熱防護(hù)服的熱防護(hù)原理

熱防護(hù)服是對(duì)在高溫或超高溫條件下工作的人員進(jìn)行安全保護(hù),從而避免熱源對(duì)人體造成傷害的各種保護(hù)性服裝。

人體皮膚對(duì)溫度非常敏感。當(dāng)人體皮膚的熱流密度達(dá)到2168 J/cm ,即皮膚溫度達(dá)到45 ℃時(shí) ,人就會(huì)有灼痛感;當(dāng)熱流密度增大到5102 J/cm ,即人體皮膚溫度達(dá)72 ℃時(shí) ,就會(huì)造成皮膚的二度燒傷。[1]因此,人們穿著熱防護(hù)服可以保護(hù)皮膚;在高溫環(huán)境中,通過(guò)穿著熱防護(hù)服,可以使人體皮膚的升溫速率降低,并提供穿著者反應(yīng)和逃離的時(shí)間,以避免或減輕熱源對(duì)人體的傷害。

對(duì)人體造成傷害的熱源有多種形式，它們的性質(zhì)各不相同，因此對(duì)熱防護(hù)服的熱防護(hù)性能要求也不同。目前熱源的主要形式有火焰(對(duì)流, :熱) 、接觸熱、輻射熱、火花和熔融金屬?lài)娚湮铩⒏邷貧怏w和熱蒸汽、電弧所產(chǎn)生的高熱等。

1.1 熱對(duì)流

   對(duì)流散熱是隨液體（如水）或氣體（如空氣）等流體的移動(dòng)而傳遞熱量的。因流體溫度不勻而造成流體移動(dòng)，從而傳遞熱量的方式稱(chēng)為自然對(duì)流。人體及服裝表面的邊界層內(nèi)的空氣就存在自然對(duì)流。由外在其他原因造成流體移動(dòng)進(jìn)行熱量傳遞，稱(chēng)為強(qiáng)迫對(duì)流。[2] 織物防熱對(duì)流性能主要與織物的重量、密度、氣性等密切相關(guān)。增加織物的重量可提高引起膚二度燒傷所需要的時(shí)間。同時(shí),多層織物也單層織物具有更好的防熱對(duì)流效果。

1.2 熱傳導(dǎo)

熱傳導(dǎo)是指熱量沿著物體傳遞。它從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體。這種傳遞主要通過(guò)物質(zhì)中相鄰分子間的連續(xù)碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)。在熱防護(hù)服的應(yīng)用中,熱傳導(dǎo)是指熱量以火花、熔融金屬?lài)娚湮锏葹檩d體,接觸服裝并將熱量通過(guò)服裝傳遞到人體,從而對(duì)人體造成傷害。

通常,織物防熔融金屬熱傳導(dǎo)性能可采用將標(biāo)準(zhǔn)PVC薄膜制成的人造皮膚置于織物背后,測(cè)定熔融金屬熱量通過(guò)織物后對(duì)人造皮膚造成的傷害。根據(jù)傷害的面積和程度,又可將織物熱防護(hù)性能的優(yōu)劣分為一級(jí)至七級(jí)。一級(jí)最好,無(wú)傷害,二級(jí)和三級(jí)分別為傷害面積小于大于0.01平方米的一度燒傷 ,四級(jí)和五級(jí)分別為傷害面積小于和大于0.01平方米的二度燒傷,六級(jí)和七級(jí)分別為傷害面積小于和大于0.01平方米的三度燒傷[3] 。

1.3 熱輻射

熱輻射是指熱由物體沿直線(xiàn)向外輻射出去。 熱輻射的本質(zhì)是物體由于溫度而引起的熱量輻射,其大小與熱源絕對(duì)溫度的四次方成正比 。與熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流不同,熱輻射是一種非接觸傳熱方式,不需要任何物質(zhì)作媒介,而是以電磁波形式傳遞熱量。在熱防護(hù)服的實(shí)際應(yīng)用中,熱輻射是造成受害者傷害的主要傳熱形式之一,即使是具有火焰的燃燒,其能量中也包括高達(dá)80 %的熱熱輻。

在熱防護(hù)服防熱輻射性能的測(cè)試中,常將織物垂直暴露在輻射熱源下,在規(guī)定的距離內(nèi),熱源對(duì)織物試樣進(jìn)行熱輻射,通過(guò)測(cè)定造成試樣后面人體皮膚二度燒傷所需要的時(shí)間及熱流密度來(lái)評(píng)價(jià)試樣的防熱輻射性能[4] 。

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