新型防护织物热辐射系数测试仪.pdf
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1、第2 7 卷第5 期 2 0 0 6 年5 月 纺织学报 J o 啪a lo f I e x t i l eR e a r c h V 0 1 2 7N o 5 M a v2 0 0 6 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 6 ) 0 5 0 0 3 4 0 4 新型防护织物热辐射系数测试仪 朱方龙,张渭源 ( 东华大学服装学院,上海2 0 0 0 5 1 ) 摘要描述了一种能够测量高温对流辐射环境下防护织物辐射系数的测试仪,综合考虑了对流、辐射换热的耦 合影响,采用数值分析方法计算对流换热量,建立了基于虚拟仪器技术的系统测控平台,着重解决了封闭空间内辐 射对流联合传热下
2、的对流传热系数不确定性问题。实验结果表明,该装置测试值符合实际要求,优于其它测试方 法,特别适合于测量对流辐射热源共同作用下的织物热辐射系数。 关键词 防护织物;辐射系数;对流传热系数;测控系统 中图分类号:鸭1 0 1 9 2 3文献标识码:A N O v e lr a d i a t i O nc O e m c i e n tt e s t e rf o rp r O t e c t i V ef a b r i c s Z H UF h n g - l o n g ,Z H A N GW e i y u a n ( 凡s 面,l 加如姚,D 0 n 曲沁“ 酊,咖i2 0 0 0 5
3、1 ,劬池) A b s t r a c tT h ep a p e rd e s c r i b e san o v e li n s t m m e n tw h i c hc a nn l e a s u r er 丑【d i a t i o nc o e f 矗c i e n to fp m t e c t i v ef a b r i c s u n d e rh i g hc o n v e c t i v ea n dm d i a n th e a tn u x I tt a k e si n t oa c c o u n tt h ee f I 宅c to ft l ec o
4、 u p l e dc o n v e c t i v ea I l d r a d i a n th e a tt m n s f e r ,a d o p t san u m e r i c a la n a l y t i c a lm e t h o dt oc a l c u l a t ec o n v e c t i v eh e a tn u x ,a n de s t a b l i s h e sa s y s t e m a t i cm e a s u r e m e n ta I l dc o n t r 0 1p l a t f b mb a s e do nv i
5、 r t u a l t e s tt e c h n o l o g y I np a n i c u l a r ,t h ep r o b l e mo f u n c e r t a i n t vo ft h ec o n v e c t i v eh e a tt m n s f e rc o e f f i c i e n ti n n u e n c e db yt h ec o u p l e dc o n v e c t i v ea I l dr a d i a n th e a tn u x i nac l o s e ds p a c ei ss 0 1 V e d
6、T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sp r o V et h a tt h en e wt e s t e rc a n l e e ta c t u a lr e q u i r e m e n t s a n dt h a ti tp e d o m sb e t t e rt h a I lo t h e ri n s 咖m e n t so ft 1 1 es a m ek i n d I t i se s p e c i a l l ys u i t a b l ef o rm e a s u r i n g r a d i a t i
7、o nc o e f 6 c i e n to fp r o t e c t i v ef a b r i c sw h e ne x p o s e dt oc o n v e c t i v ea n dm d i a n th e a t K e yw o r d bp m t e c t i v ef a b r i c s ; r a d i a t i o nc o e m c i e n t ;c o n v e c t i v eh e a tt r a n s f e rc o e m c i e n t ;m e a s u r e m e n ta n d c o n t
8、 m ls y s t e m 逆温差环境下( 环境温度高于人体体温) ,尤其 是高温高湿工作状况下,防护织物辐射系数的测量 与常温状况不同。采用防护热平板仪测定辐射属性 时1 ,将热板温度设定为3 6 与人体皮肤散热机理 相似,针对皮肤外层到里层的传导辐射传热,在高温 下更要注重外层服装的隔热性能,以防止人体受热 灼伤。本文基于高温环境下,热量是通过空气经对 流及辐射传递给服装一空气一人体这一过程,用自 制装置来测定防护织物在外层热空气对流和辐射联 合传热时的热辐射系数,为设计防护服外层、选择织 物辐射等物理属性参数提供重要依据。该方法符合 实际穿着的自然状态,无需在热板压缩服装材料状 态下
9、进行测量,并由此得出对流传热系数。 1 热辐射系数测量理论 物体表面间的辐射换热量随着物体间的位置关 系不同,其传热量也不同,考虑到密闭空间内的物体 与周围壁面间的辐射换热陋 ,设两物体表面的热力 学温度分别为r 。和孔,且r 。大于咒,两物体的表 面积分别为A 。、A :,则两物体表面间辐射换热量 Q 。的计算式为 收稿日期:2 0 0 4 1 l 一1 8修回日期:2 0 0 5 1 0 2 7 基金项目:上海市博士生创新基金资助项目( 1 0 7 o o l 9 0 1 5 ) 作者简介:朱方龙( 1 9 7 9 一) ,男,博士生。主要研究领域包括热防护织物及服装热防护性能测试、热防护
10、服装传热模型。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第5 期 朱方龙等:新型防护织物热辐射系数测试仪【3 5 】 吣瓢商嘣一( 舢1 ( 1 ) 式中,仃为黑体辐射常数,其值为5 6 7w ( m 2 K 4 ) ; s 。,e :为两物体的辐射系数,其值处于0 1 之间。 由式( 1 ) 可知,在定热流量下,测定表面温度及 表面积,设定一个参照物体的辐射系数为e ,如黑 体辐射,从而可求得待测物体的辐射系数e :。 2 测试装置及原理 基于上述的分析
11、,在有热源的高温环境下,热量 主要是通过热源辐射和周围热空气对流联合的传热 方式传给外层服装。本文拟研究在这种逆温差环境 下,如何测定服装面料表层的热辐射系数。结合单护 热板仪测试热阻o 的原理,并对其进行改进,研制了 一维热防护箱热辐射测定仪,测试装置如图1 所示。 图1 测试仪器主体 传感器 2 1 基本结构 内表面尺寸为3 5 0m m 3 5 0m m 3 5 0m m 的热 计量箱位于防护箱内,计量箱的箱壁与防护箱壁之 间是耐高温的绝热保温材料,其厚度为4 4m m 。计量 箱内的辐射热源采用电阻加热器,可测定输入电功 率即热流量。主加热器为3 0 0m m 3 0 0m m 的方形
12、。 为防止主加热器热流沿径向和底部发生热损失,在 主加热器侧面和底部设置了2 个辅助加热器,在主、 辅加热器之间有隔热层。全部加热器均采用直流电 加热,通过调节各加热器的功率,使主、辅加热器之 间隔热层两面温度相等而成为绝热壁,保证主加热 器的热流全部一维传递,方便确定在稳态下到达织 物试样表面的热流量。且辐射热源上装有给定辐射 系数的辐射板。恒温冷板安装在计量箱顶,由传热 系数较大的铜材制作,并在表面涂成黑色,以保证板 上表面温度一致。冷板表面温度维持在实验需要的 恒定温度,取板厚为2 6c m ,沿板的长度方向开有7 个直径为9 5 2 5m m 的圆形水冷却通道,在贴近放置 织物的试样一
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- 新型 防护 织物 热辐射 系数 测试仪
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