消防服衣下空气层热传递机制研究进展

空气层热传递机制的研究不仅可为更加准确的实验室热防护性能测试提供指导,也可提高消防服热湿传递数值模拟的精确度。在阐述了热防护性能测试中空气层的作用以及空气层热传递模型的研究现状的基础上,分析了服装与人体之间空气层微气候的特征,从热传导、对流换热和辐射换热3个方面总结了空气层的热传递机理,提出不同条件下空气层传热模型建立的基本思路,并对未来消防服衣下空气层热传递机理的研究动向作出了预测。     

多孔式通风服衣下空气层的定量研究

为研究服装开口方式和风扇风速对通风服衣下空气层的体积、厚度及分布的影响,采用三维扫描法得到人体和服装的几何模型,通过逆向工程软件Geomagic Control对模型进行处理,分析不同条件下空气层厚度和体积的差异,以及空气层的分布规律.结果表明:风扇风速对平均空气层厚度的影响比开口方式更明显;风扇风速对整体和局部空气层...     

基于Geomagic软件的燃烧假人衣下空气层特征提取

防护服与人体间的空气层是影响服装热防护性能的主要因素。根据织物热防护性能研究过程中对衣下空气层厚度测量的要求,通过三维人体扫描设备获得的裸体假人和着装假人的点云数据,利用逆向工程软件Geomagic Qualify 实现快速建模,通过3D比较直观显示假人全身的衣下空气层分布,并计算每个热传感器对应的衣下空气层厚度大小。     

燃烧假人衣下空气层的三维现场扫描测量与表征

为准确获取燃烧假人测试中防火服热暴露前后衣下空气层厚度及其分布,提出一种基于三维现场扫描的测量和表征方法。利用Kinect深度相机,通过在燃烧假人室内构建扫描平台,现场获得假人裸体及着装状态点云数据;基于Geomagic逆向工程软件进行三维建模、对齐和比较,并通过实现假人表面传感器在三维空间的准确定位,快速有效地表征衣下空气层厚度及分布。经验证发现:即使是相同的服装每次穿着后衣下空气层分布也存在较大差异;背部区域热暴露前后空气层厚度平均变异系数分别达到46%、35%。结果表明,以往异地扫描获得的数据难以准确反映燃烧测试时的真实状态,现场扫描更有利于准确分析因服装材料、规格、高温收缩等因素导致的衣下空气层变化对热防护性能的影响。     

消防服的研究进展浅析

介绍了消防服的性能要求、消防服用高性能材料、消防服结构、消防服性能评价标准与方法,总结了现存问题并提出未来研究方向.     

具有开放衣下空气层的织物系统水汽传递性能

在M 261型织物透湿性能测试仪的基础上设计和搭建辅助装置,实现了对具有开放的衣下空气层的织物系统的水汽传递性能的测试。利用该装置对8种织物进行了衣下空气层厚度分别为4、8、12、16 mm和20 mm时织物系统的水汽传递性能测试。结果表明：在风速为0.03 m/s的条件下,在一定范围内,织物系统的水汽传递率随着衣下空气层厚度的增大而增大;衣下空气层厚度为4 mm时,织物系统的水汽传递率低于织物的透湿率;衣下空气层厚度为16 mm时,对于普通织物,织物系统的水汽传递率达到最大,比织物的透湿率高29.3%;衣下空气层厚度为20 mm时,对于防水透湿织物,织物系统的水汽传递率达到最大,与普通织物相比,织物系统的水汽传递率几乎没有差异。     

消防服热防护性能的研究现状

为探究消防服的热防护性能,文章分析了阻燃耐高温纤维、阻燃整理的热防护材料、相变微胶囊涂层整理的热防护材料、纳米多孔气凝胶涂层整理的热防护材料的热防护机理及研究现状,概述了织物组织结构及织物物理参数对热防护性的影响,综述了热防护性能测试与评价体系,旨在为消防服的功能优化及研发提供参考。     

形状记忆合金尺寸对消防服面料防护性能的影响

为提升嵌入形状记忆合金消防服面料组合的防护性能,构筑了3种形变高度和3种排列方式的面料组合以分析形状记忆合金尺寸对其性能的影响。在高温热接触和低辐射热灾害环境下分别测试不同面料组合的防护性能。研究结果表明：形状记忆合金有效地提高了消防服面料的防护性能,合金弹簧的形变高度影响组合面料层间空气层厚度,从而改变其防护性能;在不同的排列方式下弹簧形变高度也不同,可能与弹簧形变产生的空气层形状及分布有关;在不同的热源条件下,不同排列方式的面料组合的防护性能呈现出不同的规律,即在 2 种热源条件下,1 个合金弹簧中心排列与 3 个合金弹簧对角排列方式下全高型试样的隔热性能均明显优于减半型,而 2 个合金弹簧对角排列方式下 2 种弹簧试样隔热性能的差异较大。     

液体冷却服研究进展及消防应用可行性研究

消防战斗服具有突出的热防护能力,但热湿舒适性差,无法及时排出人体的多余热量.为缓解消防战斗中的人体热蓄积,避免热伤害,探究了液体冷却服装服用性能的影响因素及研究进展,包括冷却管路、冷却介质、基础服装、冷却系统的智能控制和区域个性化冷却;在评估消防战斗环境、分析人体热平衡特点和总结现行消防冷却策略的基础上,结合液体冷却系...     

消防服外层用阻燃织物的防护性能探讨

对消防服外层用Nomex~111A面料、PI面料、PI/Kevla~混纺面料及PBI/Kevlar混纺面料等的阻燃性能和热防护性能进行测试,并就它们在极限氧指数、垂直燃烧、高温燃烧及热防护性能测试中的测试值进行对比,分析这些面料用于消防服外层的优势与缺陷。     

衣下空气层对透气型防护服热阻和湿阻的影响

为确定适宜的服装宽松量,提升透气型核生化(NBC)防护服的热湿舒适性,设计了穿着实验。在温、湿度可控制的气候室内,借助出汗暖体假人和三维扫描技术,观察常温、静止状态下5套不同松量服装的热湿传递性能,探讨衣下空气层对NBC防护服热阻和湿阻的影响。研究结果表明:衣下空气层体积与平均厚度的增量变化相似,不同松量服装的衣下空气层对服装总热阻和总湿阻有显著影响;随着透气型NBC防护服松量的增大,服装总热阻随着衣下空气层的增加呈现先增后减的变化趋势,服装总湿阻随着衣下空气层的增加呈现逐渐增大的变化趋势。     

空气层厚度对热防护面料蒸汽防护性能的影响

为探索防护服装与人体皮肤之间的空气层厚度对其蒸汽防护性能的具体影响,选用3种不同热防护面料系统,设计4种不同的空气层厚度(0、6、12、18 mm),分析二级烧伤时间、三级烧伤时间、吸收总热量和热流量,评价面料系统的蒸汽防护性能。研究结果表明:不同的面料系统提供不同的防护性能,增加面料系统的厚度有利于提升其防护性能,防水透气膜越靠近蒸汽热源,系统的防护性能越好;防护服装的蒸汽防护性能与空气层厚度有着显著相关性,在空气层厚度增加到12 mm及以上时,防护服的蒸汽防护性能会得到显著提升;通过分析蒸汽暴露和冷却阶段传感器热流量变化曲线,可进一步分析了解蒸汽暴露环境下织物系统内的热湿传递机制。     

消防员防护服面料的热湿舒适性

为研究消防员防护服面料的舒适性并考察其是否满足欧美国家相关标准,选取了我国消防员防护服常用的几种面料,进行单层织物热阻和湿阻以及多层织物热阻、湿阻和总热损失的测试与分析,考察空气层对多层织物热阻的影响,并将测试结果与欧美标准的相关要求进行对比。结果表明:在厚度大致相同时,外层面料的密度对热阻和湿阻影响较大;因为隔热层材料是非织造布结构,热阻和湿阻较大;空气层的位置对多层织物的热阻值影响不大,但其厚度对多层织物的热阻影响较大;选取的几种面料组合,湿阻低于30 Pa·m~2/W,总热损失高于205 W/m~2,均满足欧美国家相关标准要求。     

多种智能技术在防寒服装功能研发中的应用进展

为了使防寒服装更好地满足人体各部位冷防护差异化需求,并充分发挥其功能特性,针对各类电子、通信及计算机等相关技术在防寒服中有效应用的问题,在总结防寒服发展进程的基础上,聚焦4类技术问题详细探究其在防寒服中的应用难点及制约因素,包括人体与环境动态信号的采集与传输技术、加热元件的应用模式、温度控制算法的实现方法及人体热生理模型的应用。研究发现:信号监测与传输功能在防寒服中的应用程度低,加热单元的布局方式尚无夯实理论支撑,温控算法的设计缺乏对人体生理需求的机理性分析,人体热生理模型的应用局限较多;最后指出研究功能集成度高、可满足不同群体热生理需求的非均匀智能温控防寒服且构建完整的性能评价体系在未来的研究中十分必要。     

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...     

基于运动生物力学的防护服装活动性能研究进展

为准确评估防护服装的活动性能,定量分析防护服装对人体骨肌系统造成的不良影响,基于运动生物力学分别从着装人体的外在运动学行为及内在动力学响应两层面阐述防护服装活动性能的研究现状;梳理了着装人体平衡稳定性相关的特征,总结了肢体活动灵活性相关的表现,分析了人体动力学响应。研究发现：在“服装-人体-环境”系统中,防护服装的尺寸及结构设计、装备的质量及分布位置、人体体型、服装与人体的适配性、环境温度及地面条件均会影响防护服装的活动性能。指出：未来研究应深入挖掘各指标间的关系来剖析着装人体在任务中的动力学补偿策略差异,模拟真实工况条件以全面揭示防护服装活动性能影响机制,提高活动性能评估准确性并合理预测人体骨肌损伤风险。     

Correlation between clothing air gap space and fabric mechanical properties

To investigate the distribution of clothing air gap layers, clothes with the same pattern but different fabrics were put on a standard scan model. The [TC]² NX-16 three-dimensional (3D) body scanning technique was used to collect point cloud data and the overall 3D visualization model of clothing air gaps was represented in a novel way through computer graphics processing. The volumes of air gap space were calculated. The main fabric mechanical properties were investigated and the relationship among them was analyzed by stepwise regression. The results demonstrated a close relationship between clothing air gap space and fabric mechanical properties. The volumes of air gap space were significantly positively correlated with stiffness-bending length and warp density and significantly negatively correlated with drape-crest angle uniformity. The conclusion could play a role in predicting and controlling the clothing design process, especially the material design process of clothing.