高温下防护服热阻和湿阻的暖体假人实验

热阻和湿阻是服装热性能的2个主要参数。暖体假人实验是测量热阻和湿阻最常用和最准确的方法之一。目前对热阻和湿阻的实验研究还只是在常温和低温下进行的。该文利用暖体假人"NEWTON"进行实验研究,先后分别测量了2套防护服在室温和高温下的热阻和湿阻。结果表明:高温下并联法计算得到的防护服总热阻比串联法计算得到的小;高温下防护服的总热阻比室温下的大幅减少,两者之间的比值范围约30%~38%;高温下轻型防护服的湿阻比常温下的湿阻小;对重型防护服而言,高温下用质量法得到的湿阻比常温下的低,而用热量法得到的湿阻比常温下高。     

附加相变材料层的热防护服装传热数值模拟

火灾高温环境中,作业人员穿着防护服装可有效减小热压并提高着装舒适性.本文构建了模拟火灾环境下含相变材料的多层火灾安全防护服的传热模型,并利用热防护性能测试装置对模拟结果进行验证,计算与实验结果吻合良好.同时利用模型结果研究了防护性能与相变材料的熔点及相变层在服装层中的配置关系.研究发现与一般多层消防服相比,含相变材料层消防服在高温火灾环境下具有较好的防护性能,所选PCM的热物理属性,尤其是含PCM织物层在多层服装各层中的布置对服装防护人体皮肤烧伤性能影响较为显著.     

基于暖体假人实验的防刺服热阻和湿阻研究

为有效提高防护服装舒适性、降低人员体力消耗、加快人体防护装备研制与开发,开展了利用出汗暖体假人测量防刺服在不同环境下的热阻与湿阻特性的研究.根据国际标准,假人只适用于常温环境下服装的热阻和湿阻测量.对原有热阻模型进行修正,结合热电偶测量方法以及暖体假人测量技术,实现高温下防刺服热阻和湿阻测量.在温、湿度可控制的气候室内,设置不同环境工况,获得两套防刺服的热阻和湿阻特性,比较了不同防刺基板材料对防刺服热阻和湿阻的影响,以及防刺服不同部位热阻和湿阻的差异.实验结果表明,防刺服热阻随着温度升高而降低;而湿阻随着环境温度升高而增大,随着湿度增加而减少.      

织物非稳态导热性能的测试方法

采用非稳态测试方法对织物导热性能参数进行测量,克服了稳态测试方法存在的测试时间长、精度低、对测试装置要求高等缺点.织物的导热系数、体积热容、热扩散系数的测试数据的离散系数小于7%,表明非稳态测试方法的实验结果具有良好的重现性.测试结果表明,该非稳态测量织物的方法应控制热流密度在300w/m2以下,测温点处温度变化较小(一般为2～4℃)的条件下进行.     

基于热传导方程模型对高温防护服装的设计研究

消防员在进行近火作业时所装备的防护服装通常由三层织物材料构成。文章基于热传导方程的模型,对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导模型进行研究。通过研究温度分布,运用偏微分方程、遗传算法计算得出隔热层的最优厚度,并且考虑各方面因素,对防护服的设计提供一个最优方案。     

高温作业专用服热传导模型建模与分析

基于傅里叶热传导定律构建恒定高温环境下防护服热传导模型,并采用有限差分法分析了不同时间温度分布特征;通过设置边界条件,引入遗传算法对单层织物材料厚度最优质进行求解;通过多目标回归方法实现多个织物层的最优厚度求解.研究结果可为高温作业专用服装设计提供参考.     

冷放空天然气火灾爆炸事故影响范围模拟

针对冷放空作业中的意外火灾、爆炸事故,许多研究单一从冲击波超压方面考虑伤害范围,一旦发生火灾,热辐射强度也非常强,研究不同影响因素下火灾的热辐射伤害范围十分必要。首先,分析放空压力6 MPa和放空速率20×10⁴m³/h时冷放空天然气火灾的热辐射影响范围和冲击波超压影响范围,然后,模拟不同放空速率和不同放空压力下热辐射的影响范围和冲击波超压的影响范围。结果表明,在模拟工况下,放空压力对热辐射强度影响更大,热辐射导致的轻伤距离最远达到269.72 m;在模拟工况下,放空速率对冲击波超压影响更大,冲击波导致轻伤的最远距离达到198.00 m。在实际工程中,控制放空压力和放空速率对减轻意外火灾爆炸事故的后果极为重要。     

基于图像处理技术的热防护服参数设定算法

对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导问题进行分析,建立热防护服各层厚度测量方法的数学模型。假定在皮肤外侧温度与时间关系的数据已知情况下,运用MATLAB软件,对皮肤温度与时间关系数据进行拟合,得到的拟合方程,绘制出整个传热模型过程的温度分布图;基于傅里叶定律和由能量守恒定律求得热平衡方程,计算出人体防热材料各层的最优厚度。该模型可作为高温坏境下测量热防护服各层厚度、预测人体热生理参数、评估舒适度和热传导实验的依据。     

柴油在受限空间火灾轰燃实验中的引燃特性

以酒精作为主燃料,改变酒精池火的直径和通风条件,进行火灾轰燃实验.通过对受限空间上部热烟气层平均温度、地面所接收到的热辐射通量和氧气体积分数的测试,分析引燃柴油的临界条件.结果表明,当受限空间氧气体积分数为20.4%时,若上部热烟气层平均温度高于364℃,地面接收到的热辐射高于4.38 kW/m~2,可以引燃柴油.当受限空间中氧气体积分数降低到18.5%时,引燃柴油所需的上部热烟气层平均温度临界值为390℃,地面接收到的热辐射临界值为6.65 kW/m~2.因此,一定的受限空间中,引燃柴油的氧气量、上部热烟气层平均温度和地面接收到的热辐射通量3个临界参数是互相制约的.     

界面热阻实验装置与碳纤维增强板胶接热阻研究

碳纤维增强板(CFRP)胶接结构是高精度固面反射器的重要组成部分,而热载荷是反射器在轨飞行的主要载荷,胶接部位的界面热阻对高精度固面反射器在轨运行状态的温度分布有重要影响.根据界面热阻测量原理,设计了一套可测量真空环境中不同温度下CFRP单片结构的热导率和胶接结构的界面热阻的实验装置.并且通过304不锈钢热导率的实验测量值与标准值的对比,验证了实验装置的准确性.通过对环氧树脂胶添加高热导材料,提高了它的热导率.实验中采用了3种添加剂:氮化硅(β-Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、石墨烯.实验结果表明,随着添加剂体积分数的增加,热导率也随之增大,进而可以强化胶接部位的传热,减小界面热阻.在其他条件一致的情况下,胶接件的界面热阻随温度的升高而减小.     

形状记忆智能织物系统热防护性能评价

为提升热防护服的防护性能，该研究基于形状记忆合金丝，开发了10种形状记忆织物，并构建适用于热防护服的温度响应型智能织物系统，探究相邻合金丝间距、形状记忆织物密度和芳纶纱线种类3个因素对形状记忆智能织物系统热防护性能的影响。结果表明：智能织物系统相较于传统热防护织物系统显著降低了织物内表层的温升速率，延长了温升12℃和温升24℃的时间。当合金丝间距为2 cm且使用芳纶1414织造的形状记忆织物纬密为20根/cm时，形状记忆智能织物系统的热防护性能最优。     

高压下碳纳米管阵列与金属接触热阻研究

碳纳米管具有很高的轴向热导率,近年来基于碳纳米管阵列的热界面材料得到了广泛的关注.但碳纳米管阵列与金属间的接触热阻较大,通常在10mm~2·K/W以上,限制了其实际应用.目前通过化学成键等方法可将其界面热阻降至0.6mm~2·K/W,但这些方法都需要牺牲碳纳米管耐高温的特点.为保证其耐高温特性,通过施加压力的方法降低了碳纳米管阵列与金属间的接触热阻.对于高度为800μm的碳纳米管阵列,当压力为1.49 MPa时,测量得到的碳纳米管阵列-Au界面接触热阻为1.90~3.51mm~2·K/W,接近化学成键法的结果并且远小于小压力作用下的热阻,这一结果为进一步减小碳纳米管的接触热阻提供了新的思路.     

基于元胞自动机的高温防护服厚度优化设计

高温防护服作为一种能保护人体免受高温伤害的防护装备,其设计方案是热学研究中的重点与热点.本文结合传热学理论建立了基于元胞自动机的仿真优化模型.使用循环遍历法求解得到高温防护服厚度参数的数值解.实验结果表明第Ⅱ层的最优厚度为10.3 mm,灵敏度分析结果显示第Ⅱ层厚度在最优厚度的基础上变化0.2 mm,人体皮肤表面温度变化幅度小于1℃,稳定性较好.     

采用叠片法的黄铜低温接触热阻测量

以往低温接触热阻测量研究主要集中于液氮温区及以上，77 K以下温区的固体接触热阻数据鲜有报道.基于RDK-408D2型二级G-M低温制冷机，采用叠片法测量不同粗糙度和螺栓转矩下黄铜样品在10～30 K温区的接触热阻，并讨论不同因素对接触热阻的影响程度.结果表明：该温区黄铜接触面接触热阻值在6.89×10^-4～1.86×10^-2 m²·W/K之间，接触面粗糙度越小、温度越高、螺栓转矩越大，接触热阻就越小，结论与常规定性认识相符.该低温实验数据能够为相关低温应用设计中的连接热阻计算提供一定支持.     

不同文蛤密度下冲氧与否对水质变化影响的比较研究

以文蛤密度为主要生态因子进行室内实验,研究不同文蛤密度下冲氧与否对水质变化影响。总设12个实验组:1-6组培养箱中的文蛤密度梯度设置为:0粒/m2,、50粒/m2、100粒/m2、200粒/m2、400粒/m2、800粒/m2,实验期间冲气培养;设与上述对应的7-12组,不冲气培养。结果表明:非冲气时水质变坏较早,密度大时水质变坏较早,文蛤不存在的对照组,非冲气的条件下水质随时间推移恶化同样明显。在水交换条件差的海域,文蛤养殖密度不得超过50粒/m2。     

基于保护平面热源法的防隔热材料热物性测量

提出了一种可同时测量材料热导率、热扩散率并同步估计接触热阻影响的保护平面热源法.首先,建立了能够评估接触热阻影响的热传导模型;其次,设计并搭建了用于实验验证的热物性测量装置,其中的核心部件测温探头采用了附着于陶瓷基底的刻蚀双螺旋铂金属丝结构,可同时实现加热及测温;最后,利用此装置对2种标准材料在常温及1,200,℃下的热物性进行了测量.测量结果表明,由于该方法能同时考虑接触热阻的影响,热导率及热扩散率的测量误差可分别控制在5%及10%以内.因此,考虑实际存在的接触热阻可以提高热物性测量的准确度;接触热阻会受试样与探头接触紧密程度的影响,并最终对热物性测量准确度造成影响,良性接触是保证热物性高精度测量的关键.     

变压器绝缘纸热阻特性的理论分析与实验研究

利用双热流计法设计实验,在同一温度下对不同厚度绝缘纸的热阻进行测量,得到关于单位面积热阻与厚度的关系,通过对实验数据的分析实现接触热阻和体热阻的分离,以求得该温度下绝缘纸的导热系数和接触热阻。由AFM表面微观形貌图对每个热流通道的接触分热阻建立锥截体模型,并选用Hertz弹性模型描述接触表面的弹性形变,再利用高斯分布求得表面凸起的接触概率,即可求得表面接触热阻的大小,实验结果表明,绝缘纸的平均导热系数为0. 069 8W/(m·K),绝缘纸与紫铜间面积接触热阻为0. 002 67m~2K/W,接触热阻的数值计算值为0. 002 45 m~2K/W。绝缘纸与紫铜间面积接触热阻的实验值与数值分析结果的相对偏差为8. 98%。     

南京地区典型土体热学特性与预测模型

介绍了热探针测试技术及其理论,采用非稳态热探针对南京地区的黏土、粉土、细砂和粗砂4种不同岩土材料进行热阻系数测试,研究不同干密度条件下含水量改变引起的土体热阻系数的变化规律.研究结果表明:非稳态热探针可有效测试土体热阻系数;土体热阻系数随含水量增加而减小,当含水量接近或超过临界含水量时,热阻系数趋于常数;临界含水量由土体固有的基本特性所决定;干密度越小,热阻系数越大;热阻系数随颗粒粒径的增大而减小,颗粒粒径对土体热传导特性的影响还与其他因素密切相关.最后针对现有热阻模型存在的不足,基于试验结果和现有模型,提出考虑多因素的土体热阻预测模型,并通过算例验证了该模型的有效性和可靠度.     

基于群体平衡模型的冰浆流动与传热特性数值研究

冰浆作为一种固-液两相流体,由于其储能密度高、流动性及传热性能好而被广泛应用于蓄冷和冷量输送系统.结合Euler-Euler模型和群体平衡模型,考虑固-液相间作用以及固相颗粒的聚并、破碎和融化作用,在颗粒直径变化的基础上对冰浆在水平圆管内的流动与传热特性进行数值研究.研究结果表明:冰浆固相颗粒直径的变化与固相体积分数的变化呈正相关,较大的流速有利于颗粒直径的增大.在入口流速为1.0 m/s与固相体积分数为10%的流动工况下,固相颗粒的直径最大值可从初始状态的125μm增长到139μm.相同流动条件下,当壁面热流密度为50 kW/m~2时,固相颗粒的直径可从初始状态的270μm直至完全融化,热流密度的增大会加快颗粒直径的减小,颗粒直径分布表现出与等温流动工况不同的特性.     

小尺度空间自然降雨的均匀性分析

为了给降雨发生装置的均匀性指标提供参考,依据模拟降雨均匀性的测试方法,进行了1 m×1 m小尺度自然降雨的均匀性实验和风对自然降雨均匀性的影响实验,并对各项指标进行了评估。结果表明:在小尺度范围内,自然降雨过程的空间均匀性较好,4个均匀性指标之间具有较好的一致性,其中均匀度系数CU≥98%,降雨面离差系数C≤0.02,降雨不均匀系数η≥0.96,降雨比值系数α≥1.03;风会导致测试区域内降雨量测量值偏小,但是其对小尺度空间降雨事件的均匀性影响较小,因此,消除风的影响对自然降雨的小尺度空间均匀性的提高并不显著,但是能够显著减小测试点的随机偏差。