熱防護服防熱性能的探究

吳丹 許菁 孫久凱 西北師范大學數學與統計學院 甘肅蘭州 730070

引言

在高溫工作的環境下工作時，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。為設計專用服裝，將體內溫度控制在37℃的假人放置在實驗室的高溫環境中，通過測量假人皮膚外側的溫度來對專用服的隔熱效果進行評價和優化。

一、熱防護服防熱性能分析

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

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境下的時間增長，皮膚外溫度也會隨之升高。熱防護服對于高溫環境工作者們是十分重要的裝備，合格的防護服必須具有防護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。