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热防护织物热湿传递数值模拟研究进展

棉纺织技术 2020年第6期48卷 79-84页

作者：胡贝贝李小辉东华大学上海200051

总结国内外热防护织物传热仿真的研究进展与发展趋势。介绍了热防护织物模型的发展,并从热暴露阶段的瞬态传热、热湿耦合传递以及织物冷却过程传热等方面阐述了热防护织物热湿传递模型的研究现状,总结了热湿传递的数值模拟方法。指出:... 详细信息

总结国内外热防护织物传热仿真的研究进展与发展趋势。介绍了热防护织物模型的发展,并从热暴露阶段的瞬态传热、热湿耦合传递以及织物冷却过程传热等方面阐述了热防护织物热湿传递模型的研究现状,总结了热湿传递的数值模拟方法。指出:热防护织物微观建模、耦合多因素及更加注重应用需求的发展趋势,为热防护织物与服装的性能及结构优化,以及新材料的设计开发提供一个新的发展方向。

关键词：热防护织物数值模拟传热传质传热模型材料设计

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应急热防护织物有效导热系数分形模型

纺织学报 2008年第6期29卷 39-43页

作者：朱方龙张渭源中原工学院服装设计与工程系河南郑州450007 东华大学服装学院上海200051

运用分形理论对应急热防护织物的内部微结构进行分析研究,结果表明分形维数与纤维体积分数是影响热防护织物传热的2个重要参数。根据等效热阻法建立预测高温下热防护织物有效导热系数的分形模型,求出基于分形理论的热防护织物的有效导... 详细信息

运用分形理论对应急热防护织物的内部微结构进行分析研究,结果表明分形维数与纤维体积分数是影响热防护织物传热的2个重要参数。根据等效热阻法建立预测高温下热防护织物有效导热系数的分形模型,求出基于分形理论的热防护织物的有效导热系数表达式,所得理论结果与实验值保持良好的一致性,同时合理反映出高温热辐射在织物传热中的重要作用。

关键词：热防护织物有效导热系数分形理论模型

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织物规格对热防护织物性能的影响

棉纺织技术 2021年第7期49卷 11-15页

作者：朱雯唐虹张成蛟孙启龙南通大学江苏南通226019 安全防护用特种纤维复合材料研发国家地方联合工程研究中心江苏南通226019

探讨原料配比和单位面积质量对热防护织物性能的影响。制备了16种热防护面料,系统研究了4种纱线混纺比和4种单位面积质量的织物透气性能、力学性能、阻燃性能和热防护性能。结合双因素方差分析,探讨了原料配比和单位面积质量对其性能的... 详细信息

探讨原料配比和单位面积质量对热防护织物性能的影响。制备了16种热防护面料,系统研究了4种纱线混纺比和4种单位面积质量的织物透气性能、力学性能、阻燃性能和热防护性能。结合双因素方差分析,探讨了原料配比和单位面积质量对其性能的影响规律。结果表明:原料配比对热防护织物拉伸性能、撕破性能、损毁长度以及热防护性能有显著影响,对透气性能没有显著影响;单位面积质量对热防护织物透气性能、拉伸性能、撕破性能、纬向损毁长度以及热防护性能有显著影响,对经向损毁长度没有影响。认为:实际产品开发中应根据热防护织物性能要求优选原料配比和单位面积质量。

关键词：芳纶1313 单位面积质量热防护织物透气性能力学性能阻燃性能热防护性能产品开发

低辐射热条件下附加相变材料的热防护织物蓄放热双重特性研究

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低辐射热条件下附加相变材料的热防护织物蓄放热双重特性研究

作者：朱晓荣苏州大学

学位级别：硕士

为提高热防护服的防护性能,将潜热大、溶解热大的相变材料(PCM)应用于热防护服中可有效提高作业人员在高温热灾害环境中的热屏障保护,减少热应激。虽然热防护服在热暴露阶段能够阻隔环境热量向人体传递,为皮肤提供热防护作用,但当作业... 详细信息

为提高热防护服的防护性能,将潜热大、溶解热大的相变材料(PCM)应用于热防护服中可有效提高作业人员在高温热灾害环境中的热屏障保护,减少热应激。虽然热防护服在热暴露阶段能够阻隔环境热量向人体传递,为皮肤提供热防护作用,但当作业人员离开热暴露环境后,服装中储存的热量便会释放出来,特别是在易被挤压部位,如胳膊、腿部等容易发生次生烧伤。PCM本身作为一种储能材料,附着于热防护服织物系统中的相变层在凝固时也会释放热量,热暴露结束这两部分热量共同释放可能会增加皮肤烧伤的潜在危险程度。因此,在探究附加PCM热防护织物系统对人体综合热防护性能时,统筹考虑其在热暴露阶段的蓄热防护作用以及冷却阶段的放热危害作用十分必要。此外,由于低强度辐射热灾害环境是消防作业人员等常面临的热灾害环境,为此本课题致力于探讨低热辐射环境下附加PCM热防护织物的蓄热防护与放热危害双重特性。首先采用涂层法制备相变调温织物,然后将其应用于多层热防护织物系统中;其次通过参数变量的设计(包括相变温度、衣下空气层厚度、热源强度以及热暴露结束后织物是否受到挤压),对附加PCM热防护服在热暴露阶段的蓄热防护性能以及冷却阶段的自然放热特性、加压放热特性进行量化评估;最后基于皮肤烧伤预测模型对附加PCM热防护织物在整个传热过程中的热防护性能进行综合评价。研究结果表明:(1)采用涂层法制备出的PCM织物表面均匀光滑,反面无渗漏,同时在低热辐射环境下,确定将制备好的PCM织物放置于多层热防护织物系统中隔热层的内侧。(2)在热暴露阶段,PCM的使用显著降低了皮肤得热量,相变织物系统较未涂层系统能够显著降低织物层间的温度。此外,空气层与PCM协同作用对于降低皮肤得热有着更加积极的作用,当空气层厚度从0 mm增加至6 mm时,皮肤得热下降幅度最大,而后再持续增加空气层厚度至18 mm时,热防护效应的提升效果并不显著。(3)在蓄热自然释放阶段,具有较高相变温度的PCM织物系统虽然在热暴露阶段具备较好的蓄热防护特性,但同时热暴露结束后,也会产生相应较大的热危害效应,并且放热效率也随着相变温度的升高显著增大。但在整个传热过程中,PCM织物系统总的皮肤得热量却随着相变温度的升高而降低,从这个角度看,较高相变温度的PCM织物系统仍然有着较好的热防护性能。(4)在蓄热加压强制释放阶段,PCM织物系统的皮肤得热较自然放热状态下显著增加,尤其织物系统在热暴露阶段存在空气层,施加压力更加剧了 PCM织物系统内的热量释放。当热暴露阶段织物系统中的空气层厚度为6mm时,高、低两种热源强度下,四种PCM织物系统下的皮肤得热量较空气层厚度为0 mm时分别平均提升了约37.63%、30.32%。因此,PCM在实际应用过程中,热暴露结束后更应尽量避免衣下空气层被挤压破坏,以免引起蓄热加速释放对皮肤造成更加严重的热危害。(5)利用计算机迭代法获得织物的最小热暴露时间,以综合评估考量PCM织物系统蓄放热双重效应后的皮肤烧伤情况。结果表明,由于PCM织物系统在加压放热时具有一定的热危害效应,其最小热暴露时间较对照织物系统在衣下空气层厚度为0 mm有缩短的趋势,随着衣下空气层从0 mm增加至18 mm,PCM织物系统的最小热暴露时间先降低再增加,尤其当空气层厚度为6 mm时,PCM织物系统的最小热暴露时间较空气层厚度为0 mm时降低显著。整体而言,在低热辐射暴露条件下,织物系统中PCM的使用以及衣下空气层的添加增强了织物系统的热蓄积指数。本研究通过对PCM织物系统蓄放热双重特性展开基础研究,对于新型服装材料研发、科学装备热防护服装系统的设计以及指导高温作业人员操作以减少人体热伤害具有重要意义。

关键词：相变材料热防护织物热防护性能热蓄积热危害特性

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形变状态下热防护织物的蓄放热特性研究

形变状态下热防护织物的蓄放热特性研究

作者：周倩雯苏州大学

学位级别：硕士

热防护服一方面在热暴露阶段通过阻隔环境热量以延缓皮肤烧伤,但另一方面可能会在热暴露结束之后通过蓄热释放而对皮肤造成烧伤,因此热防护服具有“热防护”与“热危害”的双重特性。在真实人体运动过程中,热防护服对肢体动作具有高度... 详细信息

热防护服一方面在热暴露阶段通过阻隔环境热量以延缓皮肤烧伤,但另一方面可能会在热暴露结束之后通过蓄热释放而对皮肤造成烧伤,因此热防护服具有“热防护”与“热危害”的双重特性。在真实人体运动过程中,热防护服对肢体动作具有高度敏感性,会发生拉伸、挤压等形变。织物的形变复杂化了热防护服与环境、人体之间的换热,形变状态下织物的热防护机理尚不明晰,因此以热蓄积为核心,亟待开展形变状态下热防护织物对人体皮肤的蓄热防护与放热危害双重特性的基础研究。本文研制了形变状态下热防护织物蓄放热特性的测评装置,在此基础上对拉伸形变状态下热防护织物的蓄放热双重特性,以及拉伸与挤压复合形变状态下热防护织物的放热特性进行探索,研究织物基本性能、拉伸率等因素对其蓄热特性的影响,研究织物基本性能、拉伸率、施压强度等因素对其放热特性的影响。最后从皮肤烧伤预测的角度出发,对形变状态下热防护织物的热防护性能进行全面评价。利用研制的形变状态下织物蓄放热特性测评装置模拟织物拉伸与挤压形变状态,测试热防护织物的蓄放热特性。研究结果表明,拉伸形变对织物克重的影响显著,织物拉伸后,纱线排列更紧密,织物的克重增加,但织物系统的累积蓄热量会降低,其蓄热能力下降。织物系统的累积蓄热量与皮肤总得热间呈负相关关系,热暴露期间织物内部储存的热量越多,其传递至皮肤的热量就越少,热防护性能就越好。冷却阶段,织物对皮肤的累积蓄热回放量随着拉伸率的增加呈下降趋势。施压强度大小对织物的累积蓄热回放量具有极显著性影响,并且随施压强度的增加而上升,其蓄热回放效率和最大蓄热回放速率也随之显著增大。在拉伸与挤压复合形变过程中,拉伸率和施压强度与其累积蓄热回放量间存在交互效应。最后利用计算机迭代法,从皮肤烧伤预测的角度对其热防护性能进行全面评价,研究发现不同拉伸率下织物的克重与考虑织物放热作用后的最小热暴露时间MET呈显著正线性关系,但线性关系相对减弱。拉伸率对MET具有极显著影响,不同织物组合MET随拉伸率变化的趋势复杂,整体而言,拉伸后的织物综合热防护性能下降。施压强度对MET具有显著性影响。不同施压强度下,单层织物的MET值范围介于33.2～24.8 s之间,多层织物组合的MET值介于46.7～32.9 s之间,织物组合受压后,MET值均有所降低,织物的综合热防护性能下降。本论文开展了形变状态下热防护织物对人体皮肤的蓄热防护与放热危害双重特性的基础研究,对于完善热防护性能评价方法、推动新型防护材料研发以及科学装备防护服装具有重要意义。

关键词：热防护织物拉伸形变挤压形变蓄热放热低辐射热

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热防护织物的研究和开发

陕西纺织 1996年第4期8卷 8-9页

作者：贺江平苏开第西北纺织工学院

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热防护织物的研究

染整技术 1996年第6期18卷 18-19,34页

作者：顾振亚宋国文陈克宁刘崇源颛小女崔振兴陈焕琪姜林太刘平峰天津纺织工学院纺织品系北京防化研究院

研究了一种用耐高温的玻璃纤维织物与阻燃的棉织物层压而成的新型热防护复合织物。该织物对传导热、辐射热和对流热均有良好的防护作用，而且透气、透湿性好。用以制作高温作业工作人员的防护服，有显著的热防护效果。

关键词：热防护织物阻燃棉织物层压工艺

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热防护织物的产品开发

北京纺织 1999年第2期20卷 44-46页

作者：尉霞沈兰萍西北纺织工学院

通过对苎麻织物进行陶瓷粉末的涂层整理，测试其当量防热时间。

关键词：苎麻织物陶瓷防热性涂层整理热防护织物

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德成功开发针织间隔热防护织物

中国纺织 2004年第3期 160-160页

德国图林根纺织研究所开发了具有特殊保护性能的针织间隔织物。他们使用双针床拉舍尔机，并选用优化的混纺纤维，其中聚脂粘胶及阻燃的Nomex纤维混纺纱和100％芳纶加拈纱为该产品的原料。为了确保良好的隔热效果，织物的两个表面结构紧... 详细信息

德国图林根纺织研究所开发了具有特殊保护性能的针织间隔织物。他们使用双针床拉舍尔机，并选用优化的混纺纤维，其中聚脂粘胶及阻燃的Nomex纤维混纺纱和100％芳纶加拈纱为该产品的原料。为了确保良好的隔热效果，织物的两个表面结构紧密。加拈的芳纶可作间隔纱，以保持加固层之间的间距。三维针织隔热衬使织物的隔热性能提升很快。

关键词：热防护织物针织成功开发 Nomex纤维间隔织物保护性能拉舍尔机混纺纤维隔热效果表面结构性能提升研究所双针床混纺纱芳纶纺织