一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法
2023-10-07 15:48:29
一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法
【專利摘要】本發明涉及一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法，包括以下步驟：建立通過衣下空氣層的熱溼傳遞方程；建立通過服裝面料層的熱溼傳遞方程；建立服裝外表面與外環境間的熱溼傳遞方程；根據穩態條件下的能量守恆定律，得出多層服裝系統的熱阻和溼阻。本發明有利於估計服裝系統的熱溼傳遞性能，從而設計出滿足人體熱溼舒適要求的服裝產品。
【專利說明】一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及服裝熱溼舒適性【技術領域】，特別是涉及一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法。
【背景技術】
[0002]當人體穿著服裝時，由人體向外環境的熱溼傳遞途徑包括人體皮膚與最內層服裝之間的微氣候、服裝面料層、服裝層與層之間的衣下空氣層，是一個由多層織物與多層空氣所組成的複雜系統。其熱溼傳遞性能不僅受環境溫溼度及風速的影響，還受到織物性能、月艮裝號型、服裝款式等諸多因素的影響。在溫溼度可控的人工氣候室中，應用出汗熱平板儀、出汗暖體假人等先進儀器可以實現對多層服裝系統熱溼阻的準確測量，但這些實驗儀器昂貴，操作複雜，難以實現廣泛應用。而建立一種根據織物的基本性能(纖維導熱係數、孔隙率)和服裝寬鬆量(衣下空氣厚度)來預測多層服裝系統熱溼阻的方法，有利於估計服裝系統的熱溼傳遞性能，設計出滿足人體熱溼舒適要求的服裝產品。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法，適用於模擬人體穿著多層服裝時，計算由服裝材料及衣下空氣層所構成的服裝系統的熱溼阻。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:提供一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法，包括以下步驟:
[0005](I)建立通過衣下空氣層的熱溼傳遞方程，其中，包括顯熱流和潛熱流，顯熱流為衣下空氣的導熱/自然對流、和皮 膚與最內層服裝之間的輻射換熱；潛熱流為分子擴散傳質/自然對流傳質；
[0006](2)建立通過服裝面料層的熱溼傳遞方程，其中，包括顯熱流和潛熱流，顯熱流為通過纖維及孔隙間的導熱；潛熱流為通過織物孔隙和纖維表面的擴散傳質；
[0007](3)建立服裝外表面與外環境間的熱溼傳遞方程，其中，包括顯熱流和潛熱流，顯熱流為由環境風速引起的受迫對流、和服裝外表面與環境間的輻射換熱；潛熱流為受迫對流傳質；
[0008](4)根據穩態條件下的能量守恆定律，得出多層服裝系統的熱阻和溼阻。
[0009]所述步驟(1)中根據瑞利數Ra來判斷是否衣下空氣層內是否出現自然對流，在衣下空氣層內沒有出現自然對流時，水蒸汽以分子擴散的方式通過衣下空氣層向外界傳遞；當衣下空氣層內開始出現自然對流時，水蒸汽以對流傳質的方式進行傳遞，通過衣下空氣層的水蒸汽傳遞率進行分段表示；根據傳熱與傳質係數之間的類比關係可知，通過衣下空氣層的熱溼傳遞方程分段表示為:
[0010]當衣下空氣層內沒有出現自然對流時，通過衣下空氣層的熱溼傳遞方程分別為:
[0011]
【權利要求】
1.一種多層服裝系統熱溼阻的預測方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)建立通過衣下空氣層的熱溼傳遞方程，其中，包括顯熱流和潛熱流，顯熱流為衣下空氣的導熱/自然對流、和皮膚與最內層服裝之間的輻射換熱；潛熱流為分子擴散傳質/自然對流傳質； (2)建立通過服裝面料層的熱溼傳遞方程，其中，包括顯熱流和潛熱流，顯熱流為通過纖維及孔隙間的導熱；潛熱流為通過織物孔隙和纖維表面的擴散傳質； (3)建立服裝外表面與外環境間的熱溼傳遞方程，其中，包括顯熱流和潛熱流，顯熱流為由環境風速引起的受迫對流、和服裝外表面與環境間的輻射換熱；潛熱流為受迫對流傳質； (4)根據穩態條件下的能量守恆定律，得出多層服裝系統的熱阻和溼阻。
2.根據權利要求1所述的多層服裝系統熱溼阻的預測方法，其特徵在於，所述步驟(1)中根據瑞利數Ra來判斷是否衣下空氣層內是否出現自然對流，在衣下空氣層內沒有出現自然對流時，水蒸汽以分子擴散的方式通過衣下空氣層向外界傳遞；當衣下空氣層內開始出現自然對流時，水蒸汽以對流傳質的方式進行傳遞，通過衣下空氣層的水蒸汽傳遞率進行分段表示；根據傳熱與傳質係數之間的類比關係可知，通過衣下空氣層的熱溼傳遞方程分段表示為: 當衣下空氣層內沒有出現自然對流時，通過衣下空氣層的熱溼傳遞方程分別為:
3.根據權利要求1所述的多層服裝系統熱溼阻的預測方法，其特徵在於，所述步驟(2)中服裝面料層的熱溼傳遞方程為:
4.根據權利要求1所述的多層服裝系統熱溼阻的預測方法，其特徵在於，所述步驟(3)中根據臨界雷諾數確定環境風速產生的受迫對流的流態為層流還是紊流，利用傳熱與傳質的類比關係，服裝外表面與環境間的熱溼傳遞方程分段表示為: 當環境風速產生的受迫對流的流態為層流時，服裝外表面向環境的熱溼傳遞方程為:
5.根據權利要求1所述的多層服裝系統熱溼阻的預測方法，其特徵在於，所述步驟(5)中在穩態條件下，通過服裝系統的總熱流量和總質流量分別等於衣下空氣層、面料層、服裝外表面向環境所傳遞的熱流量和質流量得到多層服裝系統的熱阻和溼阻的表達式為:
【文檔編號】G01N33/36GK103499602SQ201310442454
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】張昭華, 李俊, 王雲儀, 張向輝 申請人:東華大學