热防护服防热性能的探究

吴丹 许菁 孙久凯 西北师范大学数学与统计学院 甘肃兰州 730070

引言

在高温工作的环境下工作时，人们需要穿着专用服装以避免灼伤。专用服装通常由防火层、防水层、隔热层三层织物材料构成，而隔热防火层与皮肤之间并不是直接接触的，将此空隙记为舒适层。为设计专用服装，将体内温度控制在37℃的假人放置在实验室的高温环境中，通过测量假人皮肤外侧的温度来对专用服的隔热效果进行评价和优化。

一、热防护服防热性能分析

防火层中存在热传导和热辐射两种现象，防水层和隔热层近似看成只存在热传导，在Torvi和Gibson的理论基础上给出了高温环境下的热传递模型：

在该模型中，以显热容来描述织物层中的比热容变化，且显热容【1】的计算公式：

考虑到防火层、防水层、隔热层的初始条件为：

防火层的热辐射通量【2】：

防火层的左边界条件【3】：

防火层和防水层之间的接触面：

防水层与隔热层之间的接触面：

隔热层的右边界条件：

防火层和防水层之间的接触面：

防水层与隔热层之间的接触面：

高温专用服装通常由织物层和一层空气层组成，但随着暴露在高温环境下的时间增长，皮肤外温度也会随之升高。热防护服对于高温环境工作者们是十分重要的装备，合格的防护服必须具有防护性能以及良好的防水透湿性能和舒适性能等，这样才能够在最大程度上确保消防员的安全。