CN102305809B - 一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，属于纺织测量技术。测试仪器由绝热底座(1)、热流发生器(2)、风向控制套(3)、隔离套(4)、上调节台(5)、下调节台(6)、热流传感器、温度传感器、温湿度传感器组成，针对目前在研究高温防护服热防护性能中忽略了热流风速对防护服影响的问题，采用的热流发生器能够根据不同的要求产生特定风速和温度的热流，本发明的测试仪器结构合理操作使用方便，能够真实的模拟强对流高温环境和人体皮肤的状态，所测得的各项指标更加准确、客观，该仪器适用于高温防护服在强对流高温环境下的热防护性能和热湿舒适性能的检测。

Description

一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器

技术领域

本发明涉及一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，属于纺织测量技术。

背景技术

高温防护服如消防服是保护工作在特殊环境下的人员自身安全的重要防护装备。在高温或超高温条件下，具有优良热防护性能的高温防护服可以避免热源对人体造成伤害。对于比如消防服的评价，国内外均已制订了相关的产品标准和测试标准，如美国NFPA1971建筑物火灾用灭火防护服标准、我国GA10-2000消防员灭火防护服标准和GA634-2006消防员隔热防护服标准等。根据这些标准消防服材料普遍采用多层织物组合，通常由外及内依次为：外层、防水透气层、隔热层和舒适层。其中，外层织物直接与火源接触，阻燃性能是基本要求。对于织物或多层织物组合系统，热防护性能(TPP)是评价其综合热防护性能的关键指标，表征了对于火灾中强烈对流热和辐射热的防护性能。高温防护服的外层织物由于直接面对热源，其性状对防护服的热防护性能有重要影响。

然而，在研究高温防护服的热防护性能时，许多研究者仅仅考虑了热源温度对防护服的影响，如在中国个体防护装备2010年第3期中姚波等人发表的文章《消防服用织物热防护性能测试分析与研究》，在产业用纺织品2006年第2期中朱方龙等人发表的文章《新型耐高温服装的热防护性能测试仪》，张渭源等人申请的专利号为200510024922.7的专利《一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置》，他们只考虑了热流温度对防护服的影响而忽略了热流的风速对防护服的影响，比如在消防灭火时，消防服不仅仅只受到高温火焰的影响，那些火焰或热流都是伴随着一定风速从不同方向侵袭过来，有无风速的热流对织物所造成的结果是完全不同的。所以在测试高温防护服的相关性能时热流的风速必需考虑。另外一些学者在研究高温防护服的热防护性能时，通过观察模拟皮肤的烧伤程度来测试防护服的隔热情况，他们只关注皮肤有否灼伤，但是却没有考虑皮肤在没有灼伤情况下的舒适性问题，即人们在穿着高温防护服在高温环境下工作时的舒

适性问题，这类研究相对较少，但是却亟待解决，能够测试高温防护服在具有特定风速热流下的热防护性能的仪器更是几乎没有，这对以高温防护服热湿舒适性能的研究为基础的相关测试和能够真正测试在特定风速热流情况下高温防护服的热防护性能的研究造成了一定的困难。因此，亟需一种能真实的模拟出各种高温环境，并能测量高温防护服的热防护性能的测试仪器。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种能模拟真实强对流高温环境并在此环境下测试高温防护服热防护服性能和热湿舒适性能的仪器，以解决现阶段对相关高温防护服热防护服性能和热湿舒适性能研究的需要。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，所述仪器由绝热底座、热流发生器、风向控制套、隔离套、上调节台、下调节台、热流传感器、温度传感器、温湿度传感器组成，其特征在于：隔离套活动插接在风向控制套上端，风向控制套下端与绝热底座螺栓连接，热流发生器置于风向控制套中，上调节台，下调节台活动的套装在隔离套中，上调节台，下调节台分别通过设置在隔离套上的固定螺栓固定，上调节台，下调节台分别开有面积形状相同的测试通道，上调节台的测试通道与下调节台的测试通道的中心在同一中心线上，上调节台，下调节台之间的隔离套壁面上开有均匀分布的微孔，热流传感器、温度传感器、温湿度传感器设置在隔离套中，热流传感器、温度传感器、温湿度传感器和热流发生器分别通过导线外接在控制系统上。

风向控制套的壁面为封闭状。

风向控制套的壁面上开有均匀分布的通风孔。

所述的热流发生器由加热装置和风机构成。

所述的加热装置为电加热器或燃气加热器中的一种。

由于采用了以上技术方案，本发明中所涉及的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，针对目前在研究高温防护服热防护性能中忽略了热流风速对防护服影响的问题，采用的热流发生器能够根据不同的要求产生特定风速和温度的热流以模拟真实强对流高温工作环境中的状态以测试高温防护服的热防护性能和热湿舒适性能，风向控制套分为有孔和无孔两种并采用与绝热底座螺栓连接的方式以方便更换，根据测试需要可更换有孔风向控制套，此时当热流发生器中的热流吹过时可将热流分流，这样能够在待测织物的表面形成各个不同方向的热流，跟换无孔风向控制套则织物表面受到的是垂直于待测织物表面方向的热流。上调节台和下调节台的中心位置有一面积、形状相同的测试通道，并且两个测试通道的中心在同一中心线上，下调节台上的测试通道上用于放置待测织物，上调节台上的测试通道上用于设置皮肤模拟器，通过两个测试通道可以测试待测织物与皮肤模拟器经过强对流高温影响后的相关情况，上调节台与下调节台均能通过隔离套上的固定螺栓沿隔离套上下调节高度，用于设置皮肤模拟器与待测织物的间距以及待测织物与热流发生器的间距。热流传感器和温度传感器设置在待测织物的下表面用以监测防护服外表面所受的热流大小和温度情况，待测织物的层与层之间设有温度传感器，用以观察待测织物每层的温度情况，温湿度传感器设置在待测织物上表面用以监测人体与高温防护服间的微气候环境中的温湿度情况并以此来评价防护服的热湿舒适性，上调节台上的皮肤模拟器通过控制系统调节可以模拟正常皮肤的出汗和温度状态，所述仪器的各部分均为完全模拟现实环境中的状态而设计，因而能够很好的测试强对流下高温防护服的热防护性能和热湿舒适性能。本发明的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器结构合理操作使用方便能够真实的模拟外部环境和人体皮肤的状态，所测得的各项指标更加准确、客观，该仪器适用于高温防护服在强对流高温环境下的热防护性能和热湿舒适性能的检测。

附图说明

附图是本发明的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如附图所示，一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，测试仪器由绝热底座1、热流发生器2、风向控制套3、隔离套4、上调节台5、下调节台6、热流传感器、温度传感器、温湿度传感器组成，隔离套4是活动插接在风向控制套3上端，隔离套4用以保证防护服与皮肤模拟器间的微气候环境中的温湿度的精确度，风向控制套3下端与绝热底座1螺栓连接以方便风向控制套的更换，风向控制套3分为有孔控制套和无孔控制套两种，有孔控制套的壁面上开有均匀分布的通风孔，无孔控制套的壁面为封闭状，风向控制套3的作用在于控制热流经过防护服表面时的方向，根据测试需要可更换无孔风向控制套，此时热流经过高温防护服表面时方向是垂直于防护服外表面，更换有孔风向控制套，热流经过控制套时会被风向控制套3分流最后在待测织物表面形成各个不同方向的热流，热流发生器2置于风向控制套3中，热流发生器2由加热装置和风机构成，热流发生器2的加热装置为电加热器或燃气加热器中的一种，热流发生器2外接电源，热流发生器2能够根据实验要求生成不同温度和风速的热流，所生成热流温度范围为室温到600℃，所生成热流风速范围为0m/s到20m/s，热流发生器2的作用在于模拟强对流高温环境中的热流状况，上调节台5，下调节台6活动的套装在隔离套4中，上调节台5，下调节台6的中心位置有一面积、形状相同的测试通道，并且两个测试通道的中心在同一中心线上，下调节台6上的测试通道上用于放置待测织物，上调节台5上的测试通道上用于设置皮肤模拟器，通过两个测试通道可以测试待测织物与皮肤模拟器经过强对流高温影响后的相关情况，两个测试通道面积形状相同以提高仪器的测试精度，上调节台5与下调节台6分别通过设置在隔离套4上的固定螺栓固定并且能够沿隔离套4上下调节高度，通过隔离套4上的固定螺栓调节上调节台5和下调节台6的高度可以控制待测织物与皮肤模拟器间的距离以及待测织物与热流发生器2的距离，以此来模拟待测织物与热源在不同距离下的隔热情况，以及待测织物与皮肤模拟器在不同距离下的温湿度情况，上调节台5与下调节台6的高度可调精度为1mm，上调节台5上的皮肤模拟器通过导线连接在控制系统上，并通过调节皮肤模拟器的温湿度来模拟正常皮肤的出汗和温度状态，皮肤模拟器温度可变范围为20摄氏度到50摄氏度，精度为0.1摄氏度，上调节台5，下调节台6之间的隔离套4壁面上开有均匀分布的微孔用以使上调节台5与下调节台6间的气流流通，热流传感器、温度传感器、温湿度传感器也设置在隔离套4中，热流传感器的测头系数为4.952w/m².mv，温度传感器所测温度的精度为0.1摄氏度，温湿度传感器所测温度的精度为0.1摄氏度，湿度的精度为1％，热流传感器、温度传感器、温湿度传感器、热流发生器2和皮肤模拟器分别通过导线外接在控制系统上，控制系统用以控制皮肤模拟器的温度和热流发生器工作，并且控制系统接收传感器测得的防护服试样的相关数据并存储在控制系统中的储存器中，控制系统还包括无线通信系统，它将控制系统存储的数据发送到PC机上进行相关处理。

在PC机上安装无线接收装置来接收控制系统上发送的数据，PC机上的数据分析与显示系统能对所测得的相关数据进行实时处理并将高温防护服的热湿性能和热防护服性能的结果直观的显示在图形界面中。

本发明的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器的工作原理。

具体应用实施例

具体实施例1

将皮肤模拟器用水润湿，固定在上调节台的测试通道上方位置，待测织物试样选用4层防护服试样，将待测织物固定在下调节台的测试通道上方位置且外表面向下，将热流传感器和温度传感器设置在待测织物的下表面，在待测织物的层与层之间设置温度传感器并注明编号以方便观察测试结果，将温湿度传感器设置在待测织物的上表面，将风向控制圈选为无孔风向控制圈，调节下调节台待测织物与热流发生器的间距为15mm，调节下调节台待测织物与上调节台皮肤模拟器的间距为2mm，打开控制系统电源开关，将数据分析与显示系统设置为接收状态，通过PC机上的数据分析与显示系统使控制系统设置皮肤模拟器的温度为36.5摄氏度以模拟人体正常体温，设置热流发生器产生温度为300摄氏度，风速为2m/s的热流，将相关参数设置完毕后打开热流发生器2电源开关，此时仪器开始工作，传感器将测得的实时数据传送到控制系统的存储器中，控制系统通过内置的无线通信系统将这些数据发送到PC机上的数据分析与显示系统中，最后这些数据经过分析处理，就能得出防护服相应的隔热性能和热湿舒适性能，并可以将最终结果显示在PC机上。

具体实施例2

将皮肤模拟器用水润湿，固定在上调节台的测试通道上方位置，待测织物试样选用4层防护服试样，将待测织物固定在下调节台的测试通道上方位置外表面向下，将热流传感器和温度传感器设置在待测织物的下表面，在待测织物的层与层之间设有温度传感器并注明编号以方便观察测试结果，将温湿度传感器设置在待测织物的上表面，将风向控制圈选为有孔风向控制圈，调节下调节台待测织物与热流发生器的间距为15mm，调节下调节台待测织物与上调节台皮肤模拟器的间距为2mm，打开控制系统电源开关，将数据分析与显示系统设置为接收状态，通过PC机上的数据分析与显示系统使控制系统设置皮肤模拟器的温度为36.5摄氏度以模拟人体正常体温，设置热流发生器产生温度为300摄氏度，风速为2m/s的热流，将相关参数设置完毕后打开热流发生器2电源开关，此时仪器开始工作，传感器将测得的实时数据传送到控制系统的存储器中，控制系统通过内置的无线通信系统将这些数据发送到PC机上的数据分析与显示系统中，最后这些数据经过分析处理，就能得出防护服相应的隔热性能和热湿舒适性能，并可以将最终结果显示在PC机上。

Claims (5)

1.一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，所述仪器由绝热底座(1)、热流发生器(2)、风向控制套(3)、隔离套(4)、上调节台(5)、下调节台(6)、热流传感器、温度传感器、温湿度传感器组成，其特征在于：隔离套(4)活动插接在风向控制套(3)上端，风向控制套(3)下端与绝热底座(1)螺栓连接，热流发生器(2)置于风向控制套(3)中，上调节台(5) 、下调节台(6)活动的套装在隔离套(4)中，上调节台(5) 、下调节台(6)分别通过设置在隔离套(4)上的固定螺栓固定，上调节台(5) 、下调节台(6)分别开有面积形状相同的测试通道，上调节台(5)的测试通道与下调节台(6)的测试通道的中心在同一中心线上，上调节台(5) 、下调节台(6)之间的隔离套(4)壁面上开有均匀分布的微孔，热流传感器、温度传感器、温湿度传感器设置在隔离套(4)中，热流传感器、温度传感器、温湿度传感器和热流发生器(2)分别通过导线外接在控制系统上。

2.如权利要求1所述的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，其特征在于：风向控制套(3)的壁面为封闭状。

3.如权利要求1所述的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，其特征在于：风向控制套(3)的壁面上开有均匀分布的通风孔。

4.如权利要求1所述的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，其特征在于：所述的热流发生器(2)由加热装置和风机构成。

5.如权利要求4所述的一种测试强对流下的高温防护服热防护性能的仪器，其特征在于：所述的加热装置为电加热器或燃气加热器中的一种。 

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