熱防護(hù)服的熱防護(hù)原理

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

人體皮膚對溫度非常敏感。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 ,人就會有灼痛感;當(dāng)熱流密度增大到 5102 J/cm ,即人體皮膚溫度達(dá) 72 ℃時 ,就會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)和逃離的時間 ,以避免或減輕熱源對人體的傷害。

對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(對流, :熱) 、接觸熱、輻射熱、火花和熔融金屬噴射物、高溫氣體和熱蒸汽、電弧所產(chǎn)生的高熱等。

1.1 熱對流

   對流散熱是隨液體（如水）或氣體（如空氣）等流體的移動而傳遞熱量的。因流體溫度不勻而造成流體移動，從而傳遞熱量的方式稱為自然對流。人體及服裝表面的邊界層內(nèi)的空氣就存在自然對流。由外在其他原因造成流體移動進(jìn)行熱量傳遞，稱為強(qiáng)迫對流。[2] 織物防熱對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間。同時 ,多層織物也單層織物具有更好的防熱對流效果。

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。這種傳遞主要通過物質(zhì)中相鄰分子間的連續(xù)碰撞來實(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、熔融金屬噴射物等為載體 ,接觸服裝并將熱量通過服裝傳遞到人體 ,從而對人體造成傷害。

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 ,測定熔融金屬熱量通過織物后對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)劣分為一級至七級。一級最好,無傷害 ,二級和三級分別為傷害面積小于大于 0.01平方米的一度燒傷 ,四級和五級分別為傷害面積小于和大于0.01平方米的二度燒傷 ,六級和七級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 ,其大小與熱源絕對溫度的四次方成正比 。與熱傳導(dǎo)和熱對流不同 ,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) ,熱源對織物試樣進(jìn)行熱輻射 ,通過測定造成試樣后面人體皮膚二度燒傷所需要的時間及熱流密度來評價試樣的防熱輻射性能[4] 。

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