一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器的製作方法
2023-06-15 19:03:41 1
專利名稱：一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，屬於紡織測量技術。
背景技術：
高溫防護服如消防服是保護工作在特殊環境下的人員自身安全的重要防護裝備。在高溫或超高溫條件下，具有優良熱防護性能的高溫防護服可以避免熱源對人體造成傷害。對於比如消防服的評價，國內外均已制訂了相關的產品標準和測試標準，如美國NFPA1971建築物火災用滅火防護服標準、我國GA10-2000消防員滅火防護服標準和 GA634-2006消防員隔熱防護服標準等。根據這些標準消防服材料普遍採用多層織物組合， 通常由外及內依次為外層、防水透氣層、隔熱層和舒適層。其中，外層織物直接與火源接觸，阻燃性能是基本要求。對於織物或多層織物組合系統，熱防護性能(TPP)是評價其綜合熱防護性能的關鍵指標，表徵了對於火災中強烈對流熱和輻射熱的防護性能。高溫防護服的外層織物由於直接面對熱源，其性狀對防護服的熱防護性能有重要影響。然而，在研究高溫防護服的熱防護性能時，許多研究者僅僅考慮了熱源溫度對防護服的影響，如在中國個體防護裝備2010年第3期中姚波等人發表的文章《消防服用織物熱防護性能測試分析與研究》，在產業用紡織品2006年第2期中朱方龍等人發表的文章《新型耐高溫服裝的熱防護性能測試儀》，張渭源等人申請的專利號為2005100M922. 7的專利 《一種熱防護服裝或織物的熱防護性能測試裝置》，他們只考慮了熱流溫度對防護服的影響而忽略了熱流的風速對防護服的影響，比如在消防滅火時，消防服不僅僅只受到高溫火焰的影響，那些火焰或熱流都是伴隨著一定風速從不同方向侵襲過來，有無風速的熱流對織物所造成的結果是完全不同的。所以在測試高溫防護服的相關性能時熱流的風速必需考慮。另外一些學者在研究高溫防護服的熱防護性能時，通過觀察模擬皮膚的燒傷程度來測試防護服的隔熱情況，他們只關注皮膚有否灼傷，但是卻沒有考慮皮膚在沒有灼傷情況下的舒適性問題，即人們在穿著高溫防護服在高溫環境下工作時的舒適性問題，這類研究相對較少，但是卻亟待解決，能夠測試高溫防護服在具有特定風速熱流下的熱防護性能的儀器更是幾乎沒有，這對以高溫防護服熱溼舒適性能的研究為基礎的相關測試和能夠真正測試在特定風速熱流情況下高溫防護服的熱防護性能的研究造成了一定的困難。因此，亟需一種能真實的模擬出各種高溫環境，並能測量高溫防護服的熱防護性能的測試儀器。
發明內容
針對上述存在的問題，本發明的目的是提供一種能模擬真實強對流高溫環境並在此環境下測試高溫防護服熱防護服性能和熱溼舒適性能的儀器，以解決現階段對相關高溫防護服熱防護服性能和熱溼舒適性能研究的需要。為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為
—種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，所述儀器由絕熱底座、熱流發生器、風向控制套、隔離套、上調節臺、下調節臺、熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器組成，其特徵在於隔離套活動插接在風向控制套上端，風向控制套下端與絕熱底座螺栓連接，熱流發生器置於風向控制套中，上調節臺，下調節臺活動的套裝在隔離套中，上調節臺， 下調節臺分別通過設置在隔離套上的固定螺栓固定，上調節臺，下調節臺分別開有面積形狀相同的測試通道，上調節臺的測試通道與下調節臺的測試通道的中心在同一中心線上， 上調節臺，下調節臺之間的隔離套壁面上開有均勻分布的微孔，熱流傳感器、溫度傳感器、 溫溼度傳感器設置在隔離套中，熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器和熱流發生器分別通過導線外接在控制系統上。風向控制套的壁面為封閉狀。風向控制套的壁面上開有均勻分布的通風孔。所述的熱流發生器由加熱裝置和風機構成。 所述的加熱裝置為電加熱器或燃氣加熱器中的一種。由於採用了以上技術方案，本發明中所涉及的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，針對目前在研究高溫防護服熱防護性能中忽略了熱流風速對防護服影響的問題，採用的熱流發生器能夠根據不同的要求產生特定風速和溫度的熱流以模擬真實強對流高溫工作環境中的狀態以測試高溫防護服的熱防護性能和熱溼舒適性能，風向控制套分為有孔和無孔兩種並採用與絕熱底座螺栓連接的方式以方便更換，根據測試需要可更換有孔風向控制套，此時當熱流發生器中的熱流吹過時可將熱流分流，這樣能夠在待測織物的表面形成各個不同方向的熱流，跟換無孔風向控制套則織物表面受到的是垂直於待測織物表面方向的熱流。上調節臺和下調節臺的中心位置有一面積、形狀相同的測試通道，並且兩個測試通道的中心在同一中心線上，下調節臺上的測試通道上用於放置待測織物，上調節臺上的測試通道上用於設置皮膚模擬器，通過兩個測試通道可以測試待測織物與皮膚模擬器經過強對流高溫影響後的相關情況，上調節臺與下調節臺均能通過隔離套上的固定螺栓沿隔離套上下調節高度，用於設置皮膚模擬器與待測織物的間距以及待測織物與熱流發生器的間距。熱流傳感器和溫度傳感器設置在待測織物的下表面用以監測防護服外表面所受的熱流大小和溫度情況，待測織物的層與層之間設有溫度傳感器，用以觀察待測織物每層的溫度情況，溫溼度傳感器設置在待測織物上表面用以監測人體與高溫防護服間的微氣候環境中的溫溼度情況並以此來評價防護服的熱溼舒適性，上調節臺上的皮膚模擬器通過控制系統調節可以模擬正常皮膚的出汗和溫度狀態，所述儀器的各部分均為完全模擬現實環境中的狀態而設計，因而能夠很好的測試強對流下高溫防護服的熱防護性能和熱溼舒適性能。本發明的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器結構合理操作使用方便能夠真實的模擬外部環境和人體皮膚的狀態，所測得的各項指標更加準確、客觀，該儀器適用於高溫防護服在強對流高溫環境下的熱防護性能和熱溼舒適性能的檢測。
附圖是本發明的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。如附圖所示，一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，測試儀器由絕熱底座1、熱流發生器2、風向控制套3、隔離套4、上調節臺5、下調節臺6、熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器組成，隔離套4是活動插接在風向控制套3上端，隔離套4用以保證防護服與皮膚模擬器間的微氣候環境中的溫溼度的精確度，風向控制套3下端與絕熱底座 1螺栓連接以方便風向控制套的更換，風向控制套3分為有孔控制套和無孔控制套兩種，有孔控制套的壁面上開有均勻分布的通風孔，無孔控制套的壁面為封閉狀，風向控制套3的作用在於控制熱流經過防護服表面時的方向，根據測試需要可更換無孔風向控制套，此時熱流經過高溫防護服表面時方向是垂直於防護服外表面，更換有孔風向控制套，熱流經過控制套時會被風向控制套3分流最後在待測織物表面形成各個不同方向的熱流，熱流發生器2置於風向控制套3中，熱流發生器2由加熱裝置和風機構成，熱流發生器2的加熱裝置為電加熱器或燃氣加熱器中的一種，熱流發生器2外接電源，熱流發生器2能夠根據實驗要求生成不同溫度和風速的熱流，所生成熱流溫度範圍為室溫到600°C，所生成熱流風速範圍為Om/s到20m/s，熱流發生器2的作用在於模擬強對流高溫環境中的熱流狀況，上調節臺 5，下調節臺6活動的套裝在隔離套4中，上調節臺5，下調節臺6的中心位置有一面積、形狀相同的測試通道，並且兩個測試通道的中心在同一中心線上，下調節臺6上的測試通道上用於放置待測織物，上調節臺5上的測試通道上用於設置皮膚模擬器，通過兩個測試通道可以測試待測織物與皮膚模擬器經過強對流高溫影響後的相關情況，兩個測試通道面積形狀相同以提高儀器的測試精度，上調節臺5與下調節臺6分別通過設置在隔離套4上的固定螺栓固定並且能夠沿隔離套4上下調節高度，通過隔離套4上的固定螺栓調節上調節臺 5和下調節臺6的高度可以控制待測織物與皮膚模擬器間的距離以及待測織物與熱流發生器2的距離，以此來模擬待測織物與熱源在不同距離下的隔熱情況，以及待測織物與皮膚模擬器在不同距離下的溫溼度情況，上調節臺5與下調節臺6的高度可調精度為1mm，上調節臺5上的皮膚模擬器通過導線連接在控制系統上，並通過調節皮膚模擬器的溫溼度來模擬正常皮膚的出汗和溫度狀態，皮膚模擬器溫度可變範圍為20攝氏度到50攝氏度，精度為 0. 1攝氏度，上調節臺5，下調節臺6之間的隔離套4壁面上開有均勻分布的微孔用以使上調節臺5與下調節臺6間的氣流流通，熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器也設置在隔離套4中，熱流傳感器的測頭係數為4. 952w/m2. mv，溫度傳感器所測溫度的精度為0. 1攝氏度，溫溼度傳感器所測溫度的精度為0. 1攝氏度，溼度的精度為1%，熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器、熱流發生器2和皮膚模擬器分別通過導線外接在控制系統上，控制系統用以控制皮膚模擬器的溫度和熱流發生器工作，並且控制系統接收傳感器測得的防護服試樣的相關數據並存儲在控制系統中的儲存器中，控制系統還包括無線通信系統，它將控制系統存儲的數據發送到PC機上進行相關處理。在PC機上安裝無線接收裝置來接收控制系統上發送的數據，PC機上的數據分析與顯示系統能對所測得的相關數據進行實時處理並將高溫防護服的熱溼性能和熱防護服性能的結果直觀的顯示在圖形界面中。本發明的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器的工作原理。具體應用實施例
具體實施例1將皮膚模擬器用水潤溼，固定在上調節臺的測試通道上方位置，待測織物試樣選用4層防護服試樣，將待測織物固定在下調節臺的測試通道上方位置且外表面向下，將熱流傳感器和溫度傳感器設置在待測織物的下表面，在待測織物的層與層之間設置溫度傳感器並註明編號以方便觀察測試結果，將溫溼度傳感器設置在待測織物的上表面，將風向控制圈選為無孔風向控制圈，調節下調節臺待測織物與熱流發生器的間距為15mm，調節下調節臺待測織物與上調節臺皮膚模擬器的間距為2mm，打開控制系統電源開關，將數據分析與顯示系統設置為接收狀態，通過PC機上的數據分析與顯示系統使控制系統設置皮膚模擬器的溫度為36. 5攝氏度以模擬人體正常體溫，設置熱流發生器產生溫度為300攝氏度，風速為2m/s的熱流，將相關參數設置完畢後打開熱流發生器2電源開關，此時儀器開始工作， 傳感器將測得的實時數據傳送到控制系統的存儲器中，控制系統通過內置的無線通信系統將這些數據發送到PC機上的數據分析與顯示系統中，最後這些數據經過分析處理，就能得出防護服相應的隔熱性能和熱溼舒適性能，並可以將最終結果顯示在PC機上。具體實施例2將皮膚模擬器用水潤溼，固定在上調節臺的測試通道上方位置，待測織物試樣選用4層防護服試樣，將待測織物固定在下調節臺的測試通道上方位置外表面向下，將熱流傳感器和溫度傳感器設置在待測織物的下表面，在待測織物的層與層之間設有溫度傳感器並註明編號以方便觀察測試結果，將溫溼度傳感器設置在待測織物的上表面，將風向控制圈選為有孔風向控制圈，調節下調節臺待測織物與熱流發生器的間距為15mm，調節下調節臺待測織物與上調節臺皮膚模擬器的間距為2mm，打開控制系統電源開關，將數據分析與顯示系統設置為接收狀態，通過PC機上的數據分析與顯示系統使控制系統設置皮膚模擬器的溫度為36. 5攝氏度以模擬人體正常體溫，設置熱流發生器產生溫度為300攝氏度，風速為2m/s的熱流，將相關參數設置完畢後打開熱流發生器2電源開關，此時儀器開始工作，傳感器將測得的實時數據傳送到控制系統的存儲器中，控制系統通過內置的無線通信系統將這些數據發送到PC機上的數據分析與顯示系統中，最後這些數據經過分析處理，就能得出防護服相應的隔熱性能和熱溼舒適性能，並可以將最終結果顯示在PC機上。
權利要求
1.一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，所述儀器由絕熱底座(1)、熱流發生器O)、風向控制套(3)、隔離套0)、上調節臺(5)、下調節臺(6)、熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器組成，其特徵在於隔離套(4)活動插接在風向控制套C3)上端，風向控制套C3)下端與絕熱底座(1)螺栓連接，熱流發生器( 置於風向控制套(3)中，上調節臺(5)，下調節臺(6)活動的套裝在隔離套(4)中，上調節臺(5)，下調節臺(6)分別通過設置在隔離套(4)上的固定螺栓固定，上調節臺(5)，下調節臺(6)分別開有面積形狀相同的測試通道，上調節臺( 的測試通道與下調節臺(6)的測試通道的中心在同一中心線上，上調節臺(5)，下調節臺(6)之間的隔離套(4)壁面上開有均勻分布的微孔，熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器設置在隔離套中，熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器和熱流發生器(2)分別通過導線外接在控制系統上。
2.如權利要求1所述的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，其特徵在於風向控制套⑶的壁面為封閉狀。
3.如權利要求1所述的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，其特徵在於風向控制套(3)的壁面上開有均勻分布的通風孔。
4.如權利要求1所述的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，其特徵在於所述的熱流發生器O)由加熱裝置和風機構成。
5.如權利要求4所述的一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，其特徵在於所述的加熱裝置為電加熱器或燃氣加熱器中的一種。
全文摘要
本發明涉及一種測試強對流下的高溫防護服熱防護性能的儀器，屬於紡織測量技術。測試儀器由絕熱底座(1)、熱流發生器(2)、風向控制套(3)、隔離套(4)、上調節臺(5)、下調節臺(6)、熱流傳感器、溫度傳感器、溫溼度傳感器組成，針對目前在研究高溫防護服熱防護性能中忽略了熱流風速對防護服影響的問題，採用的熱流發生器能夠根據不同的要求產生特定風速和溫度的熱流，本發明的測試儀器結構合理操作使用方便，能夠真實的模擬強對流高溫環境和人體皮膚的狀態，所測得的各項指標更加準確、客觀，該儀器適用於高溫防護服在強對流高溫環境下的熱防護性能和熱溼舒適性能的檢測。
文檔編號G01N25/20GK102305809SQ20111022494
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者張攀, 徐衛林, 李文斌, 蔡光明 申請人:武漢紡織大學