CN110006941A - 一种衣下空间空气对流系数测量方法 - Google Patents

一种衣下空间空气对流系数测量方法 Download PDF

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陈益松
夏明�
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means

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Abstract

本发明涉及一种衣下空间空气对流系数测量方法，包括以下步骤：在热板仪的上表面放置托架，将面料放置在托架的顶面，将热板仪铅垂放置或与铅垂线成一定角度俯倾放置，其中，所述托架的周面开设有通气孔；开启热板仪，并使热板仪达到稳定状态；测量面料外表面综合辐射温度，并计算面料本身的外表面温度；根据面料本身的外表面温度和面料热阻得到面料内表面温度；根据面料内表面温度基于能量守恒定律计算衣下空间空气对流系数。本发明通过模拟衣下空间，能够准确测量衣下空间空气对流系数。

Description

一种衣下空间空气对流系数测量方法
技术领域
本发明涉及衣下空间空气对流系数测量技术领域，特别是涉及一种衣下空间空气对流系数测量方法。
背景技术
人体着装存在衣下空间空气层，是服装的保暖性或隔热性的构成部分，在高寒、防火等服装中起到扮演重要的角色。该空气层不是完全静止不动的，而存在一定形式的自然对流，该对流与服装面料的透气性、服装款式开口结构及人体与服装的相对运动密切相关。测定衣下空气的自然对流系数对了解服装的保暖性能、透湿透气性能都具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种衣下空间空气对流系数测量方法，能够模拟衣下空间，准确测量衣下空间空气对流系数。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种衣下空间空气对流系数测量方法，包括以下步骤：
(1)在热板仪的上表面放置托架，将面料放置在托架的顶面，将热板仪铅垂放置或与铅垂线成一定角度俯倾放置，其中，所述托架的左右两侧封闭，上下端开设有通气部；
(2)开启热板仪，并使热板仪达到稳定状态；
(3)测量面料外表面综合辐射温度，并计算面料本身的外表面温度；
(4)根据面料本身的外表面温度和面料热阻得到面料内表面温度；
(5)根据面料内表面温度基于能量守恒定律计算衣下空间空气对流系数。
所述步骤(1)中热板仪的测量热板的边长与托架的底面与顶面之间的间距相比大一个数量级。
所述步骤(1)中的托架通过卡爪安装在热板仪的上表面。
所述步骤(1)中的角度小于或等于15°。
所述步骤(2)中热板仪达到稳定状态是指热板仪的温度稳定且功率输出稳定。
所述步骤(3)中面料本身的外表面温度通过计算得到，其中，Tr为测量得到的面料外表面综合辐射温度，τ为面料红外透射率，εs为热板仪测量热板的红外发射率，Ts为热板仪测量热板的温度，εf为面料的红外发射率。
所述步骤(4)中面料内表面温度通过计算得到，其中，Rf为面料热阻，H为热板仪功率，τ为面料红外透射率，εs为热板仪测量热板的红外发射率，σ为玻尔兹曼常数，Ts为热板仪测量热板的温度，Ta为环境温度，l为热板仪测量热板的边长。
所述步骤(5)中衣下空间空气对流系数通过计算得到，其中，l为热板仪测量热板的边长，H为热板仪功率，λ为静止空气的导热系数，Ts为热板仪测量热板的温度，Tfi为面料内表面温度，Ta为环境温度，b为面料与热板仪之间的间距，σ为玻尔兹曼常数，εs为热板仪测量热板的红外发射率，εf为面料的红外发射率。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明使用热护式热板仪和相间隔的服装面料模拟衣下空间，通过测量面料的红外辐射和透射能量来间接得到衣下空气层的自然对流系数，测量装置和测量过程均简单有效。
附图说明
图1是本发明的测量原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种衣下空间空气对流系数测量方法，其测量原理如图1所示，包括热板仪，所述热板仪的上表面放置有托架4，所述托架4的底面与热板仪接触，顶面放置待测面料5，左右边封闭，上下边开设有通气窗。
本实施方式中，热板仪可以是ASTM型(对称式)热护式热板仪(参见陈益松,詹卓.热护式热板仪基础结构及系统误差分析[J].东华大学学报：自然科学版,2014,40(5):575-581)，也可以是非对称式热护式热板仪(参见公开专利CN103529073)，本实施方式中的热板仪的测量热板1为正方形，由于其热护式结构(边热护板3位于测量热板1的四周，中间使用隔热条2隔离)可以保证测量热板1的加热温度均匀一致。测量热板的边长l相对于与面料的间距b(即托架底面与顶面之间的间距)大一个数量级，推荐尺寸为20cm×20cm～30cm×30cm。
本实施方式的托架4可使面料5与热板仪的测量热板表面保持一定距离b，该距离可以在0mm～30mm范围内调节；托架4有若干个卡爪可方便地安装在热板仪上。本实施方式中，托架4周面的左右边框保持封闭状态，上下边框设置有通气孔，该通气孔可以选择被面料覆盖或开启。为了模拟衣下空间的多种情况，上下通气孔可以选择：1)上通下通；2)上覆(盖)下覆(盖)；3)上覆下通；4)上通下覆。
使用本发明进行测量时，包括以下步骤：
(1)将面料放置在托架的顶面，使得面料5与热板仪的测量热板表面保持一定距离b，将热板仪热板铅垂放置或与铅垂线成一定角度(≤15°)俯倾放置；
(2)将整个装置置于恒温恒湿空间内，环境温度Ta按需要设置，相对湿度为50％～65％。设定热板温度Ts(可参考人体表面温度)并开启热板仪并达到稳定状态，即热板仪热板温度Ts稳定，功率H输出稳定。
(3)由红外热像仪6测量面料外表面综合辐射温度Tr，根据面料的红外透射率τ、面料的红外发射率εf、热板温度Ts、热板表面红外发射率εs(εs＝0.95)计算面料本身的外表面温度，计算方式为：
(4)根据面料本身的外表面温度和面料热阻得到面料内表面温度，具体计算方式为：其中，σ为玻尔兹曼常数，面料热阻面料热阻Rf的测量方法为现有技术(陈益松，张聪聪.面料热阻与湿阻的多层回归法测量研究[J].东华大学学报：自然科学版，2018，44(5)：742～748)。
(5)根据面料内表面温度基于能量守恒定律计算衣下空间空气对流系数，计算方式为：其中，λ为静止空气导热系数。
不难发现，本发明使用热护式热板仪和相间隔的服装面料模拟衣下空间，通过测量面料的红外辐射和透射能量来间接得到衣下空气层的自然对流系数，测量装置和测量过程均简单有效。

Claims (8)

1.一种衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在热板仪的上表面放置托架，将面料放置在托架的顶面，将热板仪铅垂放置或与铅垂线成一定角度俯倾放置，其中，所述托架的左右两侧封闭，上下端设有通气部；
(2)开启热板仪，并使热板仪达到稳定状态；
(3)测量面料外表面综合辐射温度，并计算面料本身的外表面温度；
(4)根据面料本身的外表面温度和面料热阻得到面料内表面温度；
(5)根据面料内表面温度基于能量守恒定律计算衣下空间空气对流系数。
2.根据权利要求1所述的衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中热板仪的测量热板的边长与托架的底面与顶面之间的间距相比大一个数量级。
3.根据权利要求1所述的衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中的托架通过卡爪安装在热板仪的上表面。
4.根据权利要求1所述的衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中的角度小于或等于15°。
5.根据权利要求1所述的衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中热板仪达到稳定状态是指热板仪的温度稳定且功率输出稳定。
6.根据权利要求1所述的衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中面料本身的外表面温度通过计算得到，其中，Tr为测量得到的面料外表面综合辐射温度，τ为面料红外透射率，εs为热板仪测量热板的红外发射率，Ts为热板仪测量热板的温度，εf为面料的红外发射率。
7.根据权利要求1所述的衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，所述步骤(4)中面料内表面温度通过计算得到，其中，Rf为面料热阻，l为热板仪测量热板的边长，H为热板仪功率，τ为面料红外透射率，εs为热板仪测量热板的红外发射率，σ为玻尔兹曼常数，Ts为热板仪测量热板的温度，Ta为环境温度。
8.根据权利要求1所述的衣下空间空气对流系数测量方法，其特征在于，所述步骤(5)中衣下空间空气对流系数通过计算得到，其中，l为热板仪测量热板的边长，H为热板仪功率，λ为静止空气的导热系数，Ts为热板仪测量热板的温度，Tfi为面料内表面温度，Ta为环境温度，b为面料与热板仪之间的间距，σ为玻尔兹曼常数，εs为热板仪测量热板的红外发射率，εf为面料的红外发射率，τ为面料红外透射率。
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