基于计算机模型的消防员烧伤预测方法

通过将人体热生理、消防服和皮肤灼烧三者的模型结合起来,建立一个集环境、消防服和消防员于一体的计算机模型。模型中的环境、消防服和消防员三者动态热量交互作用,建立了一种考虑人体热生理调节影响下的火灾救援动态烧伤预测方法。结果表明模型能有效预测消防员高温作业下的热生理变化。采用此模型对某一救援过程进行计算,预测了救援过程中消防服的温度分布变化、消防员的热生理变化和热量传递过程,并进行了烧伤预测。     

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。     

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。     

织物-空气层-皮肤三维结构建模及其传热模拟

热防护服装是消防员面对火灾环境的重要屏障,为分析织物组织对其热防护能力的影响,构建了消防服外层阻燃织物的三维几何模型,并考虑实际着装状态建立“织物-空气层-皮肤”流固耦合传热模型。根据实验结果验证模型,并选取外界环境、织物组织结构及纱线导热系数进行参数研究,对比织物表面温度分布及真皮层热流密度、温度变化曲线。结果表明,该模型能较好地拟合实验结果,随着热暴露峰值温度的上升及纱线宽度的增大,纱线表面温度、真皮层热流密度、真皮层温度均上升。纱线的导热系数对真皮层温度影响较小。纱线宽度对真皮层温度的影响与热环境相关。有必要针对热暴露环境设计织物结构,在保障热防护性能的同时减小热防护服装质量,降低消防员热应激。     

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。     

相变材料在消防服中的应用研究进展

在消防救援过程中,消防员依靠消防服保障自身安全,以应对复杂多变的热威胁环境。相变材料作为一种新型蓄热调温材料,其相态可在一定温度范围内发生变化,同时伴随着潜热的吸收和释放,可以抑制服装层间的温度突变。将相变材料应用到消防服中具有极大的发展前景,已受到越来越多学者的关注。相关研究显示:附加相变材料的消防服能够延长皮肤达到二级烧伤的时间,其热防护性能明显提升。基于相变材料的调温原理,介绍相变材料的分类及其与纺织品的结合形式,对附加相变材料的消防服的相关研究进行综述。     

消防服装防护性能研究进展

消防防护服装作为进入火场保护消防员生命安全的重要装备,防护性能得到不断的改进。从材料、结构等方面优化热防护性能及在消防服装内部设置微小气候降温装置以降低热应力两个方面进行阐述,并对消防服的防护性能进行评价。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

网购服装产品属性对顾客合体满意度的影响

为研究尺寸表、尺码推荐表以及试穿报告等产品属性对顾客合体满意度的影响,首先对35家淘宝女装店铺网页展示信息进行梳理,得到8项网页服装展示信息,提取出7个产品属性;然后,基于S-O-R模型确定研究框架,借助问卷调查共收集204个有效样本;最后,建立逐步回归模型分析产品属性对顾客合体满意度的影响。研究发现:顾客侧重阅读尺寸表与产品指数等信息;然而产品的外部属性对顾客合体满意度的影响更显著,二者呈现正相关关系;同时,进一步研究身体质量指数(BMI)对顾客合体满意度的影响发现,不同BMI模型下影响顾客合体满意度的产品属性有显著性偏差,可获取不同目标顾客态度的有效性信息。     

滚筒洗涤负载类型对织物运动及其洗涤性能的影响

为研究不同滚筒类型在洗涤过程时织物运动形态和洗净性能,借助高速摄像机记录滚筒洗衣机(海尔 WH7560P2)内运动织物形态,基于几何矩理论,求得运动织物质心。依据观测织物质心运动轨迹,提出了8个表征织物运动的指标,建立运动指标与洗净率之间的关系,该经验模型适用于海尔滚筒洗衣机WH7560P2。采用单因素试验研究涤纶、涤/棉混纺织物和纯棉3种负载对滚筒洗涤过程织物运动的影响。研究发现:织物类型不同,运动形态不同,洗净率和磨损率也不同;纯棉负载被动运动面积占比最大62%,洗净率和磨损率最大,分别为44%和24.5%;涤纶负载被动运动面积占比最小为41%,洗净率和磨损率也最小,分别为39%和6.6%;3种负载织物运动过程都交替出现滑落和摔落运动,有利于提高洗涤效果。     

人体着装黏感觉的研究进展

为缓解人体在出汗或淋湿状态下的着装黏感觉,基于皮肤机械感受器的类型及其刺激响应特性探究了着装黏感觉的形成机制,通过阐述着装黏感觉的3种评价方法,即物理评价、心理评价和生理评价,研究了各评价方法的优势及局限性,并从3个层面归纳了着装黏感觉的影响因素,包括表面粗糙度、液态水传递性能等织物性能因素,滑移速度、水分等外界刺激因素,及皮肤感知敏感度、皮肤特征等人体皮肤因素。最后指出,未来应通过搭建垂直分离接触装置系统地分析织物及外界刺激对黏感觉的影响,研究有毛皮肤的黏感觉神经生理机制,绘制人体黏感觉图谱,为舒适性面料开发及服装结构优化提供理论依据。     

基于供应链的纺织行业节能减排决策

为使纺织企业在环保税背景下更好应对节能减排压力,根据纺织企业生产工序特点建立由纺织企业和品牌商构成的两级供应链模型和加入回收商进行回收再利用的三级供应链模型,研究2种模型下的节能减排决策。通过斯塔克伯格(Stackelberg)博弈求解各产品最优定价、最优利润以及最优减排率。研究结果表明:三级供应链模型较两级供应链模型下拥有更高的新品零售价格和更高的新品市场需求,同时可降低最优减排率,纺织品回收再利用是纺织企业走出困境的有效措施。政府制定合理的税收标准可有效地刺激纺织企业投入节能减排技术和回收再利用,同时提高供应链利润,实现环境效益和经济利益的双赢。     

采用N-甲基吡咯烷酮的苎麻纤维柔软处理

为提升苎麻纤维的柔软性,采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)对其进行处理。探讨不同NMP质量分数、处理时间和温度对苎麻纤维强伸性能和柔软性能的影响,并借助X射线衍射仪、红外光谱仪和扫描电子显微镜对苎麻纤维进行表征与分析。结果表明:当NMP质量分数、处理时间或温度任一因素增加,苎麻纤维的断裂伸长率随之增加,而断裂强度随之降低;当NMP质量分数或处理时间增加时,苎麻纤维的断裂回转数会先增加后减少,当处理温度升高时,断裂回转数会先增加后保持稳定;在NMP质量分数为15%,处理时间为60 min,处理温度为80 ℃的较佳工艺条件下,处理后苎麻纤维的结晶度从80.37%降至70.19%,而其化学基团保持不变,纤维表面纵向沿竖纹出现劈裂。     

聚丙烯酸酯浆料废水处理中试研究

针对聚丙烯酸酯浆料废水高浓度难降解以及成分单一等特点,采用基于共代谢的厌氧-好氧专利反应器组合工艺的生物处理方法对其进行中试试验,重点考察反应器的启动运行特征以及反应器的性能。试验结果表明:基于提高聚酯废水占比的启动方式,该系统启动周期约为30 d;在进水化学需氧量(COD)质量浓度为1 600 mg/L时,厌氧段水力停留时间为41.7 h,中温为(35±3)℃;在好氧段溶解氧质量浓度为3.5 mg/L的工况下,该系统对COD平均去除率为95.2%,最终出水各项主要指标均达到纺织染整工业水污染物排放标准,且该系统具有较强的耐负荷冲击能力。     

氧化石墨烯/聚偏二氟乙烯复合纤维过滤膜的制备及其过滤性能

为得到高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯掺入以聚偏二氟乙烯(PVDF)为基体,N,N-二甲基甲酰胺与丙酮为混合溶剂的纺丝液中,利用静电纺丝技术制备高性能氧化石墨烯/PVDF复合纤维过滤膜。研究不同聚偏二氟乙烯质量分数、氧化石墨烯质量分数、静电纺丝电压、接收距离等参数对复合纳米纤维过滤膜外观形态、过滤效率、过滤阻力的影响。结果表明:聚偏二氟乙烯质量分数为16%,氧化石墨烯质量分数为1.0%,静电纺丝电压为29.0 kV,接收距离为16 cm时,制备的复合纤维过滤膜形貌较好,纤维连续且均匀,过滤效率为99.99%,过滤阻力为11.53 Pa/μm,具有良好的过滤性能。     

层层自组装多糖微胶囊的制备及其缓释型纯棉织物修饰应用

为制备生物相容性功能纺织材料,采用层层自组装技术将带有不同电荷的海藻酸钠(Alg)、壳聚糖(Chi)、透明质酸(HA)组装到碳酸钙模板上,利用乙二胺四乙酸(EDTA)去除模板,得到Alg/ Chi/ HA生物多糖微胶囊;利用超景深三维显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱、综合热分析仪研究了微胶囊的形貌结构及热稳定性。结果表明:Alg/Chi/HA多糖微胶囊具有很好的中空结构及较强的稳定性;考察了多糖微胶囊吸附释放行为及其随pH值的变化规律,发现Alg/Chi/HA多糖微胶囊具有良好的pH值响应性;进一步将Alg/Chi/HA多糖微胶囊整理至棉纤维上,以制备缓释型功能纺织材料,为功能纺织品开发提供有益的实践经验与技术储备。     

单面纬平针织物平幅轧蒸染色防卷边控制

针对单面纬平针织织物平幅轧蒸染色中容易卷边的问题,采用浆边的方法来控制卷边,并对防卷边涂层胶所用浆料及施加方式进行选择和优化。通过对比浆边织物平幅轧蒸染色各工况下的卷边率及其耐洗性,筛选出聚丙烯酸酯-聚氨酯浆料用于针织物平幅轧蒸染色中的防卷边整理,并通过工艺优化,获得了适合中、厚型单面纬平针织物的防卷边施胶方式:于单面纬平针织物的反面,沿织物纹路方向进行锯齿状刮涂,浆膜厚度达到0.2 mm,浆边宽度不低于2 cm。结果表明,这种防卷边施胶方式在平幅轧蒸染色的各工况下都可有效地控制织物的卷边,且不会影响后续的染色效果。