[实用新型]仿人体结构的服装热辐射防护性能测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于消防个体安全防护技术领域，特别涉及一种高温火场环境下的新型仿人体结构的服装热辐射防护性能测试装置。

背景技术

钢铁冶金、石油化工、食品加工、能源工业等特殊行业的工作人员，特种行业事故现场的应急救援、消防作战及海军潜艇等领域的作业人员都时常遭受着热灾害因素的威胁。据国内外研究表明，高温热辐射是作业人员最常见的热暴露危险之一。因此，客观准确的测评防护织物的辐射热防护性能，可以为个人热防护材料及装备的研发与选择提供重要的科学依据，更能有效保证作业人员的人身安全，其意义重大。当前，面对各种高温热辐射环境的危害，如何模拟高温热辐射环境，结合人体结构，设计一种仿人体结构的服装热辐射防护性能测试装置至关重要。

目前，测试服装热防护的标准有：NFPA1977（野地消防员防护服和消防器材标准）；ASTM F1939（ 热辐射防护性能的标准测试方法）；EN 366（防护服防辐射性能测试方法）；ISO 6942（热防护（辐射）性能）；F23.80(关于热危害)系列标准中的F1939-99a阻燃服材料的防辐射性能的试验方法等。我国借鉴国外的标准制订了GB/T17599 -1998《防护服用织物 防热性能、抗熔融金属冲击性能的测定》标准 ；GA 10-91《消防员普通防护服性能要求及试验方法》行业标准，其中包含了防护服抗辐射热渗透性能测试方法。

目前，国内外常用的热防护服热防护性能测试装置有RPP、TPP装置。RPP主要用于测定热防护服的辐射热防护性能；TPP用来测试热辐射和热对流混合作用下的防护性能。RPP装置的测试原理：将试样垂直放置在特定的辐射热源前，在规定的距离内，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，并计算出一定时间及暴露条件下的总热量即RPP值。RPP值越大，表示热防护服的防热辐射性能越好；反之，越差。TPP装置的测试原理：试样水平放置在特定的热源上面，在规定距离内，热源以两种不同的传热形式出现，其中50%为热对流，50%为热辐射。置于试样后的量热计温度随热源作用时间而变化，从而计量出造成人体皮肤二度烧伤所需要的时间，并计算此条件下的总热量即TPP值，它可以直接反映试样的热防护性能。苏州莫帝斯检测仪器科技有限公司依据ISO6942及EN366的标准要求设计制造的热防护（辐射）性能测试仪，用于测定织物的单层或多层在高温环境下防热辐射性能，适用于评价防热和防火的防护服在面临短时间火焰时的热运动的性能。山东省纺织科学研究院参照欧盟标准EN366等研制了织物热辐射性能测试仪和织物热传导性能测试仪，适用于热防护性能的测试和评价。但这些装置模拟的试验条件均未考虑人体躯干形状、皮肤的结构及其传热属性。所有这些装置的热辐射源均采用石英管，虽然石英管可以在几秒内达到所要求的辐射强度，但石英灯管表面的辐射系数不能改变，不易长时间工作，且容易破损。而目前其它设备采用的电加热铜管辐射热比较均匀，可长时间处于工作状态。这些装置测试时织物试样为一维平面放置，模拟的热传递方向也是自下而上的一维平面，因此不符合人体的不规则结构特征，也不符合着装人体的辐射热传递过程的一维径向特征。

在分析了一维平面测试装置的不足基础之上，国外加拿大阿尔伯特大学的Crown等设计了圆筒仪来模拟服装穿着的状态，并将其与不同测试方法（ASTM D 4108和ISO 9151标准方法）进行对比，发现圆筒法比平面测试装置，更能客观实际的评价面料的防护性能。可见，进行仿人体结构设计的圆筒仪更能模拟服装穿着的状态，评价服装的热防护性能也更为客观。

中国专利CN200510024922公开了一种热防护服装或织物热防护性能测试装置，装置中涉及到一种模拟人体皮肤及体形的高温“圆筒仪”，其选用微晶玻璃模拟皮肤，采用加热圆筒形铜套作为高温辐射热源，这种仪器特别适合于测量处在辐射源包围之中的耐高温服装的热防护性能，是一种能够评价高温下防护织物（服装）的瞬态热传递性能的测试仪器。但这个装置不适合模拟许多消防员在火焰周边的工作状态以及其它高温作业工人持续工作较长时间的热辐射防护性能的测试。

实际火场高温作业时，消防员并不会长期遭受轰燃火焰的直接灼烧，而在多数情况下是近距离灭火作业，其热暴露危险主要是火焰辐射热。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有的热辐射一维平面测试装置中忽略的人体躯干结构及皮肤传热特性对热辐射防护性能的影响，测试结果适用性较差等技术问题，从而提供一种可以更加真实的模拟热辐射环境中，人体着装后的热辐射防护性能的仿人体结构的服装热辐射防护性能测试装置。