CN202404048U

CN202404048U - 一种多层织物隔热性能实验测试装置

Info

Publication number: CN202404048U
Application number: CN2011205658315U
Authority: CN
Inventors: 张和平; 黄冬梅; 杨晖; 漆正昆; 胡银; 何松
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-12-30

Abstract

本实用新型涉及一种多层织物隔热性能实验测试装置，包括热源、样品前夹板、样品后夹板和测控系统；所述的样品前夹板和样品后夹板的板面中央分别开有样品孔；样品前夹板面向热源的一侧的样品孔周边设滑槽，滑槽中设可移动的挡板；所述测控系统由置于样品前夹板靠近热源一侧表面的热流计和置于被测样品表面或内部的热电偶通过数据线连接至主控计算机组成；面向热源一侧的样品前夹板、挡板和滑槽三者均采用铝箔纸将其表面包裹覆盖。本实用新型的样品前夹板可有效的反射的预热时的热量，从而不会导致样品前夹板与样品之间的区域受热，使样品在未暴露在辐射热源下时温度不会升高。

Description

一种多层织物隔热性能实验测试装置

技术领域

本实用新型属于热安全工程测试技术领域，具体设计多层织物特别是消防员灭火防护服所用织物隔热性能实验测试装置。

背景技术

消防员身着防护服在危险恶劣的环境下进行救援，防护服的热防护性能及舒适性直接影响到消防员的生命安全。评价不同织物的隔热性能，优选性能优越的材料制作防护服，可有效提高消防员灭火救援时的安全性，并可提高消防员救援的战斗力。目前用于检测消防服热防护性能的标准实验装置主要有参考美国材料试验协会（ASTM）（American Society for Testing and Materials）D 4108标准制作的小尺寸顶部测试装置（Bench Top Testing）；参考美国防火协会（National Fire Protection Association）标准NFPA 1971制作的热防护性能（TPP）（Thermal Protective Performance）测试装置及NFPA1977制作的辐射防护性能（RPP）（Radiant Protective Performance）测试装置；参考欧洲标准En6942制作的热防护性能测试仪。这些装置均需从国外进口，其价格昂贵，且通常为测定高辐射，短暴露时间条件下，织物的防护性能。但实际使用过程中，消防服通常为突然暴露在低辐射强度下较长的时间。

中国专利公开号为CN102183541A公开了一种模拟多层防护服内部热传递机理的实验测试装置，该装置在热源与样品前夹板之间设置了预热屏蔽板，由于预热屏蔽板与样品之间存在一定距离，实验过程中预热屏蔽板易被加热，从而会导致预热屏蔽板与样品之间的区域受热，致使样品在未暴露在辐射热源下时温度即开始升高，当样品暴露在热源下之后，样品前夹板已经被加热了，从而影响样品内部和背面温度测定的准确性。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种多层防护服织物隔热性能测定的实验装置，以弥补现有技术的不足，为初步评价防护服所用织物的隔热性能提供依据，来满足实验及生产的需要。

本实用新型为实现其目的所采取的技术方案：一种多层织物隔热性能实验测试装置，包括热源、样品前夹板、样品后夹板和测控系统；所述的样品前夹板和样品后夹板的板面中央分别开有样品孔；样品前夹板面向热源的一侧的样品孔周边设滑槽，滑槽中设可移动的挡板；所述测控系统由置于样品前夹板靠近热源一侧表面的热流计和置于被测样品表面或内部的热电偶通过数据线连接至主控计算机组成；面向热源一侧的样品前夹板、挡板和滑槽三者均采用铝箔纸将其表面包裹覆盖。

所述样品前夹板包括样品面板和固定底板；所述样品孔为正方形，分别对称布置在所述样品面板、固定底板和样品后夹板的板面中央；所述固定底板的一侧设有围绕样品孔周边且均匀布置的样品定位小针；在所述样品后夹板上与样品定位小针相对应的位置分别分布有内径与样品定位小针相匹配的样品定位小孔；固定底板另一侧经固定杆固定在样品面板上。

所述挡板采用硬纸板表面覆盖若干层锡箔纸覆盖制成，挡板上设拉杆。所述样品面板采用若干层隔热板组合而成。

所述热源采用碳棒加热器、电阻丝加热器或燃烧箱。

由上述技术方案可知：作为实验过程中预热屏蔽板—样品前夹板，其面向热源一侧由于增加了铝箔纸覆盖，有效的反射的预热时的热量，从而不会导致样品前夹板与样品之间的区域受热，使样品在未暴露在辐射热源下时温度不会升高。

附图说明

图1为本实用新型配置结构原理示意图；

图2为本实用新型中的样品前夹板面向热源一侧的结构示意图；

图3为本实用新型中的样品后夹板的结构示意图；

图4为本实用新型中的前夹板背对热源一侧的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型包括热源1、样品前夹板4、样品后夹板7和测控系统10。样品前夹板4和样品后夹板7的板面中央分别开有与被测样品5周边的形状相似、尺寸稍小的样品孔6，样品前夹板4面向热源1，样品后夹板7远离热源1；样品前夹板4靠近热源的一侧有与样品孔6形状相似、尺寸稍大的挡板2，挡板2可自由移动；所述测控系统10由置于样品前夹板4靠近热源1一侧表面的热流计3和置于被测样品5表面或内部的热电偶9通过数据线连接至主控计算机11组成。本实用新型所述热源1可根据需要选用碳棒加热器、电阻丝加热器、燃烧箱。样品前夹板4靠近热源1一侧的样品孔6上、下和右侧有滑槽12，挡板2可在滑槽内左右移动；挡板2和样品前夹板4面向热源1的一侧表面覆盖铝箔纸。

在样品前夹板4围绕样品孔6周围的边沿上分布有外径为1--3mm、长度不小于10mm的样品定位小针8，在样品后夹板7上与样品定位小针8相对应的位置分别分布有内径与样品定位小针8相匹配的样品定位小孔13。可通过调整样品前夹板4与热源1之间的距离，改变样品5热面的辐射强度。

以下结合附图和实施例对本实用新型详细说明。

实施例1：

图1为本实用新型配置结构原理示意图；图2为本实用新型实验装置中的样品前夹板面向热源一侧的结构示意图；图3为本实用新型实验装置中的样品后夹板的结构示意图；图4为本实用新型实验装置中的前夹板背对热源一侧的结构示意图。装置中热源1采用碳棒加热器，以12根460mm长直径为25mm的碳棒相互间隔25mm垂直于地面架于隔热框体内，所有碳棒并联后两端接通电源，构成散热面为竖直平面、散热面积为625mm×460mm的散热面，最大热流强度为20 kw/m²。为便于更换被测样品，本实施例中将样品前夹板4拆分为样品面板4a、固定底板4b，样品面板4a、固定底板4b和样品后夹板7的板面中央分别开有正方形，尺寸为200mm×200mm的样品孔6。固定底板4b和样品后夹板7尺寸均为230mm×230mm，固定底板4b的一侧有围绕样品孔6周围边距为5mm的各条边沿上均匀分布有12个外径为1mm，长度为10mm的样品定位小针8；在样品后夹板7上与样品定位小针8相对应的位置分别分布有内径与样品定位小针8相匹配的样品定位小孔13；固定底板4b另一侧可由固定杆14固定在样品面板4a上，固定杆14为直径为10mm长度为30mm带螺纹的铁杆，固定杆14固定在样品面板4a背对辐射源1的一侧。样品面板4a采用五层厚度为10mm的隔热板组合而成，尺寸为800mm×700mm，样品面板4a面向热源一侧样品孔6周围上、右、下方向采用铝条做成滑槽12，滑槽12的高度与挡板2的厚度相同，挡板2可在滑槽12内左右滑动，挡板2左侧有一拉杆16；样品面板4a面向热源一侧的表面、滑槽12均采用铝箔纸将表面包裹，挡板2采用硬纸板表面覆盖5层锡箔纸覆盖制成。当需要测定样品瞬间暴露在一定的辐射强度下时，实验初期可采用挡板2将样品遮蔽，待辐射强度达到要求的值时，通过拉动拉杆16可拉开挡板2；样品面板4a、挡板2均采用锡箔纸覆盖可有效的阻止热量传递至样品背对辐射源的一侧；当挡板2遮蔽样品表面时可确保在15min内样品背对辐射源1一侧的温度升高小于5℃。

实验之前，将被测样品5裁剪为230mm×230mm，进行预处理后，在织物背对辐射源1一面中心位置布设2个直径为0.5mm的K型热电偶9，热电偶9采用Nomex阻燃线缝制于织物表面，测定织物表面温度。然后将被测样品5夹于固定底板4b和样品后夹板7之间，固定底板4b上的样品定位小针8穿过被测样品5和样品定位小孔13。固定底板4b、样品后夹板7放置于样品面板4a对应的位置，使固定底板4b、样品后夹板7与样品面板4a上的样品孔6对齐，通过四根固定杆14上的压片15，将固定底板4b、样品后夹板7固定于样品面板4a背对辐射源1的一侧。调整样品面板4a与辐射源1之间的距离使被测样品5面对辐射源1的一侧与辐射源1之间的距离为10cm；在样品面板4a上的样品孔6周围上、下、右三侧安装水冷热流计3。热流计3、热电偶9通过数据线连接至主控计算机11。将挡板2遮挡住被测样品5，开通数据采集系统，开启热源1，电流为30A，待热流计3的读数达到10kW m^-2时，通过拉杆16使挡板2向左边运动，至被测样品5面向热源1的一面完全暴露在辐射条件下，停止拉动挡板2；暴露时间为3min，在此过程中，热流计3和热电偶9获得的的模拟信号经数模转换输入到测控系统10的主控计算机11进行数据存储和计算处理；3min之后通过拉杆16推动挡板2，使被测样品6面向热源1的一面完全遮蔽；然后切断辐射源1电源，数据采集系统继续工作5min。

实施例2：

本实施例中，热源1采用燃烧箱，燃烧箱面向样品5的一面为5mm厚的铜板，其余各面为绝热板，在燃烧箱背对样品的一侧的两边分别设置供氧管和供气管，燃烧箱内设置点火器，实验中，开启供氧管、供气管和点火器，通过调节供氧量和供气量控制铜板温度。其它设置与实施例1相同。

实施例3：

本实施例中，热源1采用电阻丝加热器，将直径为3mm的电阻丝缠绕于460mm长，直径为25mm的12根碳棒上，缠绕了电阻丝的碳棒相互间隔25mm，平行地架于垂直于底板的隔热框体内，构成散热面为竖直平面、散热面积为625mm×460mm的散热面，热流强度为25kw/m²。实验初期挡板2将不遮蔽样品5，测定辐射强度逐渐升高的情况下，织物的隔热效果。

本实用新型装置使用时，根据测试需要在被测样品各层表面需要测试的相关位置布设所需数量的热电偶9，将被测样品5夹于样品前夹板4和样品后夹板7之间，调整被测样品5与热源1之间的距离至实验所要求的距离；将挡板2推至滑槽最右端；开通数据采集系统，开启热源1，待热流计的读数达到要求时，拉开挡板2，使被测样品5暴露在热流下，暴露时间视热源1的热流强度和被测样品5的种类及测试需要而定；在此过程中，热流计3和热电偶9获得的模拟信号经数模转换输入到测控系统10的主控计算机11进行数据存储和计算处理；当被测样品5暴露在热流下达到预设的测试时间后，切断加热电源，数据采集系统继续工作直到样品前夹板4上的热流计3的读数降至未开启热源1时的值。

本实用新型多层织物隔热性能实验测试装置样品前夹板4和样品后夹板7对被测样品5的固定采取针孔结构，可通过在各层之间的样品定位小针8上增加垫片来调整各层织物之间的空气层厚度，使样品层数、厚度、结构、表面状况均可不受限制地根据测试需要来调节，可测试的样品较现有实验装置更加多样，装置使用更加灵活。

Claims

1.一种多层织物隔热性能实验测试装置，包括热源（1）、样品前夹板（4）、样品后夹板（7）和测控系统（10）；所述的样品前夹板（4）和样品后夹板（7）的板面中央分别开有样品孔（6）；样品前夹板（4）面向热源（1）的一侧的样品孔（6）周边设滑槽（12），滑槽中设可移动的挡板（2）；所述测控系统（10）由置于样品前夹板（4）靠近热源（1）一侧表面的热流计（3）和置于被测样品（5）表面或内部的热电偶（9）通过数据线连接至主控计算机（11）组成；其特征在于：面向热源一侧的样品前夹板（4）、挡板（2）和滑槽（12）三者均采用铝箔纸将其表面包裹覆盖。

2.根据权利要求1所述的多层织物隔热性能实验测试装置，其特征在于：所述样品前夹板（4）包括样品面板（4a）和固定底板（4b）；所述样品孔（6）为正方形，分别对称布置在所述样品面板（4a）、固定底板（4b）和样品后夹板（7）的板面中央；所述固定底板（4b）的一侧设有围绕样品孔（6）周边且均匀布置的样品定位小针（8）；在所述样品后夹板（7）上与样品定位小针（8）相对应的位置分别分布有内径与样品定位小针（8）相匹配的样品定位小孔（13）；固定底板（4b）另一侧经固定杆（14）固定在样品面板（4a）上。

3.根据权利要求1所述的多层织物隔热性能实验测试装置，其特征在于：所述挡板（2）采用硬纸板表面覆盖若干层锡箔纸覆盖制成，挡板（2）上设拉杆（16）。

4.根据权利要求2所述的多层织物隔热性能实验测试装置，其特征在于：所述样品面板（4a）采用若干层隔热板组合而成。

5.根据权利要求1所述的多层织物隔热性能实验测试装置，其特征在于：所述热源（1）采用碳棒加热器、电阻丝加热器或燃烧箱。