消防服热防护性能检测用热传感器的研究
热防护服热防护性能测试方法的探讨
热防护服热防护性能测试方法的探讨引言:热防护服是产业用纺织品的一个主要品种，广泛应用于冶金、电力、林业、消防、公安等行业和部门，具有广阔的发展前景。
在热防护服的发展中，准确全面地测试和评价热防护服的热防护性能是促进热防护服研究和应用的一个重要基础。
本文在综合分析国内外热防护服热防护性能测试研究的基础上，对热防护服热防护性能的测试方法进行对比与分析，为我国热防护服热防护性能测试系统的发展和完善提供参考。
一、国内外热防护服热防护性能测试方法的比较热防护服是指对在高温条件下工作的人体进行安全保护，从而避免人体受高温伤害的各种保护性服装。
热防护服不仅具有普通防护服的服用性能，更必须具备在高温条件下对人体进行安全防护的功能。
热防护服的热防护性能取决于热防护服的使用场合和使用环境。
因为在不同的使用条件下，对人体造成伤害的热源有多种形式，如：火焰、接触热、辐射热、火花和熔融金属喷射物、高温气体和热蒸气、电弧所产生的高热，因此对热防护性能的要求也不同。
同时，热防护性能也与热源热量传递的方式有关。
通常，热量传递的方式有热对流、热传递、热辐射以及以上两种或三种方式的结合。
所以，在热防护服的实际应用中，针对不同的使用目的和使用环境，热防护服应具有不同的热防护性能。
但总体来说，热防护服必须具备阻燃性、隔热性、完整性和抗液体透过性等热防护性能。
热防护服的热防护性能可以通过一定的试验方法进行测试和评价，国内外在该方面都开展了广泛的研究，并制订了相应的试验方法和标准。
国内热防护服热防护性能测试方法的研究，前期着重于热防护服阻燃性能的测试和评价。
目前，我国已建立了较完整的织物阻燃性能测试方法和标准，其中包括垂直法、水平法、氧指数法、45°倾斜法烟浓度法等。
在热防护服阻燃性能测试中，我国借鉴国外同类标准，采用垂直法进行测试和评价，即测定织物续燃时间、阴燃时间和损毁长度等指标。
同时,我国还制订了《热防护织物防热性能、抗熔融金属冲击性能的测定》国家标准。
热防护服防热性能的探究
热防护服防热性能的探究热防护服是一种专门用于在高温环境下工作或工作的人员穿着的特殊防护服。
热防护服具有耐高温、防火、防热等特性，可以有效地保护人员免受高温环境的伤害。
热防护服的防热性能是其最重要的特点之一，对于不同材料和设计的热防护服来说，其防热性能也会存在差异。
本文将对热防护服的防热性能进行探究，以期为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
一、热防护服的防热性能指标热防护服的防热性能主要指其对高温环境下热传导、辐射热和对流热的阻挡能力。
一般来说，热防护服的防热性能可以通过以下指标来评价：1. 热传导系数：热传导系数是用来描述材料传热性能的一个物理量，它越小代表材料的绝缘性能越好，对高温的阻隔能力越强。
2. 耐热温度：热防护服能够耐受的高温温度是评价其耐高温能力的重要指标。
3. 防火性能：热防护服的防火性能是指其在高温下的防火阻燃能力，能否有效保护穿着者的安全。
4. 对紫外线和电磁波的阻挡能力：在一些特殊环境下，紫外线和电磁波的辐射对人体也会产生危害，因此热防护服的防紫外线和防电磁波性能也是需要考虑的。
以上指标可以综合评价一款热防护服的防热性能，对于不同工作环境和使用需求，这些指标的重要性也会有所不同。
热防护服的防热性能与所选用的防热材料密切相关。
目前市面上常见的热防护服材料主要包括以下几种：1. 耐高温纤维：如防火纤维、防火皮革等，这些材料具有较好的耐高温性能，能够有效地阻挡高温辐射和热传导，是制作耐高温热防护服的主要材料之一。
2. 陶瓷纤维：陶瓷纤维是一种轻质、耐高温、绝缘性能良好的新型热防护材料，广泛应用于航天航空、冶金、电力等高温工业领域，并且逐渐在热防护服领域得到应用。
3. 金属玻璃纤维：金属玻璃纤维具有优异的耐高温性能和高强度，可用于制作特殊工作环境下的热防护服。
除了以上常见的防热材料外，还有一些复合材料和功能材料也被应用于热防护服的制作中，以提升其防热性能和舒适性能。
选择合适的防热材料对于提高热防护服的防热性能至关重要。
消防服用国产新型织物的热防护性能研究
防 护性能
TP P
来衡量 消防服织物 的
。
态 为润 湿 状 态
润 湿状 态
1
1
。
根 据 式 (2 )
。
，
计算
同时测 试 热 防 护性 能
TP P
。
整 体热 防 护 水 平
的含水率
同时 织 物 含水
％ 50 ％
、 、
实验 按 照
采用 美国
T PP
一
NFPA l 97 l
标 准进 行
，
率 为润 湿状 态 l 含 水率 的 7 5
25 ％时 2
、
3
3
．
结 果 与讨 论
1
C S I 公
司生产的型号为
。
，
其 润 湿 状 态 分 别 为润 湿 状态
3
、
各 层 织 物 的 基础 性 能
外 层织物 基 础性能测 试结果 见
026
热 防 护性 能 测 试 仪
实验 时
m
。
．
润湿状态
润湿 状 态 4
，
。
计算 出
总 热 流量 为
(2 0 ± 0 1 )
引 理 孙 抖 历
20
18
趋 势 是 增大 的 原 因 在 于 织 物 润 湿后
。
两 项影 响 因 素 分 析 与 T P 的相关性
．
P
值与 C l o 值
在抵 抗 热 对 流 与热 辐 射 时 水 分蒸 发 会
带走大量 的热
，
。
C lo
值 与隔热 层密度在
，
醛
10 8
1
使温 度上升速率减
。
热湿舒适性防火服的研究进展及展望
热湿舒适性防火服的研究进展及展望热湿舒适性防火服是一种特殊的防护服，用于保护人们免受火灾等高温环境中的伤害。
在过去的几十年里，研究人员对热湿舒适性防火服进行了广泛的研究，并取得了一些重要的进展。
这些进展包括材料的改良、设计的改进以及人体适应性的研究等方面。
材料的改良是提高热湿舒适性防火服性能的重要途径之一。
研究人员通过改变防火服的材料成分和结构，以提高其热传导性能和透气性能。
一些新型的防火服材料具有较高的热阻和较好的透气性能，能够在高温环境中保持人体的舒适度。
一些研究还注重提高防火服的抗水性能，以保持其防护功能。
设计的改进也是研究热湿舒适性防火服的重要方向之一。
传统的防火服在设计上存在一些不足之处，如不合理的口袋设计、过大的尺寸和缺乏人体工程学的考虑等。
为了提高防火服的使用舒适度，研究人员通过改进设计，如增加通风口、优化口袋位置和尺寸等，来提高防火服的舒适性。
一些研究还尝试使用智能材料和传感器等技术，以实现防火服的自适应调节，自动感知人体的需求并进行相应的调节。
人体适应性的研究对于提高热湿舒适性防火服的性能也是至关重要的。
研究人员通过对人体在高温环境中的生理反应的观察和测量，了解人体对高温环境的适应能力，并通过研究人体与防火服的耦合关系，优化防火服的设计和材料选择。
研究人员还通过对人体与防火服之间的热传递机理的研究，开发出相应的热湿舒适性评价指标，以评估防火服的性能。
展望未来，研究热湿舒适性防火服的重点将更加注重以下几个方面的研究。
研究人员将继续改进防火服材料的性能，以提高其热阻、透气性和抗水性能，并探索新型材料的应用。
研究人员将注重改进防火服的设计，以提高其使用舒适度和人体适应性。
随着智能材料和传感器技术的发展，防火服将更加智能化，能够自动感知人体的需求并进行相应的调节。
研究人员将继续深入研究人体与防火服之间的耦合关系和热传递机理，以提高防火服的性能和适应性。
热防护服防热性能的探究
热防护服防热性能的探究1. 引言1.1 背景介绍热防护服是一种能够有效防止高温热辐射和热传导的专用防护装备，广泛应用于冶金、石油、化工等高温工作环境。
随着工业技术的不断发展，人们对热防护服的防热性能提出了更高的要求。
在高温环境下，人体受到辐射、传导和对流的热辐射，一旦穿穿着的热防护服防热性能不佳，就会对工作者的生命安全和健康造成严重威胁。
近年来，随着科学技术的发展，热防护服的材料和结构不断创新，热传导性能、燃烧性能、耐热性能等方面得到了较大提高。
目前仍存在一些问题，如热防护服的舒适性、防护性能与透气性的矛盾等。
对热防护服的防热性能进行深入探究，进一步提高热防护服的性能，对工作人员的安全和健康具有重要意义。
本文旨在对热防护服的防热性能进行系统研究，探讨热防护服的材料与结构、热传导性能、燃烧性能、耐热性能及实际应用等方面，为热防护服的改进和性能提升提供参考。
1.2 研究目的本研究的目的是通过对热防护服的防热性能进行深入探究，从材料与结构、热传导性能、燃烧性能、耐热性能和实际应用等方面进行分析和研究。
我们旨在全面了解热防护服在面临高温环境时的表现，同时探讨如何改进热防护服的防热效果，提高其保护人体免受热源伤害的能力。
通过本研究，我们希望为热防护服的设计与生产提供科学依据，为热工作环境下工作者的安全提供更可靠的保障。
通过对热防护服的性能进行系统分析，我们也希望能够为未来热防护服的研究和开发提供参考，推动热防护服领域的发展，为广大工作人员提供更加安全、舒适的工作保护装备。
1.3 研究意义研究热防护服的防热性能具有重要的意义。
首先，热防护服是一种广泛用于高温环境下工作的防护装备，其防热性能直接关系到工作人员在高温环境下的安全与健康。
通过深入研究热防护服的防热性能，可以提高其对高温环境下热辐射、热传导等各种热危害的抵抗能力，从而更有效地保护工作人员免受高温环境对身体的伤害。
其次，随着工作环境的不断变化和人们对生活质量要求的提高，热防护服的研究和改进也具有促进相关技术进步和提升生活舒适度的意义。
新型耐高温服装的热防护性能测试仪
新型耐高温服装的热防护性能测试仪一、概述随着现代工业技术的不断发展，耐高温服装在冶金、航空航天、消防等高温环境下的应用日益广泛。
对新型耐高温服装的热防护性能进行准确、高效的测试，成为保障工作人员安全、提高生产效率的关键环节。
本文旨在介绍一种新型耐高温服装的热防护性能测试仪，该仪器采用先进的测试原理和技术手段，能够实现对耐高温服装的精确测量和评估。
该测试仪结合了热辐射、热对流和热传导等多种热传递方式，模拟真实高温环境下的热负荷条件，对耐高温服装进行全面、系统的测试。
可以获取服装在不同温度、不同时间下的热防护性能数据，为服装的设计、改进和生产提供科学依据。
该测试仪还具备操作简便、测试数据准确可靠、测试过程安全稳定等优点，能够满足不同类型、不同规格的耐高温服装测试需求。
通过使用该测试仪，可以有效提高耐高温服装的质量水平，为工作人员的安全健康提供有力保障。
1. 耐高温服装的重要性及应用领域随着现代工业技术的不断发展，高温环境下的工作场景日益增多，例如冶炼、焊接、陶瓷生产、玻璃制造等。
在这些高温作业环境中，工人的安全与健康至关重要。
耐高温服装作为保护工人免受高温伤害的重要装备，其性能和质量直接关系到工人的生命安全和生产效率。
耐高温服装不仅能够有效隔离高温环境对皮肤的灼伤，还能减少因高温引起的中暑、脱水等健康问题。
优质的耐高温服装还能提供良好的透气性和灵活性，确保工人在高温环境下能够舒适地工作，提高工作效率。
耐高温服装已广泛应用于冶金、电力、化工、航天等多个领域。
在这些领域中，耐高温服装不仅是工人安全防护的必备装备，也是保障生产顺利进行的关键因素。
对耐高温服装的热防护性能进行准确、高效的测试，具有非常重要的现实意义和应用价值。
目前市场上的耐高温服装种类繁多，质量参差不齐。
为了确保工人的安全和生产的顺利进行，开发一种新型耐高温服装的热防护性能测试仪显得尤为重要。
这种测试仪能够对不同材料、不同结构的耐高温服装进行热防护性能的全面测试，为工人提供安全可靠的防护装备，同时也为耐高温服装的生产和研发提供有力的技术支持。
热防护服装性能测试与评价
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研究现状
·国内
在该方面开展了广泛的研究，并制定了相应的标准和方法。 研究前期着重于热防护服阻燃性能的测试与评价，目前我国 已经建立了较完整的织物阻燃性能测试方法与标准。 测试方法与标准：垂直法、水平法、氧指数法、45°倾斜法、 烟浓度法
然而TPP并没有将织物的蓄热性能考虑在内，2008年ASTM机构重新定义 了热性能评估（TPE)和(RHI)2个指标，具体如下表：
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织物与服装防护性能测试方法
·2 NFPA 1971 建筑结构防火用防护装备
NFPA 1971是ASTM D 4108标准方法的一个修改版本，它们的测量原理大概相 同，主要差别为：
试样夹持装置：将试样夹持并垂直放置于辐射热源前。
铜片热流计：放置在试样后用于测定透过试样的热流量，并将其转化为
电压输出。
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织物与服装防护性能测试方法
绘图记录仪：绘出铜片热流计的温度随热辐射作用时间的变化曲线。 大规模
·4 服装热防护性能”火人“测试方法
目前主要有三种”火人“测试系统： 杜邦公司的Thermo-Man假人 北卡州立大学PyroMan"火人" 加拿大阿尔伯特大学的"火人"
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织物与服装防护性能测试方法
试验仪器：
辐射热源装置，热源预热屏蔽装置，试样夹持装置，铜片热 流计，绘图记录仪。
热释电传感器在火灾探测中的应用及选择要点
火灾探测的重要性
01
火灾探测系统是预防火灾事故的重要手段，能够及时
发现火源并采取相应措施，减少火灾造成的损失。
02
火灾探测系统能够提高建筑物内人员的安全保障，及
时疏散人群，降低人员伤亡。
03
火灾探测系统能够减少火灾对建筑物本身造成的损害
，保护财产安全。
热释电传感器在火灾探测中的优势
01
热释电传感器具有高灵敏度，能够快速响应火灾产 生的烟雾和热量，及时发出报警信号。
稳定性
稳定性是指传感器在长时间使用过程中保持性能不变的能力。选择稳定性好的热释电传感器能够保证传感器在 使用过程中的可靠性，降低故障率。
在选择热释电传感器时，应考虑其工作温度、湿度、压力等环境因素对稳定性的影响，以确保传感器在各种环 境条件下都能保持稳定的性能。
可靠性
可靠性是指传感器在规定时间内完成规定功能的能力。选择可靠性高的热释电传感器能够保证其在火灾探测中的稳定性和准 确性。
在选择热释电传感器时，应考虑其防护等级、防尘、防水等功能，以确保传感器能够适应各种环境条 件，不受外界因素干扰。
04
热释电传感器的未来发展
ห้องสมุดไป่ตู้
技术创新
新型热释电材料研
发
探索和开发具有更高热释电系数 和稳定性的新型热释电材料，以 提高传感器的灵敏度和可靠性。
微型化与集成化
通过微纳加工技术实现热释电传 感器的微型化和集成化，使其能 够应用于更广泛的领域和场景。
热释电传感器在火灾探测 中的应用及选择要点
汇报人：可编辑 2024-01-06
目录
• 热释电传感器简介 • 热释电传感器在火灾探测中的应用 • 热释电传感器的选择要点 • 热释电传感器的未来发展
消防服热防护性能测试原理和方法分析
标准集团（香港）有限公司
Standard International Group(HK) Limited
标准集团（香港）有限公司
消防服热防护性能测试原理和方法分析 消防服热防护性能测试研究主要目的是为了研究其阻燃性能，从而评估在救灾现场消防服热防护服能够起到多大对人体保护的作用，由于消防救灾是一个特定的行业，他们特殊的工作环境必然要求其采用的设备满足环境的和安全的要求。
织物的热防护性能 TPP 值是织物对热辐射和热对流综合作用的热防护能力 ,它可以直接反映试样的热防护性能.这种测试方法是将试样水平放置在特定的热源上面 ,在规定距离内 ,热源以 2 种不同的传热形式(热对流和热辐射)出现 ,置于试样另一侧的铜片热流计可测量试样背面的温度 ,用试样后面的铜片热流计测量其温升曲线 ,与 Stoll 标准曲线比较得到二级烧伤所需时间 t2 ,并与暴露热流量 q 相乘得到 TPP 值，其计算如式(1)所示. T PP= t2 ×q 式中:t2为引起 Ⅱ度烧伤所需要的时间,s; q 为系 防护性能 TPP 值.统设定的对流辐射热流量 ,kW/ m .
TPP 值越大 ,表示织物的热防护性能亦即隔热性能越好;反之,隔热性能越差. 此方法将材料的热防护性与人体的感受联系起来 ,能够较为客观地预测服装在应用中的实际效果 ,现己被列为通用的测试方法。
通过查资料可知，织物的热防护性能 TPP 值与织物的厚度 、面密度、透气率指标总体上存在着显著的回归:织物越厚重 ,所含纤维越多 ,热量越不易透过织物 , Ⅱ级烧伤时间越长;织物透气率与热防护性能 TPP 值之间具有明显的负相关性 ,即织物透气性愈好 ,织物越疏松 ,辐射热越容易直接透过织物. 织物的密度与织物的热防护性能之间没有明显的相关关系。
消防系统中的新一代温度传感监测技术
消防系统中的新一代温度传感监测技术摘要：在当前的消防报警控制系统中，对被探测区域温度的准确测量和有效控制是消防工作质量的根本保证。
探测器测量不准以及被动的探测控制方法等已经成为制约消防工作质量提高的瓶径问题。
当前国内智能化火灾探测技术滞后，无法及时发现火灾隐患行之有效的避免火灾的发生。
文中阐述了当前火灾探测系统存在的缺陷，从温度控制工艺的角度简单介绍了由测温电缆为探测器组成的新一代防火自动预警系统的优点及广泛的应用前景。
关键字：火灾隐患误报漏报温度测温电缆精确探测“防”“消”结合消防工作主要由“防”“消”两部分组成。
“防”指的是防火，及早发现并且及时抑制火灾隐患，防止火灾发生。
“消”指的是灭火，在火灾发生后，迅速有效地将火灾控制并扑灭。
“防消结合，预防为主”我国当前使用的消防报警控制系统主要由火灾探测系统和消防联动控制系统组成。
其探测控制原理源自日本20世纪70年代末80年代初期的探测联动控制技术，现在通称为“传统火灾自动报警系统”。
其主要目的是及早发现火灾事故隐患，发出报警信号，以提示值班人员采取相应的措施或启动联动控制系统以抑制火灾发生或扩大。
然而由于当前使用的“传统形式的火灾探测系统”智能化技术滞后，当这些火灾探测器工作时，火灾已处于初期甚至中后期阶段，且损失和灾害多数已经发生和形成，无法真实的实时的及早发现和分析并且杜绝初期的火灾事故隐患，故而难以实现其“预警”的目的与作用，从而出现了因“防”与“消”不能完美结合而导致火灾事故频频发生。
因此，如何在火灾隐患的潜伏期及时发现并控制火灾的形成，积极主动的、行之有效的从根本上杜绝火灾的发生，无疑是一个非常有意义的课题。
火灾自动报警控制系统的可靠性主要来源取决于传感器可靠、真实、实时、有效的测量。
可靠性是衡量消防探测报警系统质量的关键指标。
经过多年来火灾调查研究发现，绝大多数的火灾事故都是由于温度过高引起的，火灾形成发展的过程大致分为以下几个步骤：发热------阴燃------冒烟起火------火苗窜起------火势扩大蔓延------大火燃起形成火灾------爆炸从该过程分析，如果能够在火灾潜伏期温度缓慢的上升过程中就能即时发现火灾隐患并采取相应措施，无疑是最佳的防范时机。
热防护服装热湿传递模型研究及发展趋势
・
１２・ ５
纺 织学报
第３ ３卷
热 防护服 装备是 保 障 消 防员 、 温 作业 人 员 即使 接 高 近 热源也 不会被 酷热 、 火焰 、 蒸汽 等灼 伤 的有 效手段
ｇ ， Ｗ／ 分别为 新 陈 代 谢 产 热 与外 界 辐 射 热 ； ｑ（ ｍ ）
、
（ ） 别为人 体动 脉和 皮肤组 织温 度 。 ℃ 分 Ｐ ｎ ｅ 模 型假设 热 量 在 组 织 内传 导 是 线性 的 ， ｅｎｓ
ｑ ， （ ）＋ｒ
‘ ｄ
定 的 困难 ， 其缺 乏 湿 度 变化 的实 时测 量 。随 尤
摘 要
合 理 地 评 价 热 防 护 服 装 的 热 防 护 性 能 对减 少 消 防 员 的 皮 肤 烧 伤 具 有 重 要 意 义 。 回 顾 并 评 价 了 国 内 外 的
热 防 护服 装 的热 湿 传 递 模 型 研 究 现 状 ， 括 皮 肤 传 热 模 型 及 其 烧 伤 评 价 模 型 、 层 或 多 层 面 料 的一 维 和 二 维 热 湿 包 单 传 递 以及 整 体 服 装 的三 维 热 湿 传 递 模 型 等 ， 比较 分 析 了 这 些 模 型 的 应 用 缺 陷 ， 测 了热 防 护 服 装 热 湿 传 递 模 型 并 预 未 来 研 究 的发 展 趋 势 。热 湿 传 递 模 型 的研 究 不 仅 可 以 为 热 防 护 服 装 的使 用 提 供 科 学 的 理 论 指 导 以 减 少 皮 肤 烧 伤
ｓ ｆｔ ｅ ｅｏ ａｅｙ ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔａ ｄ ｐ ｂ ｉ ｅ ｕ ｉｙ ｐ ｅ ｅ ｔｏ ｎ ｎ ｕ ｌｃ ｓ ｃ ｒｔ ｒ ｖ ｎ ｉｎ．
Ｋ ｅ ｒ ｓ ｆｒ ｇ ｅ ；ｔ ｅ ｍａ ｒ ｔ ｃｉｅ ｃｏｈ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｉ ｅ ｆ ｈｔｒ ｈ ｒ ｌｐ ｏｅ ｔｖ ｌｔ ｉ ｇ；ｈ ａ ｎ ｏｓｕｒ ｒ ｎ ｆｒ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒｍ ｏ ｅ ｆ ｉ ｅ ｔａ ｄ ｍ ｉｔ ｅ ｔａ ｓｅ ； ｅ ｔｔａ ｓｅ ｄ ｌｏ ｓ ｉ ｓ ｉ ｕ ｎ ｋ ｎ； ｋｎ ｂ ｒ ｓ
消防员防护装备用织物的热防护性能研究
主 要 采用 Ｎｏ ｘ Ｐ ＩＫａ ｏ 、 ｅｍｅ 面料等 ， ｍｅ 、 Ｂ 、 ｎ ｘ ｋ ｒ ｌ 这也 是 在 国外 消 防员 防护 服装 常用 的 外层 面 料 ； 防水 透气层 复 合 在 隔 热 层 上 ， 要 是 Ｇｏｅｅ 主 ｒｔｘ加 １） 的芳 纶 、 （ （ ） Ｐ ｏｉｇＦ ａ ｒ ９ ５ ｒｌ Ｒ ｆｂ ｉ ８ ／ ２毡等 ； ｎ ｃ 舒适 层 为 Ｆ Ｖ １ ０ Ｐ。 Ｌ ２Ｐ
测 试 样 品 选 择 同 国 内产 品 。 ２ ３ 干 湿 不 同状 态 纺 织 材 料 的 选 择 ． 干湿 不 同状 态样 品 有 两组 ， 分 成 １ 个 样 品 ， 各 ６ 在 外 层 、 水 透 气 层 、 适 层 组 合 不 变 的 基 础 上 ， ～ ８ 防 舒 １
材料 的热 防护 性 与人 体 的感 受 联 系起 来 ， 能较 为客 观
品 ， １ Ｏ个 测 试 样 品 。 共 ８
各类 防护服 装产 品的性 能也越 来越 高 。消防员 穿着 的
灭 火 防 护 服 从 原 先 采 用 后 整 理 阻 燃 棉 布 ， 目前 普 遍 到
采用芳 香族 聚酰胺 纤维 面料 ； 结构 上从单 层 的结构 。 到
先 进 国 家 采 用 的 多 层 结 构 ； 能 上 从 原 先 单 一 的 阻 燃 功 性 能 ， 目前 具 有 阻 燃 、 水 、 气 等 多 功 能 。 国 内 于 到 防 透
２ ２ 国外 纺 织 材 料 的 选 择 ． 国外 消 防 员 灭 火 防 护 服 装 主 要 有 四 层 结 构 ， 层 外
２０ ０ ３年 Ｏ ｊ月 Ｏ １号 开始 实施 新 标 准《 防员 灭火 防护 消
服 》ＧＡ１ — ２ ０ ） （ ０ ０ ２ 。评 价 材 料 的 热 防 护 功 能 的 重 要 技 术 指 标 是 热 防 护 性 能 ＴＰ Ｐ测 试 （ Ｔ ｅｍａ Ｐ ｏｅｔ ｅ 即 ｈ ｒ ｌ ｒ ｔｃｉ ｖ Ｐ ｒｏｍａ ｃ ｓ） ｅｆｒ ｎ ｅＴｅｔ 。这 是 一 种 测 定 材 料 隔 热 性 能 的 实 验 室 方 法 ， 成 为 耐 热 服 装 主 要 的性 能 测 试 方 法 ， 将 已 它
热防护性能测试仪用于消防服性能研究
热防护性能测试仪用于消防服性能研究一、实验1、试样本文研究所采用的试样(如表1)均来自于消防服产品中普遍使用的织物品类，既有国外企业生产的间位芳纶Nomex和对位芳纶Kevlar(美国杜邦公司)、聚苯并咪唑(PBI)纤维(美国空气力学材料实验室，AFNL)的织物，也有国内企业研发的具有自主知识产权的间位芳纶New Star(烟台氨纶有限公司)、芳砜纶Tanlon(上海特氨纶纤维有限公司)等阻燃耐高温纤维的织物，如表l所示。
编号E1～E4的织物为间位芳纶与少量Kevlar、抗静电碳纤维混纺的织物(简称芳纶类织物)或纯间位芳纶织物，其中E1～E3织物采用的间位芳纶是Nomex，E4织物采用纯间位芳纶New Star；编号Fl～F3的织物采用的是Tanlon(简称芳砜纶类织物)；编号Gl—G4的织物为国产阻燃棉织物(简称阻燃棉类织物)；编号H1、H2的织物为PBI与Kevlar等混纺的织物(简称PBI／芳纶类织物)。
2、实验方法国际上普遍使用TPP值评价织物的热防护性能，通过对织物表面导致人体二度烧伤所需热能的测定来评价织物的总体热防护性能¨J。
TPP值越高，织物的热防护性能越好。
本文实验按照NFPAl971标准进行，采用美国CSI公司生产的TPP-026型号热防护性能测试仪。
实验时总热流量设定为8．4 J／(cm2·s)，试样大小为150 mm×150 mm。
实验时将试样水平放置在设定热流量的热源上面，在规定的距离内，热源由热对流和热辐射两种不同形式发热，其中50％为热对流，50％为热辐射。
置于试样后的量热计温度值随热源作用的时间而变化，从而测量出造成人体皮肤二度烧伤所需要的时间，并以此评价服装的相对热防护能力。
实验中采用计算机数据采集软件程序精确记录铜制校准热量计的温度七升。
将温度上升的速率，或者沿时间轴的温度下降速率与热量计常数相结合进行热流量的计算。
rrPP值即为施加的热流量和已记录的基于二度烧伤所需耐热时间的乘积。
消防服用多层织物的热防护性能测试实验方法
消防服用多层织物的热防护性能测试实验方法一、TPP实验结果各组试样的TPP值集中在40～50之间，最高的TPP值达到了51．9，最低的TPP值也达到了43．2，符合GAl0-2002中对阻燃消防服整体热防护性能的TPP值≥28的规定标准。
隔热层的TPP值在各层面料中最大，可见，隔热层对多层织物的综合热防护性能起到了重要作用。
三维阻燃间隔织物的TPP值高于Nomex 毡和Kermel毡，且透湿性能良好H4]，若用此种织物替代传统的消防服防水透气层和隔热层，同样应能达到很好的综合热防护效果，且三维阻燃间隔织物的重量轻于传统消防服中防水透气层和隔热层组合的重量，有助于减轻消防服的整体重量，减少消防员负荷。
芳砜纶织物与国外高性能阻燃纤维织物相比，其热防护性能相当于NomexⅢA织物，优于Kermel织物。
另外，从表7可以看出，多层织物组合的综合TPP值并不等于各层织物TPP值的简单相加，而是大于或小于各层织物的TPP值之和。
热防护性能最高的多层织物组合是第15组织物，即芳砜纶、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布，TPP值达到了51．9；其次是第5组织物，即NomexlllA、三维阻燃问隔织物和阻燃棉布，TPP值达到了50．7。
二、TPP实验结果分析1、Stoll&Chinanta曲线是Stoll和Chinanta两位研究者在大量动物皮肤烧伤实验基础上，将动物皮肤达到二级烧伤所需时间转换成铜片热流计温度上升值，绘制出的皮肤二级烧伤时间与铜片热流计温度上升值之间的关系曲线，织物燃烧曲线与Stoll&Chinanta曲线交点的横坐标即为达到二级烧伤时间。
由图1可以看出，第1 5组织物达到二级烧伤时间为25．8秒，第5组织物达到二级烧伤时间为25．2秒。
虽然仅相差0．7秒，但对火场中的消防员来说意义重大。
因为火场中的情况危急，即使是0．4秒、0．5秒的延迟，也足以保护消防员，增加消防员不被烧伤的机率。
2、第15组和第5组织物组合均是采用三维阻燃间隔织物代替传统防水透气层和隔热层，取得了较好的热防护效果，这主要与三维阻燃间隔织物的结构和成分有关。
国际常用热防护服热防护性能测试方法
国际常用热防护服热防护性能测试方法热防护服性能测试的方法是将垂直放置在特定的辐射热源面前的，在一定的距离之内，热源对试样进行热辐射，用试样后面的铜管量热计测量出造成人体皮肤二度烧伤所需要的时间，并且计算出一定时间以及暴露条件下的总热量RPP。
当这个RPP值越大的时候，那么表示防护服的防热辐射性能越好，如果相反的情况，那么说明了防热辐射的能力差。
这个实验的方法是需要用一起来完成的，主要有辐射热源装置热源预热屏蔽装置试样夹持装置铜管量热计和绘图记录仪组成，辐射热源装置由五根500W的红外石英管作为辐射热源,垂直地对试样进行热辐射。
热源的话是辐射热量是由调压变压器控制的，通过电压的改变，使得石英管辐射出规定的热流量为0.5cal/(cm2・s)或2.0cal/(cm2・s)。
那么忧郁红外石英管需要时间才能达到恒定的辐射热流量，做预热的过程当中，试样不应该受到辐射，应该和热源之间设置预热的屏蔽装置，为的是防止过早的受到热辐射。
这样就可以让试验的结果更加的准确了。
试样夹持装置将试样夹持并垂直放置于辐射热源前。
它由两块中间开有长方形孔的金属板组成。
放置在试样后的铜管量热计用于测定透过试样的热流量,并将量热计的温度转换为电压输出,在记录仪中绘出输出电压(量热计的温度)随热辐射时间的变化曲线。
在实际试验中,首先剪取尺寸为22.86cm×10.16cm的五块试样,并在标准大气下调湿,然后将试样放入试样夹持装置内,保持试样夹持平整,并将其放入试验仪中。
然后将电源打开，将调压的变压器输出电压调到规定的电压，保证红外石英管可以是受到规定的辐射热量。
当红外石英预热60秒之后，将热源屏蔽的装置去除，使得试样可以垂直的暴露在规定的热辐射下，同时就要将记录仪打开。
这样的暴露需要30秒，然后将电源和记录仪关掉，将预热屏蔽装置放上，取下铜管量热计并冷却,试验完毕。
只有温度热量下降到33摄氏度的时候，才能重新进行一次实验。
火灾应急救援服装性能的评价方法比较
较 好 的 隔热 防护 性 能
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在 2 1 k W ／m 2 热 辐 射 作 用 下
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防护服 装传 热 及 皮 肤 烧 伤 评 估 组 成 图 (S l o Il 方 法 )
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2008 年第 5 期
中 国 个体 防 护 装 备
检验 与测试 技 术
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消防服热防护性能检测用热传感器的研究
摘
要： 叙述 了消防服 热防护性 能检 测对热传感器的具体要 求 ， 四种应 用在 该领域 的热传感 器进行 了比较 对
和 分析 ， 述 其 性 能 和 特 点 。 概
关键词 ： 热传 感器 ， 防护性 ， 热 消防服 ， 检测 ， 电偶 热 中图分类号 ：Ｎ ０ 、２ ． Ｔ １ １９ ３９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０４— ０ ３ ２０ ）２—０４ ０ １０ ７ ９ （０ ７ １ ０ １— ４
收稿 日 ： ０ — ３ ２ 期 ２ ７ ０ —９ ０
（） ３ 热传感器输 出信号必须清楚 ， 不受外界光
磁 的干 扰 ， 以很 准确 地转换 为 皮肤烧 伤模 型 。 可 （） ４ 对数 据 采 集 热 传 感 器 必 须 快 速 反 应 。 热
一
作者简介 ： 顾娟 ， ， ８ 年生 ， 女 １ １ ９ 在读硕士研究生 。主要研究 消
器表面。热电偶 导线采用 ３ Ｇ型号 的导线 ， ０ 这样 既满足测量要求 ， 可尽量减少热损失。热电偶连 也 有输 出导线 ， 位于绝热盒的后面。热流计的表面被 涂黑 ， 以模拟人体皮肤的辐射系数。
２２ 绝热 铜片传 感器 ． 美 国北 卡 罗莱 纳 州 大学 材 料 防护 和舒 适研 究
量， 输入计算机系统计算 出导致的皮肤烧伤程度。
在模拟 人 的皮 肤 表 面 分 布着 １２个热 传 感 器 。改 ２ 变热 流量 和暴 露 时 间 ， 以模 拟 不 同的火 场 环 境 。 可
这些热传感器提供的信息， 对于暴露在火场环境下
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消防服热防护性能检测用热传感器的研究*顾娟(上海理工大学机械工程学院,上海,200093)胡兆燕钱锋(上海理工大学医疗器械学院,上海,200093)摘要:叙述了消防服热防护性能检测对热传感器的具体要求,对四种应用在该领域的热传感器进行了比较和分析,概述其性能和特点。
关键词:热传感器,热防护性,消防服,检测,热电偶中图分类号:TN101192319文献标识码:A文章编号:1004-7093(2007)12-0041-040引言消防队员要面对许多不同的热环境,有可能是很危险的高温环境。
这种环境可能会导致消防人员严重皮肤烧伤甚至危及生命。
研究表明,消防队员在高达4@104J/(m2#s)的热流量的环境下只能暴露很短的时间[1]。
保护消防队员的消防服须具有良好的热防护性能,消防服的热防护性能需经过相关检测。
目前,国外已经成功研制开发了整体消防服热防护性能检测系统。
本文叙述了消防服热防护性能检测对热传感器的具体要求,对四种应用在该领域的热传感器进行了比较和分析,概述其性能和特点。
1热传感器的要求消防服热防护性能检测系统可配置多种热传感器。
热传感器的一个关键在于预测暴露在火场环境下的人体皮肤组织的烧伤程度。
美国北卡罗莱纳州大学已经成功开发了评价人体皮肤组织烧伤程度的实验装置系统。
一个模拟人身着热防护服暴露在火场环境下,测量其皮肤表面的热流*基金项目:上海市重点学科建设资助项目(p0502);上海市教委科研项目(05EZ56)收稿日期:2007-03-29作者简介:顾娟,女,1981年生,在读硕士研究生。
主要研究消防服热防护性能的检测方法。
量,输入计算机系统计算出导致的皮肤烧伤程度。
在模拟人的皮肤表面分布着122个热传感器。
改变热流量和暴露时间,可以模拟不同的火场环境。
这些热传感器提供的信息,对于暴露在火场环境下的整体防护服的热防护性能的评价非常重要。
消防人员要面临不同的热环境,可能导致不同程度的烧伤甚至死亡,所以在不同的热流量环境下准确测量热流量是非常重要的[2]。
皮肤的烧伤程度主要是由皮肤表面的热流量强度和暴露时间决定的[3]。
因此,在预测皮肤烧伤时,准确测量皮肤表面的热流量相当重要。
热流量的读数是由热源以及传感器的热导率和表面温度决定的。
因此,热传感器的选择很重要,不合适的热传感器可能导致错误的结果。
为了评价不同热传感器的性能,有必要做工程设计分析。
包括美国军方和杜邦公司共同研制的高温及高热环境中热防护织物热防护性能检测方法即TPP检测、模拟人的检测,作为评价织物整体热防护性能的工具,热传感器都有一定的应用市场。
消防服热防护性能检测系统对热传感器一般有如下要求[1]:(1)热传感器必须轻巧方便,可用于重复性实验。
(2)热传感器必须非常准确,可以同时测量热对流和热辐射,测量范围为0~1.05@105J/(m2#s)。
(3)热传感器输出信号必须清楚,不受外界光磁的干扰,可以很准确地转换为皮肤烧伤模型。
(4)对数据采集热传感器必须快速反应。
热)41)传感器灵敏度必须相当高,即使是传感器的热量泄漏或在传感器内部的热滞留,微小的变化也能检测出来。
传感器的设计应尽量减小在重复性实验中热能的滞留,热滞留会导致测量的不准确性,特别是在高热流量条件下。
2 热传感器的比较表面热流量测量装置的多样性使得热传感器的选择多样化,包括热电堆式传感器,金属片式或热量式热流计,薄膜式传感器,薄板式传感器和悬空片热电偶传感器[4]。
到目前为止,对于模拟皮肤热传感器的类型和使用并没有完整的标准体系。
根据应用仪器要求,实验中选取了4种不同的热传感器进行比较。
由于TPP 检测的可靠性和长期的使用经验,所以我们选取TPP 铜片热流计传感器作为其他三种传感器的参考。
以下简介所选热传感器。
211 TPP 铜片热流计传感器在消防服的热防护性能检测中TPP 铜片热流计传感器(图1)被广泛运用。
它可靠性好,传热性能也很好。
该传感器是由一个直径4c m 、厚0.16c m 的圆铜片组成。
厚度的选择基于当暴露在同一热流环境下,传感器的温升与皮肤组织的温升相似。
传感器的厚度决定了铜片的质量,对于给定热流量铜片的质量又决定了铜片的温升。
图1 T PP 铜片式热流计传感器研究表明[1],在暴露同一热环境下,0.16c m厚的热传感器与人体皮肤温升相似,这是非常重要的。
因为为了在热源和接收器之间获得相同的温差,传感器就相当于皮肤。
传感器铜片直径的选择决定于测试样本的大小,所以实际应用中结构略有不同。
直径的选择也需考虑通过织物的热传递。
传感器的接触面积比试样小,为了防止样本被冷却,整个铜片安装在绝热盒中。
4个J 型热电偶安装在铜片上,1个在中心位置,四周均匀分布3个(即120b 的间隔),这样传感器可以感应出铜片的任何温度变化。
热电偶平行排列,取4个热电偶的电压平均值。
热电偶的定位是为了覆盖整个传感器表面。
热电偶导线采用30G 型号的导线,这样既满足测量要求,也可尽量减少热损失。
热电偶连有输出导线,位于绝热盒的后面。
热流计的表面被涂黑,以模拟人体皮肤的辐射系数。
212 绝热铜片传感器美国北卡罗莱纳州大学材料防护和舒适研究中心开发了绝热铜片传感器(图2)。
这种绝热铜片传感器有一个薄铜片,直径1.27c m,厚0.15c m ,被一个薄的铜环径向包围。
为了减小绝热铜片传感器的热损失,铜片和铜环放在绝热盒中。
在铜片表面,存在一个绝热空气层。
在铜片的上面有一个T 型的热电偶,整个组合都在绝热盒中。
这种传感器的主要优点是简单,体积小,操作方便,相当牢固,可以测量热泄露。
图2 绝热铜片传感器热电偶与绝热铜片的固定符合美国材料实验标准(ASTMD4108-87)的要求,在铜片的后表面绝热盒上钻一个直径1.19mm 的孔,孔深1.02mm,底面平整,安装一个30G 型号导线的T 型热电偶,通过18G 型号导线固定铜片位置。
由于插入的18G 型号导线的压力使铜片和热电偶之间接触更紧密。
正常连线后,把一根3.18mm 长的热收缩管套在热电偶导线上,起保护作用。
利用三个钉子把铜片和铜环固定在绝热盒中。
尽量减小铜片和铜环的接触面积以便减少铜片损失的热能。
整个结构通过螺母、锁紧垫圈固定。
传感器的前表面涂0.025~0.038mm 厚的低光、高温度的黑搪瓷,目)42)的是保护表面并且提高辐射系数接近1.0。
外壳层保护绝热盒并且固定铜片,外壳表面是由热固性塑料构成,用来模拟人体皮肤,与下面介绍的嵌入式热电偶传感器一样。
表1是TPP 铜片热流计传感器与绝热铜片传感器各参数的比较。
表1 TPP 铜片热流计传感器与绝热铜片传感器各参数的比较传感器类型质 量/g 面 积/c m 2辐射系数厚度因子传热系数/J #c m -2#s -1#K -1比热容/J #kg -1#K -1T PP 铜片热流计传感器17.8912.560.95--0.39@103绝热铜片传感器1.310.990.951.040.0150.39@103213 嵌入式热电偶传感器这种传感器将T 型热电偶放置距热固性塑料前表面0.127mm 的位置,传感器的厚度必须大于0.635c m,这样后面的温度条件不会影响前表面的测量结果。
这种传感器是由热固性塑料构成,铸模成一个小型的固体圆柱片,这种塑料必须有与未烧伤的皮肤相似的热惰性。
在这种嵌入式热电偶传感器中,热电偶的触头的精确定位是非常重要的,因为皮肤烧伤程度与皮肤结构的深度有关。
嵌入式热电偶传感器如图3所示。
图3 嵌入式热电偶传感器214 表面热电偶传感器热电偶安放在表面的传感器是皮肤模拟热流计传感器,其壳体由一种包括钙、铝、硅的石棉纤维和粘合剂的无机混合物构成(图4),其材料的热性能和物理性能相当于人体皮肤,有些性能并非与表皮和真皮层完全吻合,如表2所示。
一个T 型热电偶安装在传感器的表面。
传感器的中心轴有孔,让热电偶导线插入传感器内部,图4 表面热电偶传感器表2 无机混合物与人体皮肤性能比较性 能人 体 皮 肤表 皮真 皮无机混合物导热系数/J #c m -1#s -1#e -10.225@10-20.523@10-20.97@10-2密度/kg #m-3120012001877比热容/J #kg-1#K-1359832221205利用苯酚胶粘剂将热电偶导线固定在表面。
这种胶粘剂可以在370e 高温下短期工作,使得传感器能够暴露在高温火场中。
这种传感器长32mm,直径19c m,长度的选择是由于方便,因为该无机物来自32mm 厚的板,直径的选择是为了让固定在表面的热电偶有足够大的表面积,有助于减小连接处的热损失。
3 分析讨论在消防服等热防护性能的检测中,绝热铜片传感器是最可靠的多功能热传感器。
实验表明[1]绝热铜片传感器的读数最稳定,反应迅速,重复性最好,测试范围最大,与TPP 铜片热流计传感器相似。
同时,这种传感器体积较TPP 传感器小,它所占空间相对TPP 铜片热流计小得多,它还有一个优点就是质量(1.3g )比TPP 铜片热流计传感器(17.9g)小得多,这是很重要的,因为质量小热损失少,有助于减少热传感器与测试样本的间隙。
据分析[1],在热流量为8.4@104J/(m 2#s)的高热环境下,上述的后两种传感器的平均反应速度比绝热铜片传感器要慢,表面热电偶传感器尤其明显。
这可能是由于热电偶触头在绝热材料的里面,这样使得一些辐射能在传感器表面流失。
嵌入式热电偶传感器的测量结果个体差异较大,可能是由于热电偶触头的位置不一致而引起的差异。
)43)表34种传感器的比较传感器类型结构说明优/缺点TPP铜片热流计传感器铜片热流计d s=4.0c m,L=0.16c m,d=4.0c m,b=0.16c mm=17.89g4个J型热电偶优点:-反应迅速,反应时间为0~3s;-持久耐用;-测量准确,误差不大于6%,重复性好;-可以较长时间暴露在高热流量的环境下;-误差小缺点:-未知的传感器热泄漏绝热铜片传感器铜片热流计d s=2.63c m,L=2.66c m,d=1.27c m,b=0.15c mm=1.31g1个T型热电偶优点:-反应迅速,反应时间为0~3s;-持久耐用;-测量准确,误差不大于4%,重复性好;-暴露时间长;-误差小;-可知的传感器热泄漏嵌入式热电偶传感器d s=2.6c m,L=2.7c m1个T型热电偶优点:-反应较快,反应时间为0~4s;-误差较小,误差不大于10%缺点:-耐用性差;-热电偶触头的定位不准确会引起误差,个体差异较大;-由于连续、多次的测试,塑料外壳会裂开表面热电偶传感器热电偶在传感器表面d s=1.9c m,L=3.2c m1个T型热电偶优点:-低热流量下反应迅速缺点:-高热流量环境反应较慢;-耐用性差;-暴露的热电偶易损坏注:ds)))热流计的直径,L)))热流计的长度;d、b、m)))热流计中铜片的直径、厚度和质量。