CN2833585Y - 一种防护织物热传导属性测试装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种防护织物热传导属性测试装置，包括热模拟箱1、恒温水浴14、气压泵13和虚拟测控系统15，位于热模拟箱1中的气压传感器3与气压泵13相连；位于热模拟箱1中的水冷板5通过进水管7和出水管7′与恒温水浴14相连；位于热模拟箱1中的温差电偶9、风速传感器8和风扇10的模拟信号输入虚拟测控系统15。本实用新型的优点是：测试空间小，有利用模拟高温辐射环境，较少受到实际环境影响；在箱内安装风扇和风速计，使实验试样对流边界条件稳定在同一水平，便于实验对比和比较；测温范围更广，可测高温下织物传导属性值，实用性更高。

Description

一种防护织物热传导属性测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种高温辐射环境织物热工测量仪器，特别是涉及一种防护织物热传导属性测试装置。
背景技术
如今测量导热系数的方法与仪器有许多种。使用Fourier方程所描述的稳态条件的仪器主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。使用动态(瞬时)方法的仪器，如热线法或激光散射法，用于测量高导热系数材料与/或在高温条件下测量。
纺织材料属多孔介质材料，其热传导率低，并不适于用瞬态法来测量其导热系数。纺织工业上测量纺织服装材料的保暖性指标包括导热系数最常用的是一种织物保暖仪或称平板仪，其测量原理是将纺织材料放置于两侧及底面均受保护的热板上，外罩有一箱体或试样直接暴露于恒温室内的空气，测量热板上放置试样与不放置试样两种情况下热板保持在同一温度所需不同的功率，从而可以得出材料的传热系数及一系列保暖性能指标，此类装置测温范围一般在室温20℃左右，热流方向是从热板流向空气，不适合于测量热防护织物在高温辐射边界条件下的热传导属性值，并且由于织物辐射吸收系数的差别，不同的辐射边界条件，防护织物的传导率有不同的值。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种防护织物热传导属性测试装置，以弥补现有技术的不足或缺陷，满足生产和生活的需要。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种防护织物热传导属性测试装置，包括热模拟箱1、恒温水浴14、气压泵13和虚拟测控系统15组成，位于热模拟箱1中的气压传感器3与气压泵13相连；位于热模拟箱1中的水冷板5通过进水管7和出水管7′与恒温水浴14相连；位于热模拟箱1中的温差电偶9、风速传感器8和风扇10的模拟信号输入虚拟测控系统15。在所述的热模拟箱1的横断面上，从左到右依次为，电加热器12、紧贴在电加热器12上的热板11、空气层2、试样4、水冷板5、絮料层6，所述的热板11表面涂有辐射涂层，所述的试样4熨平贴紧在水冷板5的左表面，所述的水冷板5内部通有水通道，在热板11和水冷板5的表面设有温差电偶9，空气层2的上下两侧设有风扇10，空气层2的上侧或下侧还设有气压传感器3和风速传感器8。
作为优选的技术方案：所述的热板11由铜质材料制成；所述的热板11表面涂成黑色；所述的水冷板5内部通有七个直径为0.95cm的水通道；温差电偶9为一对Cr/CrNi温差电偶；所述的水冷板5与箱壁活动连接；热模拟箱1的箱体内空间为六面体形状，箱体四侧绝热，绝热材料为高硅纤维，箱体外壳为铝材料、或不锈钢材料组成。
本实用新型的原理是：由热模拟箱、加热器、热板、水冷板、恒温水浴、控制气压泵和数据测量控制系统组成的防护织物辐射环境传热属性测试仪。用基于NI虚拟仪器测控技术采集热板、冷板表面温度，并进行实时控制热板表面温度在设定值，得出织物传热系数值。采用箱内小型风扇、靠近试样边的耐高温风速传感器共同作用来模拟织物对流边界条件，其风速可调；控制气压泵通过气压阀控制箱内的气压，以方便测试不同气压下织物的传热属性值；热板表面温度可调节到最高850℃，表面涂有不同辐射系数的涂层，模拟不同的辐射源辐射照射。
本实用新型的有益效果是：测试空间小，有利用模拟高温辐射环境，较少受到实际环境影响；在箱内安装风扇和风速计，使实验试样对流边界条件稳定在同一水平，便于实验对比和比较；测温范围更广，可测高温下织物传导属性值，实用性更高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图
图2为本实用新型的热模拟箱的断面结构示意图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细阐述。
实施例1
参照图1-2，一种防护织物热传导属性测试装置由热模拟箱1、恒温水浴14、气压泵13和虚拟测控系统(计算机)15四部分组成。
热模拟箱由紧贴在电加热器12上的铜质热板11对矩形箱内的空气层2进行加热，热板11表面涂成黑色，以模拟辐射源对试样4进行辐射，试样4熨平贴紧在水冷板5的左表面，水冷板5内部通有七个直径为0.95cm的水通道，水通道经进水管7和出水管7′连接到恒温水浴14上，使水冷板5在整个测试过程维持在实验所需的恒定温度如36℃，一对Cr/CrNi温差电偶9分别固定在热板11和水冷板5的表面测量冷、热板温度差，固定空气层2上下壁上的风扇10和耐高温风速传感器8共同控制试样4表面对流传热边界条件；固定空气层2下壁上的气压泵5与气压传感器(分压阀)3共同控制箱内空气层2气压值在实验允许范围内；絮料6用来调节箱内空气层2的厚度。各传感器及热电偶的模拟信号经NI 6110采集卡经A/D转换输入到虚拟测控系统的测控台，再经D/A转换成控制信号控制加热器12加热、风扇10的转速及启动气压泵13工作以调节箱内2气压。
使用时，打开电源加热，虚拟测控系统15工作，水冷板5保持在温度T1，如36℃，将热板11调至所需温度T2，如450℃，记录此时电加热功率P1，则热板11与水冷板5之间的热阻R1为
R 1 T 2 T 1 P 1 / A
式中A为织物试样4的有效测量面积。
然后将防护织物试样4紧贴在水冷板5表面，同样此时调节热板11和水冷板5的温度与第一次测试时温度相同，记录保持热板11温度在T2所需的电加热功率P2，那么此时热板11与水冷板5之间的热阻R2
R 2 T 2 T 1 P 2 / A
根据热阻与电阻模拟相似原理，可得织物试样4的热阻R为
                 R  R2  R1
因此试样4的热传导率为
O L R 2 R 1
这些值的计算都由程序自动完成，用户可根据需要将以上结果通过打印机打印出来。
现以阻燃棉、Nomex、PANOF、中碱玻璃纤维布四种耐高温阻燃布按实验方法进行测试分析，织物试样的基本参数如表1所示。
表1.热防护织物试样的基本参数
试样号 试样材料 结构特征 重量mg/cm2 厚度mm 密度kg/m3
    A1A2A3A4 阻燃(FR)棉NomexIIIA织物Panof(napped).中碱玻璃纤维布 白色斜纹黄色罗纹白色平纹非织造 23.3218.7063.7841.36 0.5620.5431.201.40 415.5344.4531.5295.4
测得的试样在空气层厚度为8cm，热板在不同温度下的织物试样热传导率值见表2
表2.不同热板温度下的防护织物热传导率值
试样号     不同热板温度(℃)，热传导率O的值(Wm-1K-1)
  60   190  320  450
  A1A2A3A4   0.06210.06790.05570.0389   0.07850.08510.07670.0621  0.09080.10130.09550.0962  -0.12560.10920.1412

Claims (8)

1.一种防护织物热传导属性测试装置，包括热模拟箱(1)、恒温水浴(14)、气压泵(13)和虚拟测控系统(15)组成，其特征在于：位于热模拟箱(1)中的气压传感器(3)与气压泵(13)相连；位于热模拟箱(1)中的水冷板(5)通过进水管(7)和出水管(7′)与恒温水浴(14)相连；位于热模拟箱(1)中的温差电偶(9)、风速传感器(8)和风扇(10)的模拟信号输入虚拟测控系统(15)。
2.根据权利要求1所述的防护织物热传导属性测试装置，其特征在于：在所述的热模拟箱(1)的横断面上，从左到右依次为，电加热器(12)、紧贴在电加热器(12)上的热板(11)、空气层(2)、试样(4)、水冷板(5)、絮料层(6)，所述的热板(11)表面涂有辐射涂层，所述的试样(4)熨平贴紧在水冷板(5)的左表面，所述的水冷板(5)内部设有水通道，在热板(11)和水冷板(5)的表面设有温差电偶(9)，空气层(2)的上下两侧设有风扇(10)，空气层(2)的上侧或下侧还设有气压传感器(3)和风速传感器(8)。
3.根据权利要求2所述的防护织物热传导属性测试装置，其特征在于：所述的热板(11)由铜质材料制成。
4.根据权利要求2所述的防护织物热传导属性测试装置，其特征在于：所述的热板(11)表面涂成黑色。
5.根据权利要求1所述的防护织物热传导属性测试装置，其特征在于：所述的水冷板(5)内部通有七个直径为0.95cm的水通道。
6.根据权利要求1所述的防护织物热传导属性测试装置，其特征在于：温差电偶(9)为一对Cr/CrNi温差电偶。
7.根据权利要求1所述的防护织物热传导属性测试装置，其特征在于：所述的水冷板(5)与箱壁活动连接。
8.根据权利要求1所述的防护织物热传导属性测试装置，其特征在于：热模拟箱(1)的箱体内空间为六面体形状，箱体四侧绝热。
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