熱防護(hù)服防熱性能的探究

吳丹 許菁 孫久凱 西北師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院 甘肅蘭州 730070

引言

在高溫工作的環(huán)境下工作時(shí)，人們需要穿著專用服裝以避免灼傷。專用服裝通常由防火層、防水層、隔熱層三層織物材料構(gòu)成，而隔熱防火層與皮膚之間并不是直接接觸的，將此空隙記為舒適層。為設(shè)計(jì)專用服裝，將體內(nèi)溫度控制在37℃的假人放置在實(shí)驗(yàn)室的高溫環(huán)境中，通過測(cè)量假人皮膚外側(cè)的溫度來對(duì)專用服的隔熱效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化。

一、熱防護(hù)服防熱性能分析

防火層中存在熱傳導(dǎo)和熱輻射兩種現(xiàn)象，防水層和隔熱層近似看成只存在熱傳導(dǎo)，在Torvi和Gibson的理論基礎(chǔ)上給出了高溫環(huán)境下的熱傳遞模型：

在該模型中，以顯熱容來描述織物層中的比熱容變化，且顯熱容【1】的計(jì)算公式：

考慮到防火層、防水層、隔熱層的初始條件為：

防火層的熱輻射通量【2】：

防火層的左邊界條件【3】：

防火層和防水層之間的接觸面：

防水層與隔熱層之間的接觸面：

隔熱層的右邊界條件：

防火層和防水層之間的接觸面：

防水層與隔熱層之間的接觸面：

高溫專用服裝通常由織物層和一層空氣層組成，但隨著暴露在高溫環(huán)境下的時(shí)間增長(zhǎng)，皮膚外溫度也會(huì)隨之升高。熱防護(hù)服對(duì)于高溫環(huán)境工作者們是十分重要的裝備，合格的防護(hù)服必須具有防護(hù)性能以及良好的防水透濕性能和舒適性能等，這樣才能夠在最大程度上確保消防員的安全。