoccupazioni circa la loro corretta calibrazione. Inoltre, i sensori di flusso di calore esistenti sono impermeabili e impediscono l'evaporazione che fornisce risultati imprecisi quando è presente il fenomeno dell'evaporazione. Abbiamo sviluppato un sensore di flusso di calore flessibile che è permeabile al vapore acqueo. Questo sensore tiene conto del fenomeno dell'evaporazione e consente una migliore misurazione dell'energia durante lo scambio termico. Questo articolo descrive la realizzazione, la calibrazione e le possibili applicazioni del sensore di flusso termico tessile.

Urban Climate, Volume 27, 2019, pp. 284-292

L'indice WBGT è un metodo comune per valutare lo stress da calore nei luoghi di lavoro basato sulle risposte fisiologiche umane alle condizioni ambientali. Questo studio sistematico e di meta-analisi aveva lo scopo di stimare il valore medio dell'indice WBGT nelle industrie. Il protocollo di ricerca di questo studio è stato effettuato secondo la checklist PRISMA. In base all'eterogeneità degli studi, è stata effettuata una meta-analisi utilizzando un modello a effetti casuali. Il valore totale dell'indice WBGT nel mondo secondo questo studio è stato ottenuto 28,92°C (IC 95%: 28,49–29,35). I risultati relativi all'analisi dell'effetto fisso lo hanno dimostrato,L'indice WBGT medio prima e dopo il 2010 era stimato rispettivamente a 26,63°C (95% CI: 26,53–26,73) e 29,78°C (95% CI: 29,71–29,85). Il valore medio dell'indice WBGT nei partecipanti uomini e donne era rispettivamente di 29,42 e 24,26°C. La scoperta ha indicato che il valore medio dell'indice WBGT è in aumento nel tempo. La ragione di ciò può essere attribuita al riscaldamento globale o alla mancanza di adeguate condizioni di lavoro fisico in questi ambienti. Sarebbe allarmante per i lavoratori che lavorassero in ambienti esterni o in condizioni operative calde.