消防服用织物湿态热防护性能的测试与分析

研究消防服用织物湿态下的热防护性能.选用消防服常用的5种外层织物、1种防水透气层、1种隔热层和4种舒适层织物组合成不同试样.利用热防护性能仪测试外层、舒适层和多层织物试样不同湿态条件下的热能值(kTPP值),并根据水分的不同渗透方向,分析和比较多层织物的热防护性能.结果 表明:含水率的增加能提高各试样的kTPP值,有益...     

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。     

蒸汽暴露条件对织物热防护性能的影响

为评价蒸汽压力、蒸汽与人体相对距离等条件对织物中热湿传递的作用规律,在蒸汽暴露条件下,测量不同蒸汽压力与喷射距离时织物的热防护性能,分析织物内储水量、蒸汽渗透量与热防护性能之间的关系,并探究蒸汽压力对储水量、渗透量的影响规律。结果表明:蒸汽暴露条件下,增大蒸汽压力与减少喷射距离能够降低织物的隔热性能,明显影响织物蒸汽热防护性能;织物透气性与皮肤二级烧伤时间呈显著负相关关系;另外,储水量、渗透量与蒸汽压力呈现正相关,且分别与织物的回潮率和透气性呈现正相关;降低水分吸收和减少蒸汽渗透是提高织物热防护性能的重要因素。     

阻燃服织物多层组合综合性能研究

通过多因素分析法对影响多层织物组合系统热防护性能的因素进行了实验测试分析,并进行了相关性分析。实验表明:多层织物组合系统整体的热防护性能与多层织物组合的厚度、面密度及透气率等存在着明显的相关性,而与其质量损失率之间相关性不明显。利用极差分析针对各层组分织物对多层织物组合系统整体的热防护性能、隔热性能、透湿及透气性能影响的主次顺序进行了分析。结果表明:隔热层织物对多层织物组合系统的整体热防护性能、隔热性能及透气性能都起着较大的影响,而外层与防水透气层织物的影响相对较小;防水透气层织物对多层织物组合系统的整体透湿性能起着关键的作用,而隔热层与外层织物的影响较小。     

多层织物热防护性能分析

选用消防员灭火防护服常用外层、舒适层、隔热层以及防水透气层组成3层和4层结构织物,测试其整体热防护能力(TPP)值,分析隔热层和防水透气层对多层结构织物整体热防护性能的贡献。在喷湿量5%、10%、15%、20%的条件下,探讨喷湿方向、喷湿量和润湿时间对织物TPP值的影响。结果表明:防水透气层对多层结构织物整体热防护性能的贡献比隔热层大;外层方向加湿,织物的TPP值增加,热防护性能增强,舒适层方向加湿,降低了织物的TPP值;随着润湿时间的增加,湿度对织物整体热防护性能的影响减弱;喷湿量对织物热防护性能的影响没有呈现出明显的变化规律。指出:选择合适的外层、防水透气层、舒适层组成3层结构织物,能够达到防护服整体热防护性能(TPP)值28的要求。     

含水率对消防服用多层织物系统热蓄积的影响

为全面准确地评估湿态下消防服用多层织物系统的热防护性能,通过改进现有的热防护性能测试仪器,采用传统热防护性能实验与蓄积热实验2种方法,利用模拟人体皮肤传感器取代标准测试中的铜片热流传感器,基于Pennes热量传递方程,根据Henriques人体皮肤烧伤模型做出烧伤预测,并利用迭代法获得二度烧伤最少热暴露时间。分析了织物系统含水率对二度烧伤最少热暴露时间及热蓄积指数的影响。实验结果表明:2种实验方法测得的二度烧伤最少热暴露时间随含水率的增大明显降低,热蓄积指数也呈降低趋势;二度烧伤最少热暴露时间与含水率之间存在显著的线性负相关关系。     

低辐射热暴露下消防服热防护性能测评方法研究进展

为全面准确地评价低辐射热暴露下消防服的热防护性能,分析了现阶段的实验室测评方法和数值模拟方法。基于消防服内传热机制的研究,阐述了消防服内干态传热模型和热湿耦合传递模型的研究现状,总结了热防护性能的影响因素;分析了现阶段低辐射热暴露下织物和服装热防护性能测评方法,分别从测试方法的差异因素和局限2个角度阐述不同实验方法及实验装置对热防护性能预测的影响;总结了目前数值模拟在消防服热湿传递机理研究方面的应用;最后指出在未来的研究中,应全面准确模拟真实的低辐射热暴露环境,提高消防服热防护性能测评的准确性。     

晶体熔点对形状记忆聚氨酯膜透湿性能的影响

形状记忆聚氨酯(SMPU)是几种形状记忆聚合物中的一种，这种聚合材料能够感觉并且对外部刺激作出反应。当温度高于一定范围时形状记忆聚氨酯膜透湿性能显著增加。在纺织工业中应用这种材料生产智能防水的透气织物。这种智能防水透气织物通过阻止水汽热量的传递从而阻止身体热量的损失。同时，在高温下比一般的防水透气织物能够从内向外传递更多的热量和水蒸气。     

热防护织物热湿传递数值模拟研究进展

总结国内外热防护织物传热仿真的研究进展与发展趋势。介绍了热防护织物模型的发展,并从热暴露阶段的瞬态传热、热湿耦合传递以及织物冷却过程传热等方面阐述了热防护织物热湿传递模型的研究现状,总结了热湿传递的数值模拟方法。指出:热防护织物微观建模、耦合多因素及更加注重应用需求的发展趋势,为热防护织物与服装的性能及结构优化,以及新材料的设计开发提供一个新的发展方向。     

热水侵入条件对织物防护性能的影响

产业工人在工作时可能会遭受高温热水的伤害,基于此对热水侵入条件下织物的传热规律进行了探讨。利用高温热水防护性能测试系统,通过正交试验对不同热水温度、侵入角度和侵入高度条件下11种织物进行测试,采用2级烧伤时间作为热水防护性能评价指标,分析了织物特性和热水侵入条件与织物热水防护性能之间的关系。结果表明:不同织物的热水防护性能存在差异,防水整理可以明显提高织物热水防护性能。织物不同位置的热水防护性能受热水侵入条件和织物特性的影响。水温是影响织物热水防护性能的最主要因素。织物上方的热水防护性能受热水侵入条件影响较大,织物中下方的热水防护性能受织物特性的影响较织物上方大。     

Effect of structural parameters on thermal protective performance and comfort characteristic of fabrics

In an attempt to understand the influence of basic structural parameters of fabrics on thermal protection and comfort, present study mainly focuses on analyzing effect of fabric weaving pattern and fabric weight. Fabric samples of three basic weaving patterns (plain, twill, and satin) and three different weights were prepared. Air permeability of the developed fabric samples was measured. Thermal protective performance of fabrics against radiant heat and flame exposures of two different intensities were measured. Spectral transmission behavior of fabrics was also studied. It was observed that for same fabric weight, protective performance and air permeability of satin woven fabrics were better as compared to the fabrics of other patterns. Protective performance increased and air permeability decreased as fabric weight increased for each type of woven structure included in this study. A new structural parameter is proposed which primarily influences the protective performance of fabrics exposed to either radiant heat, flame, or combined convective/radiant heat exposure.     

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...     

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。     

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。     

基于辐射衰减特征的隔热防护织物有效导热系数简化模型

高温下辐射传热对织物热传递过程贡献显著,为此,介绍火灾高温环境下的耐高温防护织物的内部传热特点,进而提出高温下织物有效导热系数数值传热模型.针对火灾等高温环境下耐高温防护织物内部热辐射渗透衰减问题进行分析,应用有限差分法对隔热防护织物的有效导热系数模型进行数值分析.通过数值求解传热方程,计算出织物的稳态有效导热系数,且...     

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。     

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。     

消防服热防护性能检测用热传感器的研究

叙述了消防服热防护性能检测对热传感器的具体要求,对四种应用在该领域的热传感器进行了比较和分析,概述其性能和特点。