热防护服装测评用传感器的发展及其研究现状

为揭示热传感器的测评规律和当前相关研究的不足,通过对热传感器相关研究及历史文献的梳理和对比,分析归纳了热传感器的类别,各类热传感器的结构特征、信息采集方法、传热模拟模型、应用场景及测评特点。研究表明:铜片式传感器测试稳定性好,但其热学性能与人体皮肤有一定差异,存在低估烧伤发生的风险;皮肤模拟传感器可更为真实地模拟人体皮肤受热的热响应状态,但其应用范围受限。根据研究的发展现状可以预测,铜片式传感器的功能应用将集中在标准化测试中,皮肤模拟传感器还需要更多的技术完善,新型传感器可考虑将模拟范围扩大到皮肤内部的热性能模拟上。     

应用三层热防护服热传递改进模型的皮肤烧伤度预测

针对人体持续暴露在闪火环境中烧伤时间及热防护服参数对防护性能的影响情况,利用建模与模拟的方法预测达到各级烧伤的最长安全工作时间。首先,对包含外壳、防水层和隔热层的3层防火材料、皮肤及三者间的空气层组成的系统,给出了系统各层热传递微分方程以及初边值条件,改进了已有的高温条件下多层热防护服的热传递模型。接着,使用该模型计算出各固定接触面随时间变化的温度值,该计算结果与同等条件下已有模型一致,从而验证了模型的可靠性。最后,采用改进的模型预测达到一级、二级和三级烧伤所需的临界时间,分析了空气层和织物厚度对防护服防护性能的影响。研究发现,在闪火条件下,消防人员即使身穿热防护服也仅有十几秒的安全时间,且空气层和织物的厚度大小对防服性能的影响十分显著。     

热生理模型在防护服热舒适性评价中的应用

针对防护服热舒适性评价过程中,物理试验法耗时长、测量困难等缺陷,以Stolwijk多节点模型的发展为出发点,总结防护服与热生理模型的耦合机制,分析了典型模型中基于人体几何特征分区分层的被动系统、包含四大控制方程的主动系统,综述了模型在不同领域下预测防护服热舒适性的研究进展,指出了现有研究存在的不足及发展趋势。未来模型可从非均匀极端环境、个性化人体和多因素影响下服装分区段模拟3个方面发展,以优化对防护服热舒适性的评价。     

热防护服装热湿传递模型研究及发展趋势

 合理地评价热防护服装的热防护性能对减少消防员的皮肤烧伤具有重要的意义。本文主要回顾并评价了热防护服装的热湿传递模型国内外的研究现状,包括皮肤传热模型及其烧伤评价模型、单层或多层面料的一维和二维热湿传递以及整体服装的三维热湿传递模型等,并比较分析了这些模型的应用缺陷,预测了热防护服装热湿传递模型研究未来的发展趋势。热湿传递模型的研究不仅可以为热防护服装的使用提供科学的理论指导以减少皮肤烧伤或蒸汽烧伤,而且能够进一步推动服装热防护性能测试技术的发展,满足我国“安全发展”和“公共安全防治”的技术需要。     

相变材料在热防护服上的应用研究进展

为深入了解和提高附加相变材料热防护服的热防护性能,对现阶段相变材料在热防护服中的应用、影响因素以及未来研究趋势进行综述.首先介绍了相变材料的类型和特点,阐述了相变材料基于密封袋法、纺丝法和微胶囊技术的织物后整理法在热防护服中的应用;其次回顾了附加相变材料热防护服传热模型的发展过程,重点从相变材料的类型、相变温度、添加量...     

火灾环境下应急救援防护服传热数值模拟

 通过建立穿着于模拟人体的应急救援防护织物传热模型,研究模拟火灾环境下的服装传热特征。模拟人体肢体的圆柱体内核保持恒定温度37℃,模型考虑了织物吸收热辐射及热属性随温度变化的特性,运用有限差分完全隐式格式方法模拟计算了织物与人体皮肤的一维径向温度分布,将计算得到的温度值代入Henriques烧伤模型方程以预测皮肤达到二级烧伤所需的时间,其值与实验结果较为一致。研究结果表明,圆柱几何形状对天然阻燃高聚物纤维织物的热防护性能影响效果较为显著,所建立的模型为覆盖于圆柱体的多孔材料传热提供了系统的研究方法。     

热防护服热防护性能测试方法的探讨

本文对国内外热防护服热防护性能的测试方法进行了对比分析 ,介绍了一些国际常用的热防护服热防护性能的测试方法     

高温条件下热防护服边界条件确定方法及其非稳态导热预报方法

为能够确定热防护服材料的非稳态隔热性能,在自然对流传热为主及人体皮肤热属性未知的情况下,文章提出一种确定非稳态自然对流换热系数及皮肤热属性的方法。首先建立了自然对流和辐射联合作用下的热防护服-空气层-模拟皮肤传热系统的非稳态导热方程;随后,利用有限差分法,提出了一种非稳态自然对流换热系数及皮肤热属性的计算模型,结合一次实验,确定了模型中的未知参数;最后,预报了4种工况下热防护服材料的非稳态导热特性。结果表明,计算值与实验值最大误差约为0.09℃,发生在初始传热阶段,所确定的热防护材料传热边界条是适宜的。     

热防护服热防护性能的分析与探讨

本文在综合分析国内外热防护服研究的基础上 ,对热防护服的热防护原理和必须具备的热防护性能进行了分析和探讨     

基于最大衰减因子模型的服装热防护性能预测

为解决全尺度燃烧假人实验测试成本高、实验效率低,以及尚未与织物小样测试统一联合表征等难题,利用新型的热防护性能评估模型:二级烧伤最大衰减因子模型,对热防护服装的织物试样测试与燃烧假人实验进行同步研究,并建立基于织物试样测试的服装整体热防护性能预测模型。结果表明:防护织物的热防护性能与其服装整体的热防护性能具有显著相关性;将织物热防护性能值、服装平均衣下空气层厚度以及服装热暴露时间作为预测模型输入参数,可以实现服装热防护性能值以及人体皮肤烧伤百分比的预测;经模型验证发现,服装实测热防护性能值与其预测值间的相对误差仅为5.1%。     

防火服热蓄积的影响因素及其测评方法

为了合理评价防火服的热蓄积,全面准确地研究防火服热防护性能,通过回顾实验室模拟低热流环境中防火服热蓄积的相关研究,分析了防火服热蓄积的产生原因以及由热蓄积引起的主要烧伤部位;总结了现阶段热蓄积的测试装置、测评方法以及热传递、热蓄积测试过程;从防火服反光带、防水层透湿性、隔热层厚度、外层织物特性、空气层厚度等服装因素以及热流量强度、热暴露时间、防火服中水分等环境因素归纳了影响热积蓄的因素;最后预测了未来防火服热蓄积的研究趋势;指出在未来的研究中,应更加全面地模拟火场特点,提高服装热蓄积性能测评方法准确性。     

非稳态自然对流换热系数计算方法及其在防护服隔热预报中的运用

为得到相对精确的热防护服非稳态隔热性能预测数值,基于传热系统的非稳态传热模型,在防护服材料外表面分别为恒温边界条件和Howard模型对流边界条件下,利用有限差分法分别计算了2种边界条件下模拟皮肤处温度的时程曲线,所得结果均与实验测量值差别较大。在细致分析传热过程的基础上,综合运用傅里叶定律、牛顿冷却定律、以及Howard模型对流边界条件,在线化假设下提出了一种自然对流换热系数计算方法,代入非稳态模型后利用有限差分法进行了求解,随着时间步长的加密,计算结果迅速向实验测量值收敛,当时间步长为0.001 s时,计算结果与测量结果误差小于0.1 ℃。     

热防护服蓄热防护与放热危害双重特性的研究进展

为全面评价热防护服在热暴露阶段的蓄热防护作用以及在冷却阶段因蓄热释放对人体造成的热危害效应,介绍了防护服热蓄积产生的原因,阐述了现阶段防护服热蓄积的测试方法以及数值模拟研究现状;从服装因素、环境因素以及人体因素3个方面归纳了防护服在热暴露阶段蓄热特性的影响因素;并总结了织物基本物理性能、空气层配置、织物水分、织物受压等因素对冷却阶段防护织物放热危害特性的影响。最后提出：在未来的研究中应针对多元化的热灾害环境以及冷却环境开展热防护服蓄放热双重特性的基础研究,并基于热防护服蓄放热双重效应探究其最优的配伍设计。     

服装热防护性能测评技术的发展过程及现状

热防护服装具有隔绝热源,减缓热传递的防护作用,合适的热防护性能测评方法有利于产品质量控制及用户对防护服的选择。分别从服用织物及服装整体2个层面,对织物的阻燃性能、热传递性能、热防护性能测试方法及燃烧假人测试方法的发展过程进行了回顾与总结,并根据当前服装热防护性能测评的研究现状提出了该领域的发展方向。目前,服用织物的热防护性能主要通过平板实验进行测试,并使用Stoll烧伤准则进行评价;而服装整体的热防护性能多采用燃烧假人进行测试,使用烧伤模型进行皮肤烧伤预测评价。在以后的研究中,应增加热暴露测试条件的种类,并进一步提高烧伤预测方法的合理性与准确度,同时建立完善的服装整体的的热防护性能评价指标。     

Effect of nano silver coating on thermal protective performance of firefighter protective clothing

The main aim of this experimental work is to find out possible improvement in thermal protective performance of firefighter protective clothing when subjected to different level of radiant heat flux density. Firefighter protective clothing normally consists of three layers: outer shell, moisture barrier and thermal liner. When thermal protective performance of firefighter protective clothing is enhanced, the time of exposure against radiant heat flux is increased, which will provide extra amount of time to firefighter to carry on their work without suffering from severe skin burn injuries. In this study, the exterior side of outer shell was coated with nano-silver metallic particle through magnetron sputtering technology. Coating of outer shell with nano-silver particles was performed at three level of thickness, i.e. 1, 2 and 3?µm, respectively. All the uncoated and silver coated specimens were then characterized on air permeability tester, Permetest and radiant heat transmission machine. It was observed that coating has insignificant difference on the air and water vapor permeability of specimen and a significant decline was recorded for the value of transmitted heat flux density Q_c (kW/m²) and percentage transmission factor (%TF Q_o) as compared to uncoated specimen when subjected to 10 kW/m² and 20?kW/m² indicating improvement of thermal protective performance. These values go on further reduction with increase in thickness of coating layer of nano-silver particles.