低熱輻射強(qiáng)度下防護(hù)服熱防護(hù)性能的實(shí)驗(yàn)研究

一般情況下,人體擁有一個(gè)復(fù)雜的熱控制系統(tǒng),保持心臟、肺部以及大腦等重要器官的溫度穩(wěn)定在37℃左右[1]。著裝條件下,人體產(chǎn)熱通過蒸發(fā)、導(dǎo)熱、輻射和對流等方式散熱,建立人體 服裝 環(huán)境系統(tǒng)間熱交換的動(dòng)態(tài)平衡過程。在的高溫?zé)彷椛洵h(huán)境下,服裝需要阻止環(huán)境中的熱量傳遞到人體,維持人體與環(huán)境間的動(dòng)態(tài)熱平衡。消防員參與救援工作時(shí)穿著的高溫防護(hù)服作為工作服裝的一種類型,其熱防護(hù)性能與一般服裝有很大的不同[2],這類服裝的熱防護(hù)性能受到火焰和高溫等因素的影響而降低,可引起人體熱應(yīng)力和生理疲憊。

服裝熱阻是服裝熱舒適和熱危害評價(jià)中的重要物性參 數(shù) 之 一[4]。 服 裝 小 尺 度 實(shí) 驗(yàn) (benchscaletest)是測量服裝熱防護(hù)性能常用的工具之一[5],標(biāo)準(zhǔn)ISO11092 1993 和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) GB-T110482008就常溫環(huán)境下使用熱平板測量熱阻的小尺度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)定。Gibson等根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,在常溫環(huán)境下對多種軍用防護(hù)服裝測量熱阻,同時(shí)討論了影響測量的環(huán)境因素[6]。目前,還沒有人在高溫?zé)彷椛錀l件下對防護(hù)服進(jìn)行小尺度熱阻實(shí)驗(yàn)研究。防護(hù)服包括外層、防水層、隔熱層以及舒適層。高溫?zé)彷椛錀l件下環(huán)境中輻射熱將穿透防護(hù)服的外層向內(nèi)部傳遞,對人體加熱。而常溫下人體散熱,通過防護(hù)服的舒適層向外傳遞。高溫?zé)彷椛渑c常溫下防護(hù)服熱傳遞的差異性,影響熱阻的測量,進(jìn)而影響熱危害評價(jià)的準(zhǔn)確性。

此外,高溫和熱輻射條件下防護(hù)服熱防護(hù)性能的已有研究還包括短時(shí)間暴露火焰條件下的 TPP(thermalprotectiveperformance)實(shí) 驗(yàn)[7]、紅 外 熱輻射條件下不同熱阻和反射率的防護(hù)服吸收熱輻射
的實(shí)驗(yàn)研究[89],以及短時(shí)間暴露火焰條件下的防護(hù)服熱傳遞模型數(shù)值計(jì)算[10]。然而,大多數(shù)情況下消防員長時(shí)間持續(xù)工作在低中等熱輻射條件下(1~20kW/m2),穿 著 的 防 護(hù) 裝 備 沒 有 出 現(xiàn) 明 顯 的 損壞,而不是 TPP實(shí)驗(yàn)中采用的短時(shí)間暴露于高熱流密度火焰環(huán)境中(84kW/m2)。

綜合以上分析可以看出,目前基于小尺度實(shí)驗(yàn)的防護(hù)服熱性能研究沒有分析高溫輻射條件下防護(hù)服熱阻的測量,以及低中等熱輻射條件下的熱防護(hù)性能。本文利用自行設(shè)計(jì)的小尺度實(shí)驗(yàn)測試裝置,進(jìn)行低熱輻射條件下(1~10kW/m2)防護(hù)服多層織物的熱防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)研究,同時(shí)推導(dǎo)了高溫下的熱阻計(jì)算公式。