一种防护服热阻的实验测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种防护服热阻的实验测试系统，其中防护服水平放置于所述锥形加热器下方的支架上，辐射挡板设于所述锥形加热器与防护服之间，所述热流密度计设于所述防护服下端一定距离处；所述热电偶测量系统用于检测所述防护服的最外侧的外层的外表面温度与最内侧的舒适层内表面温度，所述热流密度计用于检测最内侧的舒适层的热流密度，所述数据采集系统接收所述热电偶测量系统、热流密度计检测的数据并输出防护服热阻数据；本发明专利技术还公开了所述系统的实验方法。本发明专利技术通过建立适用于热辐射环境下防护服热阻的获取方法，测量高温热辐射环境下防护服的热阻；同时本发明专利技术可用于研究热辐射强度及防护服内部空气层大小和位置的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于消防科学与
，特别是一种防护服热阻的实验测试系统及方法。
技术介绍
消防部队是防火和灭火救援的主力军。火灾热辐射对消防员生命安全构成了严重威胁。热防护服是火灾环境下消防员生命安全的主要保障之一。准确评估热防护服的热防护性能，保障火灾环境下消防员免受高温热辐射的侵袭，是火灾应急装备领域重要的研究方向。服装热阻(thermal insulation)表征服装对传热的阻碍能力，是热舒适评价和极端温度热安全评价中重要的物性参数。服装热阻和湿阻可以通过小尺寸的出汗热平板和全尺寸的出汗暖体假人(Thermal manikin)测量得到，测量实验条件和步骤分别在标准ASTM F1868和ISO 9920有详细的规定和描述。但是高温热辐射环境中，外部热量透过热防护服，到达皮肤层。而一般室内环境下热量从皮肤层散发，通过防护服的隔热层向外传递。高温与常温下热量传递过程的不同，热量透过防护服不同织物层的顺序不同，将对防护服热阻和湿阻的测量产生影响，进而影响高温热危害评价的准确性。此外，现有关于高温热辐射环境下防护服的热湿传递过程的研究没有定量分析服装内部含水量和热辐射对热湿传递的影响防护服的热阻测量。目前现有技术还没有提供一种有效的测量防护服热阻的技术。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种防护服热阻的实验测试系统，其包括锥形加热器、辐射挡板、热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统，所述防护服水平放置于所述锥形加热器下方一定距离处的支架上，所述锥形加热器为所述防护服提供热辐射，所述辐射挡板设于所述锥形加热器与防护服之间，用于间隔所述锥形加热器与所述防护服之间的热辐射；所述防护服的最外侧朝上，防护服的最内侧朝下，所述热流密度计设于所述防护服下端一定距离
处；所述热电偶测量系统用于检测所述防护服的最外侧的外层的外表面温度与最内侧的舒适层内表面温度，所述热流密度计用于检测最内侧的舒适层的热流密度，所述数据采集系统接收所述热电偶测量系统、热流密度计检测的数据并输出防护服热阻数据。较佳地，所述热电偶测量系统包括三个对称的K型热电偶。本专利技术还提供了防护服热阻的实验测试方法，包括以下步骤：S1：将所述防护服水平放置于所述锥形加热器下方一定距离处的支架上，将电偶系统布置在所述防护服样品的最外侧的外层的外表面温度与最内侧的舒适层内表面，将热流密度计布置在防护服下端一固定距离；S2：将锥形加热器放置于设定的位置，设置锥形加热器的温度，将锥形加热器加热到设置的辐射功率；S3：在锥形加热器达到设定的辐射功率之后稳定10min，移开遮辐射遮挡板，将防护服样品暴露于热辐射环境中20min，通过热电偶采集到的外层的外表面温度Tout以及舒适层的内表面温度Tin，热流密度计的测量值R1；最后将辐射遮挡板移回，冷却阶段的时间是10min；S4：重复步骤S3三次，分别记录每次的外表面温度Tout、舒适层的内表面温度Tin、热流密度计的测量值R1，分别取三次记录的Tout、Tin、R1的平均值；S5:获取服装总热阻：服装总热阻IT(℃m2W-1)通过穿透防护服的散热量以及防护服内外层表面的温差来计算，计算公式为： I T = T o u t - T i n H t - - - ( 2 - 1 ) ]]>其中Tout和Tin分别是外层的外表面温度以及舒适层的内表面温度，℃；Ht是穿透防护服的散热量，W/m2，通过以下公式计算：Ht＝HF-R1-C (2-2)其中HF是锥形加热器的辐射功率，W/m2；R1是热流密度计的测量值，W/m2；C是热流密度计和样品下表面之间空气层的自然对流，W/m2。较佳地，在所述外层与防水透气层之间设置空气层，重复步骤S1-S5,获得服装总热阻。较佳地，改变所述防护服样品的空气层厚度，重复步骤S1-S5,获得服装总热阻。较佳地，在所述防护服样品中的防水透气层与隔热层之间增加一空气层，重复步骤S1-S5,获得服装总热阻。本专利技术具有以下有益效果：建立适用于热辐射环境下防护服热阻的获取方法，测量高温热辐射环境下防护服的热阻；本专利技术可用于研究热辐射强度及防护服内部空气层大小和位置的影响。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的防护服热阻的实验测试系统示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种防护服热阻的实验测试系统，其包括锥形加热器1、辐射挡板2、热电偶测量系统5、热流密度计6以及数据采集
系统7，所述防护服水平放置于所述锥形加热器1下方一定距离处的支架4上，所述锥形加热器1为所述防护服提供热辐射，所述辐射挡板2设于所述锥形加热器1与防护服之间，用于间隔所述锥形加热器1与所述防护服之间的热辐射；所述防护服的最外侧朝上，防护服的最内侧朝下，所述热流密度计6设于所述防护服下端一定距离处；所述热电偶测量系统5用于检测所述防护服的最外侧的外层的外表面温度与最内侧的舒适层内表面温度，所述热流密度计6用于检测最内侧的舒适层的热流密度，所述数据采集系统7接收所述热电偶测量系统5、热流密度计6检测的数据并输出防护服热阻数据。本专利技术实施例提供的防护服样品包括外层8、防水透气层10、隔热层12和舒适层13共四层。本专利技术实施例各层织物采用的材料见表1中。表1本专利技术实施例中防护服中空气层厚度范围，大约是2-10mm，本实施例采用的空气层厚度分别是0、2mm和5mm。不同空气层厚度的样品组合见表2，编号分别为N1-N9，本专利技术分别对N1-N9的组合进行了防护服热阻的实验。表2本实施例提供的所述的锥形加热器1的热辐射强度通过3个对称的K型热电偶测量的平均温度进行控制。本实施例提供的防护服样品表面接受的热辐射强度范围控制在1-10kW/m2。防护服样品接收热辐射的有效面积是5cm×5cm，本实施例提供的可移动的辐射挡板2用于控制样品的暴露时间，屏蔽暴露之前热辐射传递到测试样品上。测试样品放置于锥形加热器下方的样品支架上4，防护服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防护服热阻的实验测试系统，其特征在于，包括锥形加热器、辐射挡板、热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统，所述防护服水平放置于所述锥形加热器下方一定距离处的支架上，所述锥形加热器为所述防护服提供热辐射，所述辐射挡板设于所述锥形加热器与防护服之间，用于间隔所述锥形加热器与所述防护服之间的热辐射；所述防护服的最外侧朝上，防护服的最内侧朝下，所述热流密度计设于所述防护服下端一定距离处；所述热电偶测量系统用于检测所述防护服的最外侧的外层的外表面温度与最内侧的舒适层内表面温度，所述热流密度计用于检测最内侧的舒适层的热流密度，所述数据采集系统接收所述热电偶测量系统、热流密度计检测的数据并输出防护服热阻数据。

【技术特征摘要】
1.一种防护服热阻的实验测试系统，其特征在于，包括锥形加热器、辐射挡板、热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统，所述防护服水平放置于所述锥形加热器下方一定距离处的支架上，所述锥形加热器为所述防护服提供热辐射，所述辐射挡板设于所述锥形加热器与防护服之间，用于间隔所述锥形加热器与所述防护服之间的热辐射；所述防护服的最外侧朝上，防护服的最内侧朝下，所述热流密度计设于所述防护服下端一定距离处；所述热电偶测量系统用于检测所述防护服的最外侧的外层的外表面温度与最内侧的舒适层内表面温度，所述热流密度计用于检测最内侧的舒适层的热流密度，所述数据采集系统接收所述热电偶测量系统、热流密度计检测的数据并输出防护服热阻数据。2.如权利要求1所述的防护服热阻的实验测试系统，其特征在于，所述热电偶测量系统包括三个对称的K型热电偶。3.如权利要求1所述的防护服热阻的实验测试方法，所述防护服样品从外到内依次包括外层、防水透气层、隔热层和舒适层，其特征在于，包括以下步骤：S1：将所述防护服水平放置于所述锥形加热器下方一定距离处的支架上，将电偶系统布置在所述防护服样品的最外侧的外层的外表面温度与最内侧的舒适层内表面，将热流密度计布置在防护服下端一固定距离；S2：将锥形加热器放置于设定的位置，设置锥形加热器的温度，将锥形加热器加热到设置的辐射功率；S3：在锥形加热器达到设定的辐射功率之后稳定10min，移开遮辐射遮挡板，将防护服样品暴露于热辐射环境中20min，通过热电偶采集到的外层的外表面温度Tout以及舒适层的内表面温度Tin，热流密度计的测量值R1；最后将辐射遮挡板移回，冷却阶段的时间是10min；S4：重复步骤S3三次，分别记录每次的外表面温度Tout、舒适层的内表面温度Tin、热流密度计的测量值R1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：付明，吴征威，王道亮，李祥东，许令顺，关劲夫，钱益武，王伟，随文杰，
申请(专利权)人：清华大学合肥公共安全研究院，安徽泽众安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34