一种测试热阻的系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种测试热阻的系统及方法，涉及消防科学与技术领域，能够模拟高温热辐射环境中人体出汗状态，以测试到更加精确的热防护服的热阻。该方法包括启动加热器；当加热器达到预设热辐射功率后，启动人体出汗模拟系统；当人体出汗模拟系统达到预设人体皮肤出汗状态时，加热热防护服；在热防护服达到热平衡状态后通过热电偶测量系统测量热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度，并通过热流密度计测量热防护服舒适层的热流密度；最后通过数据采集系统根据预设热辐射功率、外层的外表面温度与舒适层的内表面温度、热流密度，得到热防护服的热阻。本发明专利技术实施例提供的技术方案适用于测试热防护服热阻的过程中。

A system and method for testing thermal resistance

The present invention provides a system and method for testing thermal resistance, which involves the field of fire science and technology, and can simulate the perspiration state of the human body in a high temperature thermal radiation environment to test the thermal resistance of more accurate thermal protective clothing. This method includes the starting heater; when the heater reaches the preset heat radiation power, the human body sweating simulation system is started. When the human body sweating simulation system reaches the perspiration state of the human body, the thermal protective clothing is heated, and the outer layer of the thermal protective clothing is measured by the thermocouple measurement system after the thermal protective clothing reaches the state of heat balance. The surface temperature and the inner surface temperature of the comfort layer are measured, and the heat flux density of the comfort layer of the thermal protective clothing is measured by the heat flow densitometer. Finally, the thermal resistance of the thermal protective clothing is obtained by the data acquisition system, according to the preset heat radiation power, the outer surface temperature of the outer layer and the inner surface temperature and the heat flux of the comfort layer. The technical proposal provided by the embodiment of the invention is suitable for testing thermal resistance of thermal protective clothing.

【技术实现步骤摘要】
一种测试热阻的系统及方法
本专利技术涉及消防科学与
，尤其涉及一种测试热阻的系统及方法。
技术介绍
无论是救火还是其他高温危险性工作，高强度的热辐射都对工作人员的生命安全造成了严重威胁。热防护服是高温热辐射环境下工作人员生命安全的重要保障之一，因此准确评估热防护服的热防护性能，以保障高温热辐射环境下工作人员免受热辐射的危害，也成为火灾应急装备领域的重要研究方向。通常情况下，热防护服的热阻(thermalinsulation)表征其对传热的阻碍能力，是热舒适评价和极端温度热安全评价中重要的物性参数。因此评估热防护服的热防护性能，主要是测试其热阻。现有技术中，可以通过模拟高温热辐射环境中，外部热量透过热防护服到达人体皮肤的过程，进而对热防护服的热阻进行测试。但是这个过程并没有考虑实际情况下，在高温热辐射环境中人体皮肤通常会出汗而造成湿态情景，而对热防护服的热阻造成影响，因此其测试结果并不会十分准确。目前，还没有关于高温热辐射环境中热防护服处于人体出汗状态时，测试热防护服的热阻的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种测试热阻的系统及方法，通过模拟高温热辐射环境中，人体出汗状态时外部热量透过热防护服到达人体皮肤的过程，测试热防护服的热阻，测试环境更符合实际情况，测试结果更加准确。一方面，本专利技术实施例提供一种测试热阻的系统，所述系统包括加热器、辐射挡板、人体出汗模拟系统、热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统，热防护服置于所述加热器下方的第一指定距离处，所述热防护服的最外侧为外层，最内侧为舒适层；所述热防护服的外层面向所述加热器，所述加热器为所述热防护服提供热辐射；所述辐射挡板置于所述加热器与所述热防护服之间，用于间隔所述加热器与所述热防护服之间的热辐射；所述人体出汗模拟系统用于模拟人体皮肤出汗状态；所述热电偶测量系统用于测量所述热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度；所述热流密度计置于所述热防护服内表面下方的第二指定距离处，用于测量所述热防护服舒适层的热流密度；所述数据采集系统用于根据所述热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度、热流密度，得到所述热防护服的热阻。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统还包括空气层设置系统，所述热防护服外层与舒适层之间依次有防水透气层、隔热层，所述空气层设置系统用于在所述热防护服不同层之间设置空气层，以及控制所述空气层的厚度。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述人体出汗模拟系统包括超声波雾化器、绝热导管、热敏电阻、电加热温度系统，所述超声波雾化器用于产生雾化液滴，所述绝热导管用于传输雾化滴液，并从出口处喷出雾化滴液至所述热防护服内表面下方的第三指定距离处，所述雾化滴液的直径范围为0.5～5微米；所述热敏电阻用于测量所述绝热导管出口处雾化滴液的温度；所述电加热系统用于对所述绝热导管出口处雾化液滴进行加热，并通过内部比例-积分-微分PID控制器控制所述绝热导管出口处雾化滴液的温度在预设值上。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二指定距离为7毫米。第二方面，本专利技术实施例提供一种测试热阻的方法，适用于如上任一项所述的测试热阻的系统，所述方法包括：设置预设热辐射功率，并启动所述加热器；当所述加热器达到所述预设热辐射功率后第一指定时长时，启动人体出汗模拟系统；当所述人体出汗模拟系统达到预设人体皮肤出汗状态时，将所述热防护服暴露在所述加热器下进行加热，所述热防护服的最外侧为外层，最内侧为舒适层；加热第二指定时长后，监测所述热防护服是否达到热平衡状态；在所述热防护服达到热平衡状态后，通过所述热电偶测量系统测量所述热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度，并通过所述热流密度计测量所述热防护服舒适层的热流密度；所述数据采集系统根据所述预设热辐射功率、热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度、热流密度，得到所述热防护服的热阻。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热防护服外层与舒适层之间依次有防水透气层、隔热层，所述外层与所述防水透气层之间设置有空气层。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热防护服外层与舒适层之间依次有防水透气层、隔热层，所述防水透气层与所述隔热层之间设置有空气层。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述空气层的厚度灵活可变。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述启动人体出汗模拟系统包括：设置所述人体出汗模拟系统的绝热导管出口处雾化液体温度的预设值，并启动所述人体出汗模拟系统的电加热温度系统；则当所述人体出汗模拟系统达到预设人体皮肤出汗状态时，将所述热防护服暴露在所述加热器下进行加热，包括，当所述绝热导管出口处雾化液体的温度达到预设值后第四指定时长时，将所述热防护服暴露在所述加热器下进行加热。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述数据采集系统根据所述预设热辐射功率、热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度、热流密度，得到所述热防护服的热阻，包括：基于方程(1)计算所述热防护服的散热量，Ht＝HF-R1-C(1)；基于方程(2)计算所述热防护服的热阻，其中，Ht表示所述热防护服的散热量，HF表示所述预设热辐射功率，R1表示所述热防护服舒适层的热流密度，C表示所述热防护服舒适层内表面下方空气的换热值，IT表示所述热防护服的热阻，Tout表示所述热防护服外层的外表面温度，Tin表示所述热防护服舒适层的内表面温度。本专利技术实施例提供了一种测试热阻的系统及方法，加热器、辐射挡板、人体出汗模拟系统、热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统构成测试热阻的系统，通过人体出汗模拟系统模拟高温热辐射环境中，人体出汗状态，并由热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统测量计算热防护服热阻的相关参数，整个系统可以模拟高温热辐射环境中，人体出汗状态时外部热量透过热防护服到达人体皮肤的过程，通过本专利技术实施例提供的技术方案测试热防护服的热阻，测试环境更符合实际情况，测试结果更加准确。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种测试热阻的系统组成示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种测试热阻的方法流程图；图3是本专利技术实施例提供的另一种测试热阻的方法流程图。【具体实施方式】为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试热阻的系统，其特征在于，所述系统包括加热器、辐射挡板、人体出汗模拟系统、热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统，热防护服置于所述加热器下方的第一指定距离处，所述热防护服的最外侧为外层，最内侧为舒适层；所述热防护服的外层面向所述加热器，所述加热器为所述热防护服提供热辐射；所述辐射挡板置于所述加热器与所述热防护服之间，用于间隔所述加热器与所述热防护服之间的热辐射；所述人体出汗模拟系统用于模拟人体皮肤出汗状态；所述热电偶测量系统用于测量所述热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度；所述热流密度计置于所述热防护服内表面下方的第二指定距离处，用于测量所述热防护服舒适层的热流密度；所述数据采集系统用于根据所述热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度、热流密度，得到所述热防护服的热阻。

【技术特征摘要】
1.一种测试热阻的系统，其特征在于，所述系统包括加热器、辐射挡板、人体出汗模拟系统、热电偶测量系统、热流密度计以及数据采集系统，热防护服置于所述加热器下方的第一指定距离处，所述热防护服的最外侧为外层，最内侧为舒适层；所述热防护服的外层面向所述加热器，所述加热器为所述热防护服提供热辐射；所述辐射挡板置于所述加热器与所述热防护服之间，用于间隔所述加热器与所述热防护服之间的热辐射；所述人体出汗模拟系统用于模拟人体皮肤出汗状态；所述热电偶测量系统用于测量所述热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度；所述热流密度计置于所述热防护服内表面下方的第二指定距离处，用于测量所述热防护服舒适层的热流密度；所述数据采集系统用于根据所述热防护服外层的外表面温度与舒适层的内表面温度、热流密度，得到所述热防护服的热阻。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括空气层设置系统，所述热防护服外层与舒适层之间依次有防水透气层、隔热层，所述空气层设置系统用于在所述热防护服不同层之间设置空气层，以及控制所述空气层的厚度。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述人体出汗模拟系统包括超声波雾化器、绝热导管、热敏电阻、电加热温度系统，所述超声波雾化器用于产生雾化液滴，所述绝热导管用于传输雾化滴液，并从出口处喷出雾化滴液至所述热防护服内表面下方的第三指定距离处，所述雾化滴液的直径范围为0.5～5微米；所述热敏电阻用于测量所述绝热导管出口处雾化滴液的温度；所述电加热系统用于对所述绝热导管出口处雾化液滴进行加热，并通过内部比例-积分-微分PID控制器控制所述绝热导管出口处雾化滴液的温度在预设值上。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二指定距离为7毫米。5.一种测试热阻的方法，适用于权利要求1至4任一项所述的测试热阻的系统，其特征在于，所述方法包括：设置预设热辐射功率，并启动所述加热器；当所述加热器达到所述预设热辐射功率后第一指定时长时，启动人体出汗模拟系统；当所述人体出汗模拟系统达到预设人体皮肤出汗状态时，将所述热防护服暴露...

【专利技术属性】
技术研发人员：付明，翁文国，袁宏永，陈涛，王道亮，
申请(专利权)人：清华大学合肥公共安全研究院，北京辰安科技股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34