消防服多层织物系统热湿舒适性的评价方法研究

论文摘要

基于我国消防防护服生产和发展现状,本文探讨了我国现行消防服标准中采用防水透气层单层无温差条件下测得的水蒸气透过量作为消防服热湿舒适性指标的合理性,并尝试提出适用于我国消防服标准的消防服多层织物组合热湿舒适性指标及其可行的试验测试方法,为将来我国消防服标准在多层织物系统热湿舒适性方面的表征指标修订提供数据及理论依据。本文对国内外消防服标准中热湿舒适性要求及测试方法进行了综合比较分析,发现我国现行消防防护服标准GA10-2002中以《GB1037-88塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法——杯式法》作为消防服舒适性能的评价测试方法。但是随着材料技术的进步,其测试方法已不适用于目前行业普遍采用的消防服面料。本文在服装热湿传递理论的基础上,结合参考我国消防服装生产测试现状,提出透湿率、湿阻以及温差环境中的总热量散失三项消防服多层织物组合热湿舒适性指标,并为了使不同方法测得的指标单位统一具有可比性,进行了一系列的公式推导。同时提出三种可行的试验评价方法：等温干燥剂透湿杯法、等温蒸发透湿杯法和温差环境中热湿传递综合试验法。本文通过单层组分织物和多层组合织物的试验,对上述热湿舒适性指标和评价方法进行了比较与分析。以单层组分织物为试样进行热湿传递性能研究,试验结果表明试验环境条件和试验方法对透湿率和湿阻结果影响较大,若作为标准中的要求,应明确指明测试方法和试验环境条件。对三种方法测得的单层试样透湿率和湿阻的相关性进行分析,得到单层织物试样热湿传递性能两两之间呈现显著相关性。测得试样湿阻之间的相关系数分别为0.965、0.983和0.954,而试样透湿率之间的相关系数分别为0.810、0.874和0.764。所以,不同评价方法测得的湿阻指标的线性相关程度优于其透湿率指标的线性相关程度。多层织物试样测试结果的正交方差分析表明,由于所选试样中防水透气层织物试样间的透湿性能极差较大,导致防水透气层在三种评价方法中对组合整体热湿传递指标均呈现显著影响。而排除各组份织物中不同水平差异后,外层、隔热层以及外层和隔热层的交互作用都对多层织物系统的整体热湿传递性能起到显著影响。因此,在不同环境条件下,消防服织物系统的整体热湿舒适性是由各层织物共同作用的,外层、防水透气层、隔热层均对系统整体热湿传递性能造成影响。对本文提出的等温干燥剂透湿杯法、等温蒸发透湿杯法和温差蒸发热湿综合法三种评价方法以及透湿率、湿阻和总热量散失三项评价指标从多方面进行了综合分析,认为可以考虑使用温差条件下通过热湿综合法得到的湿阻或总热量散失作为消防服多层织物组合整体热湿舒适性的评价指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 消防防护服的研究背景
• 1.2.1 消防作业环境
• 1.2.2 消防防护服的基本性能
• 1.2.3 消防防护服的防护性和舒适性
• 1.3 消防服热湿舒适性的研究现状
• 1.3.1 消防服热湿舒适性的研究方法
• 1.3.2 消防服热湿舒适性的影响因素
• 1.4 课题研究意义与目的
• 1.5 课题研究的内容与技术路线
• 第二章 消防服热湿传递理论研究
• 2.1 服装舒适性
• 2.2 服装热湿舒适性理论
• 2.2.1 服装热湿舒适性的研究历史
• 2.2.2 人-服装-环境之间的热湿传递过程
• 2.3 评价热湿舒适性的指标及相关试验方法
• 2.3.1 热阻
• 2.3.2 透湿率和湿阻
• 2.3.3 总热量散失
• 2.4 消防服相关标准对热湿舒适性的要求
• 2.5 湿阻和总热量散失的计算推导
• 2.6 小结
• 第三章 面料选择与基础性能试验
• 3.1 试验面料的选择
• 3.1.1 外层面料选择
• 3.1.2 防水透气层面料选择
• 3.1.3 隔热层面料选择
• 3.1.4 舒适层面料选择
• 3.2 基础试验设计
• 3.2.1 外层面料的基础性能试验
• 3.2.2 防水透气层面料的基础性能试验
• 3.2.3 隔热层面料的基础性能试验
• 3.2.4 舒适层面料的基础性能试验
• 3.3 面料基础试验结果及分析
• 3.3.1 外层基础试验结果及分析
• 3.3.2 防水透气层基础试验结果及分析
• 3.3.3 隔热层基础试验结果及分析
• 3.3.4 舒适层基础试验结果及分析
• 3.4 小结
• 第四章 多层织物系统中单层组分的透湿性能研究
• 4.1 消防服用多层织物系统热湿舒适性评价方法设计
• 4.1.1 方法一:等温干燥剂透湿杯法
• 4.1.2 方法二:等温蒸发透湿杯法
• 4.1.3 方法三:温差蒸发热湿综合法
• 4.1.4 三种评价方法的相关试验条件和参数
• 4.2 基于单层织物试样的评价方法分析
• 4.2.1 不同评价方法透湿率测试结果方差分析
• 4.2.2 不同评价方法湿阻测试结果方差分析
• 4.2.3 评价方法的相关性分析
• 4.3 单层织物热湿传递性能研究
• 4.4 小结
• 第五章 多层织物系统整体热湿传递评价方法研究
• 5.1 多层织物系统三因素四水平正交组合试验
• 5.1.1 三因素四水平正交组合试验设计
• 5.1.2 三因素四水平正交试验结果及讨论
• 5.2 多层织物系统三因素二水平正交组合试验
• 5.2.1 三因素二水平正交组合试验设计
• 5.2.2 三因素二水平正交组合试验结果及讨论
• 5.3 多层织物系统热湿舒适性的相关性分析
• 5.3.1 不同评价方法测得热湿传递性能的相关性分析
• 5.3.2 织物组合整体热湿传递性与各组份试样的相关分析
• 5.3.3 织物组合整体热湿传递性与组合面密度和厚度的相关性分析
• 5.4 不同评价方法和指标的综合比较分析
• 5.4.1 三种评价方法的综合比较
• 5.4.2 三种评价指标的综合比较
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢