بالنسبة للملابس ذات الطبقة الواحدة ، تشير طبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس فقط إلى طبقة الهواء الصغيرة بين سطح جلد الإنسان والسطح الداخلي للملابس ، بينما بالنسبة لملابس الأنظمة متعددة الطبقات ، فإن طبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس كما تشمل طبقة الهواء بين طبقات الملابس 1-2. نظرًا لأن الموصلية الحرارية للهواء أقل بكثير من تلك الموجودة في الألياف ، فإن الهواء الثابت له خصائص عزل حراري جيدة. في تصميم نمط الملابس الواقية ، لا تؤدي الزيادة الفعالة لطبقة الهواء تحت الملابس إلى تحسين أداء العزل الحراري للملابس المقاومة للبرد فحسب ، بل تؤدي أيضًا إلى تحسين أداء الحماية الحرارية للملابس المقاومة للبرد.حماية من درجات الحرارة العالية. لذلك ، فإن الطبقة الهوائية الموجودة أسفل الملابس قد اهتمت على نطاق واسع ودراستها بعمق من قبل الباحثين الوطنيين.الدَّين والغرباء.
تأخذ هذه المقالة طبقة الهواء تحت الملابس كموضوع للبحث ، وتقدم آلية نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس ، وطريقة اختبار أداء نقل الحرارة ومزاياها وعيوبها ، وتحلل ستة عوامل تؤثر على أداء نقل الحرارة ، ويناقش اتجاه البحث يقدم منظورين.
1. آلية نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس
تحليل دقيق لآلية نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس ، من المفيد إنشاء نموذج دقيق لنقل الحرارة للملابس وفهمه تأثير العوامل المختلفة (السماكة والحجم وما إلى ذلك) على أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس. يشمل وضع نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس التوصيل والحمل الحراري والاشعاع. تحدد حالة تدفق الهواء وضع نقل الحرارة لطبقة الهواء عن طريق التوصيل أو الحمل الحراري ، وتؤثر هندسة طبقة الهواء على معامل انتقال الحرارة للإشعاع.
1.1 انتقال الحرارة عن طريق التوصيل أو الحمل الحراري
تنقسم حالة تدفق الهواء إلى تدفق ثابت ، وتدفق رقائقي ، وتدفق مضطرب. في حالات التدفق المختلفة ، يختلف وضع نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس. في نقل الحرارة ، يمكن الحكم على حالة تدفق الهواء وفقًا لرقم رايلي Ra 3 ، أي
في الصيغة: Ra هو معامل بلا أبعاد ؛ ؟؟ سمك الطبقة الهوائية السفلية ، م ؛ g هي التسارع بسبب الجاذبية ، m / s2 ؛ ؟ T هو الفرق في درجة الحرارة عند حدود طبقة الهواء ، K ؛ β هو معامل التمدد الحجمي ، أي مقلوب درجة حرارة الهواء المطلقة ، K-1 ؛ معامل الانتشار ، م / ث ؛ v هst اللزوجة الهوائية ، m2 / s.
وقد وجد الأدب 4 أنه من خلال دراسة حالة تدفق الهواء في تجويف مستطيل أفقي يتم تسخينه من الأسفل ، عندما يكون طول وعرض التجويف المستطيل أكبر بكثير من السماكة ، إذا كان Ra 1700 ، الهواء في التجويف المستطيل في حالة سكون ؛ إذا كان 1700
1.2 انتقال الحرارة بالإشعاع
المكونات الرئيسية للهواء هي النيتروجين والأكسجين ، وكلاهما غير مشع. عندما لا تؤخذ الجزيئات القطبية مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء في الاعتبار ، يمكن اعتبار الهواء بالنسبة للأجسام الشفافة ، وفقًا لقانون ستيفن بولتزمان ، فقد وجد أن العامل الرئيسي الذي يؤثر على أداء نقل الحرارة الإشعاعي هو معامل زاوية الرؤية بين سطح الثوب والجلد. بالنسبة إلى نمط نقل الحرارة الذي تم تحديده بواسطة اختبار اللوح الساخن 6 ، يكون النسيج والصفيحة الساخنة في حالة متوازية ولديهما نفس الشيءالوجه ، ومعامل زاوية الرؤية هو 1 ؛ بالنسبة لنمط نقل الحرارة الذي تم تحديده بواسطة اختبار الأسطوانة الساخنة 6 ، فإن الأسطوانة الداخلية هي طبقة الجلد ، والأسطوانة الخارجية هي طبقة الأنسجة ، ومعامل زاوية الرؤية هو نسبة نصف قطر الدائرة داخل نصف قطر الدائرة الخارجية؛ بالنسبة للاختبار الحراري الوهمي 7 ، نظرًا لشكل سطح جسم الإنسان 8 ، ونمط الملابس 9 وتأثره بالخصائص الميكانيكية للنسيج 10 ، فإن توزيع طبقة الهواء تحت الملابس غير- موحد ، ويجب حساب معامل زاوية الرؤية على أساس التكامل المحدد للتعبير العلائقي لمعامل زاوية الرؤية.
ثانيًا ، اختبار انتقال الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس
لدراسة تأثير طبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس. الملابس على أداء نقل الحرارة من الملابس أجرى الباحثونعدد كبير من التجارب النموذجية والدراسات على العوامل المؤثرة المختلفة. يمكن تلخيص طرق البحث في اختبار اللوح الساخن والاختبار الوهمي والمحاكاة العددية.
2.1 اختبار لوحة التسخين
يُستخدم اختبار لوحة التسخين لدراسة أداء نقل الحرارة لنظام النسيج (طبقة الجلد - طبقة الهواء - الأنسجة - البيئة الخارجية). يعد جهاز الاختبار عمومًا تحسينًا لجهاز اختبار أداء نقل حرارة الأنسجة الموجود (مثل أداة لوحة تسخين العرق) ، ويتألف بشكل أساسي من: لوحة تسخين يمكنها محاكاة درجة حرارة الجلد ، وهي لوحة عازلة للحرارة تمنع فقدان الحرارة من الجانب والسفلي ، ويمكن محاكاة أقسام الملابس الداخلية ذات السماكات المختلفة ، وأجهزة استشعار درجة الحرارة ، وأجهزة استشعار تدفق الحرارة ، والغرف المناخية الاصطناعية. من أجل منع الأنسجةتتدلى بسبب وزنها وتؤثر على طبقة الهواء تحت الملابس ، يتم استخدام خيوط النايلون القوية لإنشاء شبكة على الحاجز لتثبيت القماش وضمان سماكة طبقة الهواء تحت الملابس. دقيقة ، كما هو موضح في الشكل 1.
تتيح هذه الطريقة إمكانية اختبار المقاومة الحرارية لنظام النسيج من خلال محاكاة سماكات مختلفة لطبقة الهواء أسفل الملابس ، والتحليل الكمي للعلاقة بين سماكة طبقة الهواء تحت الملابس والمقاومة الحرارية لنظام النسيج. ويمكن إنشاء معادلة الانحدار الخطي بين سماكة طبقة الهواء تحت الملابس والمقاومة الحرارية لنظام النسيج 11. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافة فواصل بسماكات مختلفة بين طبقات النسيج لدراسة تأثير حجم كل طبقة هوائية وموضع طبقة الهواء في نظام النسيج علىأداء نقل الحرارة لنظام النسيج متعدد الطبقات 12. ومع ذلك ، لا يتم تحليل اختبار اللوحة المسطحة إلا على مستوى القماش ، وطبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس عبارة عن تجويف مستطيل مغلق ، لا يتوافق مع الواقع. لذلك ، لا يمكن أن يعكس البحث على مستوى النسيج عزل طبقة الهواء أسفل الملابس تمامًا. لا يزال الأداء الحراري بحاجة إلى النظر في تأثير العوامل الأخرى.
2.2 الاختبار الوهمي
يستخدم الاختبار الوهمي لدراسة أداء العزل الحراري وحجم طبقة الهواء تحت نظام الملابس (طبقة الجلد - الطبقة الوهمية). طبقة الملابس - البيئة الخارجية) العلاقة مع السماكة. يتضمن نظام الاختبار: نظام قياس جسم الإنسان ثلاثي الأبعاد ونظام وهمي.
استخدم الباحثون 13-15 نظامًا ثلاثي الأبعاد لقياس حجم وسمك طبقة الهواء تحت الملابس. المراحليقومون أولاً بمسح العارضات ثلاثية الأبعاد العارية والمكسوة للحصول على سحب نقطية لشكلي البيانات ، ثم استخدام الهندسة العكسية. برنامج التوجيه لتغليف وإصلاح وملء الثقوب للحصول على نوعين من نماذج السطح ثلاثية الأبعاد ، أخيرًا قم بمحاذاة الاثنين ، قارن ثلاثي الأبعاد وثنائي الأبعاد ، واحصل على سمك وحجم طبقة الهواء تحت الملابس. يمكن تطبيق النظام الوهمي لاختبار أداء العزل الحراري لأنظمة الملابس ، مثل الدمى الحرارية ، والدمى الساخنة 16 ، وما إلى ذلك. من أجل التأكد من صحة البحث التجريبي ، من الضروري عمومًا أن تكون الدمية في المسح ثلاثي الأبعاد مماثلة أو مشابهة للدمية التي يتم فيها اختبار أداء العزل الحراري للملابس ، للتأكد من أن نفس الطبقة يتم دراسة الهواء الموجود أسفل الملابس قبل وبعد. في نفس الوقت ، لأن الملابس تفعلعندما يتم ارتداؤها وخلعها على التوالي على الدمية والدمية ، فإن مرتي الارتداء والخلع ستؤديان دائمًا إلى اختلافات في شكل طبقة الهواء تحت الملابس. لذلك ، وانج وآخرون. 17 اقترح بناء مقياس الأنثروبومترية 3Dc والنظام الوهمي تحت نفس منصة التشغيل لتجنب خطأ القياس الناجم عن "التآكل الثانوي والتقشير" وتحسين دقة الاختبار.
استخدم الباحثون 18-20 هذه الطريقة لدراسة العلاقة بين حجم أو سماكة طبقة الهواء تحت الملابس وأداء العزل الحراري للملابس ، ووجدوا معادلات الانحدار الخطي المرتبطة. نظرًا لأن الاختبار الوهمي يُناقش على مستوى الملابس ، فإن نتائج البحث تكون أكثر عملية. ومع ذلك ، فإن طبقة الهواء تحت الملابس التي تم الحصول عليها بالطريقة الأنثروبومترية ثلاثية الأبعاد هي الشكل المكاني بين السطح الخارجيإعادة ارتداء الملابس وسطح جسم الإنسان ، متجاهلين تداخل سماكة النسيج على طبقة الهواء تحت الملابس. لذلك ، طريقة القياس قابلة للتطبيق فقط على طبقة واحدة من الملابس الرقيقة ، غير مناسبة للملابس ذات الأقمشة السميكة أو مزيج من طبقات متعددة من الأقمشة.
من أجل القضاء على تداخل سماكة الأنسجة ، قام Chen et al. 21 استخدم نظام KES-F (نظام تقييم Kawabata للأقمشة) لقياس سماكة القماش تحت الضغط (50 جم / سم 2) وحسابه من طرح من سماكة طبقة الهواء أسفل الملابس لتحقيق أكثر واقعية طبقة هوائية تحت الملابس. ومع ذلك ، في حالة التآكل ، لا يكون ضغط وسمك نسيج كل جزء من أجزاء الثوب متماثلًا. لذلك ، لا يمكن أن تعكس هذه الطريقة بشكل أفضل التوزيع الفعلي لطبقة الهواء تحت ملابس الملابس الثقيلة. من أجل قياس طبقة الهواء تحتهاالملابس وطبقة الهواء بين طبقات الملابس من الملابس النسيجية متعددة الطبقات ، Mcquery et al. طبقة) في ثلاث ملابس من طبقة واحدة ، ثم قم بقياس طبقة الهواء تحت ملابس الملابس ذات الطبقة الواحدة واحدة تلو الأخرى. ومع ذلك ، نظرًا لتأثير أداء النسيج والجاذبية ، فإن طبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس التي حققتها الملابس المكونة من ثلاث طبقات أحادية الطبقة مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في بدلة رجال الإطفاء ثلاثية الطبقات. على سبيل المثال ، في الاختبار ، تبلغ سماكة طبقة الهواء تحت ملابس الطبقة المقاومة للماء والتهوية 37.2 مم ، بينما يبلغ سمك طبقة العزل الحراري 39.7 مم. سماكة طبقة الهواء أسفل ملابس الطبقة الخارجية أقل عكسًا من سماكة الطبقة الداخلية ، وهناك أخطاء في القياس. لذلك ، لا يزال من الصعب في هذا المجال قياس طبقة الهواء تحت الملابس ذات الأقمشة السميكة أوأقمشة متعددة الطبقات. حول الاختبار الوهمي يركز معظم البحث على مناقشة الملابس الخفيفة والرقيقة ذات الطبقة الواحدة.
2.3 المحاكاة العددية
مع تطور تقنية محاكاة الكمبيوتر ، تم تطبيق النماذج الرقمية في مجالات مختلفة. درس الباحثون تأثير العوامل المختلفة (السماكة والحجم وما إلى ذلك) على أداء العزل الحراري لطبقة الهواء تحت الملابس من خلال بناء نموذج رقمي لنقل الحرارة. تتمثل خطوة البحث في استخدام تقنية النمذجة الحاسوبية لبناء نموذج نقل الحرارة من "طبقة الجلد - الملابس الداخلية طبقة الهواء - طبقة القماش / طبقة الملابس - البيئة الخارجية" ، ثم حل نموذج نقل الحرارة عن طريق الحساب العددي والتحقق من موثوقية نموذج قائم على البحث التجريبي ، وأخيرًا باستخدام نموذج نقل الحرارةبنيت لتحليل تأثير العوامل المختلفة على أداء العزل الحراري لطبقة الهواء تحت الملابس.
يمكن لاختبار اللوحة والاختبار الوهمي فقط دراسة تأثير العوامل المختلفة على أداء العزل الحراري لطبقة الهواء تحت الملابس نوعًا أو كميًا ، بينما تفسر المحاكاة العددية أداء العزل الحراري طبقة هوائية تحت الملابس بناءً على ذلك. آلية التسليم. لذلك ، أنشأ الباحثون عددًا كبيرًا من نماذج نقل الحرارة الرقمية لطبقة الهواء تحت الملابس (الجدول 1). يمكن أن نرى من الجدول 1 أن نموذج نقل الحرارة قد تغير من أحادي البعد إلى ثلاثي الأبعاد ، من طبقة هواء مفردة إلى طبقات هواء متعددة ، من طريقة نقل حرارة مفردة إلى طرق متعددة لنقل الحرارة.
العوامل الثالثةrs التي تؤثر على أداء نقل الحرارة
من خلال ما سبق من خلال ثلاث طرق اختبار ، حلل الباحثون بشكل أساسي أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس في ستة جوانب: السماكة والحجم ، الوضع والاتجاه والشكل غير المنتظم وحالة الحركة ، مما يوفر أساسًا شاملاً لتصميم الملابس المقاومة للماء البارد والملابس الواقية من الحرارة. التوجه النظري.
3.1 السُمك والحجم
تُعد سماكة طبقة الهواء تحت الملابس العامل الرئيسي الذي يؤثر على شكل تدفق الهواء. عندما تزداد سماكة طبقة الهواء تدريجياً من الصفر ، لا يمكن أن يتغلب طفو الهواء على المقاومة اللزجة ويكون في حالة ثابتة ، ووضع نقل الحرارة هو التوصيل والإشعاع. وفقًا لقانون فورييه للتوصيل الحراري ، يزداد السماكة ويبلغ كلزيادة أشكال العزل الحراري. عندما يتجاوز السماكة قيمة معينة ، يتغلب طفو الهواء على المقاومة اللزجة ، ويتحول الهواء إلى حالة تدفق رقائقي ، ويكون وضع نقل الحرارة هو الحمل الحراري والإشعاع. سيزيد الحمل الحراري من معدل نقل الحرارة ، وبالتالي يزداد السماكة ولن يزداد أداء العزل الحراري. ، أو حتى النقصان. لذلك ، في عملية زيادة السماكة ، سيكون لأداء العزل الحراري قيمة قصوى ، أي طبقة الهواء المثلى 31. يعد التحديد الدقيق للعتبة المثلى لطبقة الهواء ذا أهمية كبيرة لتصميم الملابس الوظيفية أو الواقية.
حددت المراجع 11 ، 23 ، 32-35 طبقات الهواء المثلى في بيئة درجة الحرارة العادية وبيئة مشهد الحريق بناءً على طريقة اختبار اللوح الساخنnte ، كما هو مبين في الجدول 2. وبالمقارنة ، وُجد أن الطبقة الهوائية المثلى في بيئة النار أصغر بشكل عام من تلك الموجودة في بيئة درجة الحرارة العادية. والسبب هو أن درجة الحرارة في بيئة النار أعلى ، أي أن فرق درجة الحرارة بين الجلد والملابس أكبر. وفقًا للصيغة (1) ، إذا كان T أكبر و Ra ثابتًا ، فإن سمك طبقة الهواء تحت الملابس حيث يحدث الحمل الحراري الطبيعي سيكون أصغر ، وبالتالي تكون طبقة الهواء المثلى لبيئة النار أصغر.
بالإضافة إلى ذلك ، درس الباحثون أيضًا تأثير الرطوبة على عتبة طبقة الهواء المثلى لملابس مكافحة الحرائق اعتمادًا على بيئة الحريق. لو وآخرون. 32 اختبرت طبقة الهواء المثلى للأقمشة بأربعة أنواع من محتوى الرطوبة (5٪ ، 35٪ ، 65٪ و 100٪). لي وآخرون. 33 يستخدم البخاخاتص بالموجات فوق الصوتية لترطيب طبقة الهواء تحت الملابس. تمت دراسة طبقات الهواء المثلى تحت 3 أنواع من الرطوبة النسبية (35٪ ، 65٪ و 95٪). مقارنة بطبقة الهواء المثلى ، Measpar Torvi et al. 23 في ظل ظروف حريق الفلاش الجاف ، وجد أن زيادة محتوى الرطوبة في النسيج أو زيادة الرطوبة النسبية للبيئة الدقيقة تحت الملابس سيزيد من عتبة طبقة الهواء المثلى.
يمكن الحصول على حجم طبقة الهواء تحت الملابس بطريقة الشفط 36 أو طريقة مسح الجسم ثلاثية الأبعاد. درس الأدب 18-20 تأثير حجم طبقة الهواء تحت الثوب على المقاومة الحرارية للملابس بواسطة طريقة الاختبار الوهمي. وجدت الدراسة أن الحجم والسمك لهما تأثيرات متشابهة على أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس. دوان شينغ يوان وآخرون. 20 أنشأت معادلةالانحدار الخطي بين الحجم والمقاومة الحرارية للملابس الداخلية العادية والملابس الداخلية الساخنة ، كما هو موضح في الصيغة التالية.
في الصيغة: y هي المقاومة الحرارية الكلية للقطعة الداخلية ، ℃ m2 / W-1 ؛ x هي الملابس الداخلية والمانيكان حجم طبقة الهواء الواقعة بين cm3.
3.2 الوضع
بالنسبة للملابس ذات الأقمشة متعددة الطبقات ، لا توجد طبقة الهواء الموجودة أسفل الثوب بين الجلد والملابس فحسب ، بل توجد أيضًا بين طبقات الملابس. قام الباحثون 12 ، 37-39 بالتحقيق بشكل أساسي في تأثير موضع طبقة الهواء على الأداء الوقائي الحراري للملابس لملابس مكافحة الحرائق متعددة الطبقات.
Huang et al. 37 شيد نموذجًا لنقل الحرارة لنظام نسيج مقاوم للحريق مكون من 4 طبقات. طبقة الراحة وطبقة الراحة متصلتان ، لا يوجدطبقة هوائية ويوجد طبقات هواء في باقي المواضع. قارنت الدراسة أداء العزل الحراري لطبقة الهواء بين الطبقة الخارجية والطبقة المقاومة للماء والتنفس وبين طبقة العزل الحراري والجلد. لقد وجد أن أداء العزل الحراري للنسيج يكون أفضل عندما تكون طبقة الهواء بين الطبقة الخارجية والطبقة المقاومة للماء. ، أي أن طبقة الهواء تقع بالقرب من الطبقة الخارجية للنسيج ، ويكون أداء العزل الحراري أفضل. ومع ذلك ، وانج وآخرون. 38 وفو وآخرون. 39 استخدم جهاز TPP (أداء الحماية الحرارية) وجهاز RPP (أداء الحماية المشعة) القادران على محاكاة تعرق الجلد على التوالي لدراسة تأثير موضع طبقة الهواء على نسيج مكافحة الحرائق متعدد الطبقات. أداء عزل الملابس. تأثير. ومع ذلك ، فإن النتائجتتعارض اختبارات وانغ وفو مع نتائج أبحاث هوانغ. وجدوا أن أداء العزل الحراري يكون أفضل إذا كانت طبقة الهواء تقع بين طبقة الراحة وطبقة الجلد أو بين طبقة العزل والطبقة المقاومة للماء والقابلة للتنفس ، أي أن طبقة الهواء تقع بالقرب من الجلد. ، أداء أفضل للعزل الحراري. عند تحليل الأسباب ، قد يكون ذلك بسبب اتجاه طبقة الهواء (هوانغ (الاتجاه الرأسي) ، وانغ وفو (الاتجاه الأفقي)) وتناول شدة المصدر (هوانغ (5 كيلو واط / م 2) ، وانغ (84 كيلو واط / متر مربع) ) ، Fu (2 ~ 10 kW / m2)) يؤدي إلى اختلافات في نتائج الاختبار.
3.3 الاتجاه
يمكن لجهاز لوحة تسخين القماش دراسة أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس في الاتجاه الأفقي. ومع ذلك ، عندما يقف الشخص أو يمشي ، تكون طبقة الهواء تحت الملابس فيالاتجاه العمودي. درس الأدب 5 ، 30 ، 40 أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس في الاتجاه الرأسي.
في درجة الحرارة العادية ، استخدم Smith 40 جهاز لوحة تسخين مُحسَّن لاختبار عتبة الحمل الحراري الطبيعي في الاتجاه الرأسي لطبقة الهواء أسفل الملابس (السُمك 5 عند 30 مم) وهو 8 مم ، وهي أصغر من الأدبيات 11-12 نتائج الاختبار في الاتجاه الأفقي. يوشيو وآخرون 5 وعديراج وآخرون. 30 استخدمت النماذج العددية لدراسة أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس في الاتجاهين الأفقي والعمودي على التوالي. تظهر نتائج المحاكاة أيضًا أن معدل نقل الحرارة في الاتجاه الرأسي أكبر ومن السهل الوصول إلى المستوى الثاني من الجلد. حرق.
باختصار طبقة الهواء تحت الملابس بالمعنى الأخضرتعتبر ical أكثر عرضة للحمل الحراري الطبيعي ، ويسرع نقل الحرارة بالحمل الحراري من معدل نقل الحرارة لطبقة الهواء ، بحيث تتمتع طبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس في الاتجاه الرأسي بأداء أفضل لنقل الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب بيئات العمل المختلفة ، هناك زوايا ميل مختلفة لطبقة الهواء تحت الملابس. في خطوة لاحقة ، يجب تطوير جهاز أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس يمكنه اختبار زوايا ميل مختلفة لتحديد أفضل طبقة هواء لكل زاوية ميل. توفر الملابس الواقية مرجعًا نظريًا.
3.4 شكل غير متجانس
تفترض جميع الدراسات المذكورة أعلاه أن طبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس موزعة بالتساوي وأن القماش يظل موازيًا للجلد ، ولكن مع الطبقة الفعلية من الهواء تحت الملابس ليست كذلكزي مُوحد. بحثت الأدبيات 41-43 في أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء غير المنتظمة للملابس الداخلية بناءً على اختبار الصفيحة الساخنة والاختبار الوهمي.
صن وآخرون 41 اختبرت المقاومة الحرارية لخمسة ملابس باستخدام دمية حرارية للذكور ولهاية حرارية للإناث ، ووجدت أن المقاومة الحرارية للملابس الأنثوية الحرارية كانت متفوقة. وتعتقد الدراسة أن هذا يرجع إلى صغر حجم عارضة أزياء الأنثى. تحت نفس الملابس ، يكون حجم طبقة الهواء تحت حلمة الأنثى أكبر ، ويكون شكل سطح حلمة الثدي أكثر تعقيدًا. يمكن أن يحتفظ الشكل غير المنتظم لطبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس بالمزيد. يزيد الهواء الساكن من المقاومة الحرارية للملابس. وبالمثل ، Tannie et al. 42 مقارنة توزيع الهواء وأداء الحماية الحرارية لملابس الرجال الواقية الحرارية وبالنسبة للنساء ، ولكن وجد أن منطقة الحروق الثانوية لملابس النساء الواقية الحرارية كانت أكبر ، وكان أداء الحماية الحرارية أسوأ. تعتقد الدراسة أن هذا يرجع إلى الشكل المعقد لسطح جسم الأنثى مما يؤدي إلى وجود منطقة تلامس كبيرة بين جسم الإنسان والملابس وسماكة كبيرة لطبقة الهواء المحلية. يؤدي التلامس المباشر بين الجلد والملابس إلى تسريع نقل الحرارة الخارجية ، مما يؤدي إلى حرق الجلد بسهولة أكبر. سوف يتسبب سمك طبقة الهواء الأكبر محليًا في حدوث انتقال حراري طبيعي في طبقة الهواء ويزيد من معدل نقل الحرارة. لذلك ، فإن الأداء الوقائي لملابس النساء الواقية أسوأ.
لمزيد من استكشاف تأثير الشكل غير المنتظم على أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس ، Emel et al. آثارحجم الطيات وعدد الطيات ومنطقة التلامس بين الثوب والجلد على المقاومة الحرارية للملابس. وجد أنه بالنسبة لطبقة هواء داخلية موحدة بسمك 50 مم ، كان فرق درجة الحرارة بين الطرف العلوي لسطح القماش والنهاية السفلية لسطح القماش أكبر ، وهو 1.77 ℃ ، بينما بالنسبة للطبقة غير المنتظمة الشكل ، كان فرق درجة الحرارة بين الأطراف العلوية والسفلية للنسيج أصغر ، وهو 0.62 ℃ ، مما يشير إلى أن الشكل غير المنتظم يحد من طفو الهواء l ولا يحدث الحمل الحراري الطبيعي في طبقة الهواء أسفل الملابس.
على الرغم من أن طبقة الهواء غير المنتظمة تعيق انتقال الهواء تحت الملابس ، إلا أن Emel et al. وجد أن المقاومة الحرارية للملابس تحت طبقة الهواء غير المنتظمة أقل ، ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود اتصال مباشر بين الملابسق والجلد. يؤدي التلامس المباشر بين الجلد والملابس إلى زيادة معدل انتقال الحرارة من جسم الإنسان إلى العالم الخارجي. لذلك ، فإن المقاومة الحرارية للملابس تحت طبقة الهواء غير المنتظمة ستكون أقل. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن Emel لم يقم بتعيين المعلمات التجريبية بشكل موحد ، على سبيل المثال ، عند دراسة تأثير منطقة التلامس على أداء العزل الحراري للملابس الداخلية بطبقة الهواء ، فإن متوسط سماكة الملابس الداخلية لطبقة الهواء غير موحدة الملابس الداخلية ذات الطبقة الهوائية ذات مساحة التلامس الكبيرة ستكون أقل من طبقة غير موحدة تحت الهواء من الملابس مع منطقة تلامس صغيرة. لذلك ، قد يكون الانخفاض في أداء العزل الحراري للطبقة الهوائية غير المنتظمة للملابس الداخلية ناتجًا عن الزيادة في منطقة التلامس ، أو قد يكون ناتجًا عن انخفاض متوسط سماكة طبقة الهواءمن الملابس الداخلية. لا يمكن تحليل النتائج التجريبية كمياً لمتغير واحد. لذلك ، يجب تحسين المخطط التجريبي في البحث المستقبلي ويجب تحليل تأثير الشكل غير المنتظم على أداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس في ظل ظروف المعلمة نفسها.
3.5 حالة التمرين
ستؤدي الحركة البشرية إلى انتقال حراري قسري في طبقة الهواء أسفل الملابس ، وبالتالي تقليل مسافة المقاومة الحرارية للملابس. لذلك ، من المهم للغاية دراسة التغيرات المورفولوجية وخصائص العزل الحراري لطبقة الهواء تحت الملابس في حالات التمرين المختلفة. طريقة قياس التغيير الديناميكي لطبقة الهواء تحت الملابس هي أولاً تحليل الحركة المتغيرة باستمرار إلى عدة أوضاع لجسم الإنسان ، ثم قياس طبقة الهواء تحت الملابس.ملاحظات لكل وضعية واحدة تلو الأخرى باستخدام ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد ، وأخيراً الحصول على تغيير مستمر لطبقة الهواء تحت الملابس. أطلس ، طبقة الهواء الديناميكية 44-45.
أدت الأدبيات 46-47 إلى تحسين الإعداد التجريبي وتركيب نظام تغذية للوحة التسخين لتحريكها ذهابًا وإيابًا مع الحفاظ على سطح الأنسجة ثابتًا ، مما يبسط طبقة الهواء الديناميكي مثل الملابس الداخلية السماكة من طبقة الهواء تتغير بشكل دوري وجيباني ، كما هو موضح في الصيغة التالية.
(4) حيث: y هي سماكة طبقة الهواء تحت الملابس التي تتغير بمرور الوقت ، مم ؛ y0 هو متوسط سماكة طبقة الهواء تحت الملابس ، مم ؛ ؟ y هو مقدار سماكة طبقة الهواء ، مم ؛ f هو تردد الاهتزاز ، r / s.
غالي وآخرون 46 درس تأثير طبقة هواء الكبش على قوة تبديد حرارة الجلد في بيئة ذات درجة حرارة عالية.درجة الحرارة المحيطة. كان سمك الطبقة الهوائية 38.1 مم ، والسعة 6.35 مم وسرعة الدوران 25 دورة في الدقيقة. وجد أن قوة تبديد الحرارة للوحة التسخين تتقلب جيبيًا تحت تأثير طبقة الهواء الكبش. X
غازي وآخرون 48 أنشأ نموذجًا أحادي البعد لنقل الحرارة "طبقة نسيج - طبقة هواء" للتحقيق في تأثير سعة طبقة هواء الكبش والتردد على أداء نقل الحرارة. الحرارة من طبقة الهواء تحت الملابس ، لكن النموذج يأخذ في الاعتبار فقط هناك طريقتان لنقل الحرارة ، التوصيل والإشعاع ، ويتم تجاهل نقل الحرارة بالحمل الحراري. لذلك ، يحقق النموذج نتائج محاكاة جيدة فقط في النطاق الذي تحته سماكة طبقة الهواءالملابس ضعيفة. عديراج وآخرون 30 قام ببناء نموذج ثلاثي الأبعاد لنقل الحرارة "طبقة الأنسجة - طبقة الهواء" على أساس ديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) مقترنة بالحمل الحراري والتوصيل والإشعاع ، واستخدمت تقنية الشبكة الديناميكية لمحاكاة التغيرات الديناميكية في طبقة الهواء. هناك اتفاق جيد بين نتائج المحاكاة ونتائج شين التجريبية. يوضح النموذج أنه في ظل ظروف حريق الفلاش ، يلعب نقل الحرارة المشعة دورًا رئيسيًا ، حيث يمثل أكثر من 80 ٪ من إجمالي نقل الحرارة ، ويلعب التوصيل ونقل الحرارة الحملية دورًا ثانويًا ، ويمكن لطبقة هواء الكبش تحسين نقل الحرارة بالحمل الحراري. من طبقة الهواء تحت الملابس.
في الرياضات الحقيقية ، تكون التغييرات الديناميكية لطبقة الهواء أسفل الملابس أكثر تعقيدًا. غدار وآخرون 49 قاموا ببناءإنه نموذج ديناميكي لنقل الحرارة "كم ذراع". يقسم النموذج شكل طبقة الهواء تحت الملابس أثناء عملية تأرجح الذراع إلى مرحلتين: المرحلة الأولى ، والكم ثابت ، والذراع يتأرجح في الكم ، وشكل طبقة الهواء تحت الملابس يتغير بمرور الوقت ؛ الخطوة الثانية ، يتأرجح الكم والذراعين معًا ، ويظل شكل طبقة الهواء تحت الملابس دون تغيير. تصف هذه الدراسة عملية حركة طبقة الهواء تحت الملابس بمزيد من التفصيل ، وتكون نتائج المحاكاة أكثر عملية.
وفقًا لتحليل العوامل الستة المذكورة أعلاه ، عند تصميم نمط وهيكل الملابس الواقية ، وبيئة العمل (بيئة باردة ، بيئة درجة حرارة عالية ، حريق بيئة العمل ، إلخ) المشي ، إلخ.) كنقطة انطلاق ، قم بتحليل فرق درجة الحرارة بين السطح العلوي (السطح الداخليالملابس) والسطح السفلي (سطح الجلد) لطبقة الهواء ، وزاوية الميل ، وشكل وحالة حركة طبقة الهواء ، وتحديد العتبة الحرجة للحمل الحراري الطبيعي في طبقة الهواء ، وذلك لتحسين تصميم كمية الاسترخاء من الملابس الواقية وتحسين أداء الحماية من البرودة / الحرارة للملابس.
رابعًا ، منظور البحث
تعد طبقة الهواء الموجودة أسفل الملابس عاملاً مهمًا يؤثر على أداء العزل الحراري للملابس . تلخص هذه المقالة ثلاث طرق بحث مستخدمة لاستكشاف تأثير طبقة الهواء تحت الملابس على أداء نقل الحرارة لأنظمة الملابس وتحدد مزايا كل طريقة بحث. وفقًا لطرق البحث المذكورة أعلاه ، فإن تأثير ستة عوامل على أداء نقل الحرارة للملابس هوحللت واحدا تلو الآخر. استنادًا إلى الحالة الحالية للبحث ، تقدم هذه المقالة المنظورات التالية لأوجه القصور في طرق الاختبار الحالية ومحتويات البحث:
1) تحقق من تأثير الهواء غير المستوي من الملابس الداخلية على نقل حرارة الملابس النظام. في هذه المرحلة ، من أجل البحث عن طبقة الهواء تحت الملابس ، بغض النظر عن تجربة لوحة التسخين أو نموذج نقل الحرارة الرقمي ، تكون طبقة الهواء في الغالب موحدة الشكل ، لكن طبقة الهواء هي الهواء الفعلي الموجود أسفل الملابس ليس موحدًا. إذا تم تطبيق نتائج البحث حول تأثير سماكة طبقة الهواء المنتظمة على أداء العزل الحراري للملابس بشكل مباشر للتنبؤ بأداء العزل الحراري لنظام الملابس في حالة الارتداء الحقيقي ، فسوف يتسبب ذلك في حدوث اختلافات في نتائج التنبؤ. لذلك ، في المستقبل ، في ظل حالة الجيش الشعبيمتوسط سماكة نفس طبقة الهواء ، يجب تحليل تأثير الخصائص الهندسية مثل التردد والسعة ونسبة منطقة التلامس على أداء نقل الحرارة للملابس واحدًا تلو الآخر ، ويجب تحليل النسيج الواحد أو نظام الملابس الذي يحتوي على طبقة هواء غير موحدة يتم تأسيسها. يمكن أن يشرح نموذج نقل الحرارة آلية نقل الحرارة لطبقة الهواء غير المنتظمة ويضمن التوصيف أو التنبؤ الدقيق لأداء العزل الحراري للملابس.
2) تطوير طريقة قياس طبقة الهواء تحت الملابس الثقيلة والملابس متعددة الطبقات. نظرًا لأن الطريقة الأنثروبومترية ثلاثية الأبعاد لا تأخذ في الاعتبار تأثير سماكة نسيج الملابس على طبقة الهواء تحت الملابس ، فلا يمكن قياس شكل طبقة الهواء تحت الملابس بدقة ، ليس أكثر منلا يمكن تحليل توزيع طبقة الهواء تحت الملابس. الملابس الثقيلة وتأثيرها على العزل الحراري للملابس. تأثير على الأداء. في المستقبل ، يمكن اعتبار طريقة الجمع بين نظام الضغط الوهمي ونظام القياسات البشرية ثلاثي الأبعاد للحكم على سماكة الأنسجة في هذا الجزء من خلال قياس ضغط كل جزء من جسم الإنسان ، واستخدام برنامج الهندسة الرجعية لطرح سمك النسيج من طبقة الهواء. من أجل الحصول على توزيع طبقة الهواء تحت الملابس الثقيلة ودراسة تأثيرها على أداء العزل الحراري للملابس. بالإضافة إلى ذلك ، في أنظمة الملابس متعددة الطبقات ، أظهرت العديد من الدراسات أن طبقة الهواء بين طبقات الملابس هي أيضًا العامل الرئيسي الذي يؤثر على أداء العزل الحراري للملابس. في الوقت الحاضر ، ابحث عن هذا النوع من الأريكةتقوم e d'air بتحليل أداء العزل الحراري لهذا النوع من طبقات الهواء بشكل غير مباشر فقط من خلال تجارب الألواح الساخنة ومحاكاة النماذج. إذا كان من الممكن تطوير طريقة اختبار لقياس طبقة الهواء بين طبقات الملابس في حالة الارتداء الفعلية ، فسيكون ذلك سيحسن نظام البحث لأداء نقل الحرارة لطبقة الهواء تحت الملابس ، وهو أمر ذو أهمية كبيرة بالنسبة تطوير أنظمة ملابس متعددة الطبقات للحماية من البرد والحرارة.
You can also send a message to us by this email info@qinsun-lab.com, we will reply tu you within 24 hours.Now tell us your need,there will be more favorable prices!
Home |
Product |
About |
Contact
Email: info@qinsun-lab.com
No.258 Ban Ting road, Song Jiang district, Shanghai
Leave Message
WhatsApp