化学防护服中热湿传递研究

化学防护服中热湿传递研究

李承霏

海南洋浦经济开发区消防救援支队  海南儋州  578001

摘要：化学防护服是在危险化学环境中保护作业人员安全的关键装备之一。然而，在长时间穿戴化学防护服时，热湿传递问题成为了作业人员面临的主要挑战。热湿传递是指热量和湿气在防护服内外之间的传递过程，它直接影响着作业人员的舒适度、健康状况和工作效率。

关键词：化学防护服；热湿传递；化学环境

引言

化学防护服是一种重要的个体防护装备，在各种工业和实验室环境中广泛应用。其主要功能是保护穿戴者免受有害化学物质的接触和侵害，确保他们的健康和安全。然而，长时间穿戴化学防护服可能导致热应激和不适感，从而降低穿戴者的工作效率和舒适度。

1.化学防护服的热湿传递特性

化学防护服的热湿传递特性是指在危险化学环境中，防护服材料与设计对热量和湿气的传递效应，化学防护服需要在保护工作人员的身体免受有害物质侵害的同时，维持适宜的温度和湿度。热湿传递特性由防护服的材料选择、构造和设计来决定，材料的选择必须具备防护目标和性能要求，如化学稳定性、防腐性和耐久性。构造设计应考虑通风与换气的有效性，以促进空气流动和湿气蒸发。评价热湿传递特性的主要指标包括热阻和透湿度，热阻是指防护服材料对热传递的抵抗力，其值越大，阻隔热量的能力越强。透湿度表示防护服材料对水蒸气通过的能力，高透湿度可帮助排除防护服内部的湿气。通过研究化学防护服的热湿传递特性，可以优化材料的选择和改进设计，以提高防护服的透气性和舒适度，这有助于降低工作人员的体温上升和湿度积聚，改善工作环境，减少对人体的负荷。因此，深入了解和研究化学防护服的热湿传递特性对于提高其性能和应用的安全性和舒适性至关重要。

2.热湿传递实验方法与测试技术

2.1热湿传递性能测试标准

热湿传递性能测试是评估化学防护服性能的关键步骤之一，ASTMF1868-17《化学防护服材料的热湿传递特性测试方法》：该标准规定了通过测量样品在特定条件下的热传导、湿气扩散和蒸发来评估材料的热湿传递性能。ISO11092《纺织品-冷水、热水和水蒸气穿过阻力及涡轮测定法》：该标准定义了使用涡轮法测试织物透湿度的方法，通过测量水蒸气在材料中的传递速率来评估透湿性能。EN31092《纺织品-冷热凉度索引及透湿度测定法（斯密尔劳法）》：该标准利用人体模拟器在固定条件下测量织物的透湿度、热阻和冷热凉度指数，评估织物在吸湿和排湿方面的性能。AATCCTM110-2017《湿气渗透率》：该标准使用碗形试验法测量材料的湿气渗透率，以评估材料抵抗流体渗透的能力。以上标准可以帮助研究人员和制造商根据统一的测试方法评估化学防护服的热湿传递性能，并为材料选择、设计改进和性能优化提供依据。在进行测试时，应根据具体要求选择相应的标准，并严格执行测试程序，确保结果的准确性和可比性。

2.2热湿传递指标测量方法

热湿传递指标测量方法用于评估化学防护服材料的热湿传递性能，热阻测试方法：利用热流法或热板法，测量防护服材料对热传递的阻力。通过测量样品上下温度差和热流量，计算热阻值来评估材料的热传导性能。透湿度测试方法：根据不同的标准，使用湿度控制设备和透湿度仪器，测量湿气从材料中的透过率。透湿度测试可以通过碗形试验法、涡轮测定法等进行，并根据温度和湿度的变化来评估材料的透湿性能。湿气渗透测试方法：使用液体或气体压力，将样品暴露在一定湿度下，测量渗透到材料内部的水蒸气量。通过测量渗透率和压力差来评估材料的湿气渗透性能。这些测量方法可以帮助研究人员获得化学防护服材料的热阻和透湿度等关键指标，从而了解其对热量和湿气的传递能力。在实际测试中，应根据具体需求选择合适的测量方法，并确保测试条件的准确性和可重复性，以获得可靠的热湿传递性能数据。

3.化学防护服热湿传递的改进与优化方法

3.1材料选择与加工技术改进

材料选择与加工技术改进对于优化化学防护服的热湿传递性能至关重要，针对材料选择，可以考虑具有高透湿度和良好导热性的先进功能性纤维材料，如活性炭纤维、微孔聚合物等，这些材料可以提供更好的湿气蒸发率和热传导性，增强穿着者的舒适感。在加工技术方面，可采取一些改进措施。例如，采用多层复合材料结构，其中各层具有不同的热湿传递特性，以提高整体的热阻和透湿度；采用热压缩、纳米涂层等技术来增强材料的防水性和透湿性。此外，通过优化裁剪和缝制工艺、添加适当的通风孔等方法也可改善防护服的热湿传递性能。材料选择和加工技术改进是优化化学防护服热湿传递性能的关键手段。

3.2罩体设计和通风系统优化

罩体设计和通风系统优化是改善化学防护服热湿传递性能的关键措施，在罩体设计方面，可以采用通风孔、活动式开关等方式增强空气流动，促进湿气的排出和新鲜空气的流入。合理设计罩体形状和尺寸，确保防护服与人体的贴合度，减少内部空间的积聚。通风系统的优化是通过改进防护服的通风装置，提高通风效果和气体交换率。可以考虑使用电风扇、通气管道等通风设备，将新鲜空气引入防护服内部，同时排除湿气和有害气体。通过有效的通风系统优化，可以降低防护服内部的温度和湿度，提供舒适的工作环境。罩体设计和通风系统优化需要综合考虑防护性能、舒适度和可操作性。更好地平衡这些因素，通过精确的空气流动路径和通风速度的控制，确保防护服既能提供有效的防护，又能保持穿戴者的舒适和自由度。罩体设计和通风系统优化是改善化学防护服热湿传递性能的重要手段，通过合理的罩体设计和通风系统优化，可以提高防护服的空气流动和湿气排出效率，从而有效改善穿戴者的舒适度和工作效率。

3.3整体热湿传递性能优化策略

实现化学防护服的整体热湿传递性能优化需要综合考虑材料选择、罩体设计和通风系统优化等因素。材料选择：选择具有良好透湿度和导热性的高性能材料，如活性炭纤维、微孔聚合物等，以提高防护服的透气性和热传导性。罩体设计：优化罩体形状和尺寸，确保与穿戴者的贴合度，减少内部积聚。使用通风孔和活动式开关等方式增强空气流动，促进湿气排出和新鲜空气流入。通风系统优化：改进通风装置，增强通风效果和气体交换率。采用电风扇、通气管道等通风设备引入新鲜空气，同时排除湿气和有害气体。整体补充：考虑补充内部降温装置（如冷却背心）、湿气吸收剂等措施，降低防护服内部温度和湿度，并提供额外的舒适度。定期维护：定期清洗和保养防护服，确保通风孔畅通，材料透气性能良好。通过综合考虑上述优化策略，可以改善化学防护服的整体热湿传递性能，提高穿戴者的舒适度、工作效率和安全性。但需注意在优化过程中需满足防护性能要求，并根据具体工作环境和使用需求进行合理调整。

结束语

化学防护服的热湿传递性能是影响工作人员舒适度和工作效率的重要因素，通过研究材料选择、罩体设计和通风系统优化等策略，我们可以不断改进防护服的整体热湿传递性能。这将有助于提高工作人员的工作环境和安全性，并为未来的防护服设计与优化提供了重要的理论和实践指导。

参考文献

[1]吴珺秋,李俊.相变—通风混合冷却服的冷却效果及其测评方法进展[J].丝绸,2023,60(04):71-79.

[2]王艺融.两类防护服热湿传递建模与参数决定反问题[D].浙江理工大学,2023.DOI:10.27786

[3]陈飞宇,申梁昌,付明等.面向人体热反应计算的加热服装热湿传递模型[J].清华大学学报(自然科学版),2023,63(06):900-909.DOI:10.16511

[4]赵辰.间歇通风对通风服降温效果与着装人体热感觉的影响研究[D].东华大学,2023.DOI:10.27012

[5]姜舒.气密型化学防护服中热湿传递研究[D].苏州大学,2021.DOI:10.27351