熱防護服的熱防護原理

熱防護服是對在高溫或超高溫條件下工作的人員進行安全保護 ,從(cong) 而避免熱源對人體(ti) 造成傷(shang) 害的各種保護性服裝。

人體(ti) 皮膚對溫度非常敏感。當人體(ti) 皮膚的熱流密度達到 2168 J/cm ,即皮膚溫度達到 45 ℃時 ,人就會(hui) 有灼痛感;當熱流密度增大到 5102 J/cm ,即人體(ti) 皮膚溫度達 72 ℃時 ,就會(hui) 造成皮膚的二度燒傷(shang) 。[1]因此 ,人們(men) 穿著熱防護服可以保護皮膚;在高溫環境中 ,通過穿著熱防護服 ,可以使人體(ti) 皮膚的升溫速率降低 ,並提供穿著者反應和逃離的時間 ,以避免或減輕熱源對人體(ti) 的傷(shang) 害。

對人體(ti) 造成傷(shang) 害的熱源有多種形式，它們(men) 的性質各不相同，因此對熱防護服的熱防護性能要求也不同。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(ti) 和熱蒸汽、電弧所產(chan) 生的高熱等。

1.1 熱對流

   對流散熱是隨液體(ti) （如水）或氣體(ti) （如空氣）等流體(ti) 的移動而傳(chuan) 遞熱量的。因流體(ti) 溫度不勻而造成流體(ti) 移動，從(cong) 而傳(chuan) 遞熱量的方式稱為(wei) 自然對流。人體(ti) 及服裝表麵的邊界層內(nei) 的空氣就存在自然對流。由外在其他原因造成流體(ti) 移動進行熱量傳(chuan) 遞，稱為(wei) 強迫對流。[2] 織物防熱對流性能主要與(yu) 織物的重量、密度、氣性等密切相關(guan) 。增加織物的重量可提高引起膚二度燒傷(shang) 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(chuan) 導

熱傳(chuan) 導是指熱量沿著物體(ti) 傳(chuan) 遞。它從(cong) 溫度高的物體(ti) 傳(chuan) 遞到溫度低的物體(ti) 。這種傳(chuan) 遞主要通過物質中相鄰分子間的連續碰撞來實現。在熱防護服的應用中,熱傳(chuan) 導是指熱量以火花、熔融金屬噴射物等為(wei) 載體(ti)  ,接觸服裝並將熱量通過服裝傳(chuan) 遞到人體(ti)  ,從(cong) 而對人體(ti) 造成傷(shang) 害。

通常 ,織物防熔融金屬熱傳(chuan) 導性能可采用將標準 PVC薄膜製成的人造皮膚置於(yu) 織物背後 ,測定熔融金屬熱量通過織物後對人造皮膚造成的傷(shang) 害。根據傷(shang) 害的麵積和程度 ,又可將織物熱防護性能的優(you) 劣分為(wei) 一級至七級。一級最好,無傷(shang) 害 ,二級和三級分別為(wei) 傷(shang) 害麵積小於(yu) 大於(yu)  0.01平方米的一度燒傷(shang) ,四級和五級分別為(wei) 傷(shang) 害麵積小於(yu) 和大於(yu) 0.01平方米的二度燒傷(shang)  ,六級和七級分別為(wei) 傷(shang) 害麵積小於(yu) 和大於(yu) 0.01平方米的三度燒傷(shang) [3] 。

1.3 熱輻射

熱輻射是指熱由物體(ti) 沿直線向外輻射出去。 熱輻射的本質是物體(ti) 由於(yu) 溫度而引起的熱量輻射 ,其大小與(yu) 熱源絕對溫度的四次方成正比 。與(yu) 熱傳(chuan) 導和熱對流不同 ,熱輻射是一種非接觸傳(chuan) 熱方式 ,不需要任何物質作媒介 ,而是以電磁波形式傳(chuan) 遞熱量。在熱防護服的實際應用中 ,熱輻射是造成受害者傷(shang) 害的主要傳(chuan) 熱形式之一 ,即使是具有火焰的燃燒 ,其能量中也包括高達 80 %的熱熱輻。

在熱防護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 ,在規定的距離內(nei)  ,熱源對織物試樣進行熱輻射 ,通過測定造成試樣後麵人體(ti) 皮膚二度燒傷(shang) 所需要的時間及熱流密度來評價(jia) 試樣的防熱輻射性能[4] 。

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