热防护服热传导过程的仿真研究

陈波红　覃月宁

摘 要：在高温环境下作业的工作人员，着装时既要考虑服装的功能性，也要考虑其舒适性。基于此，本文针对由三层不同材料的热防护服及空气层共四层的热防护系统建立热传导模型，并利用有限差分计算、仿真模拟假人皮肤表层的温度分布。其次，本文利用二分法，并编程模拟仿真得到当外界温度为65℃，作业时间为60min，皮肤表层温度不超过47℃且超过44℃的时间不超过5min时，热防护服第2层的最优厚度设计值为19.09mm。

关键词：热传递模型;有限差分;最优厚度设计;仿真模拟;二分法

0 引言

在消防、炼铁、陶瓷制造等高温作业环境中，工作人员必须穿着专用的热防护服工作，以免被灼伤。特别是消防人员，必须穿着热防护服才能进入高温环境中作业。考虑到消防人员作业时，要便于行动但不便穿着太厚重的服装进行作业，热防护服也存在热传导，作业时间有限。因此，本文介绍热防护服的热传导模型并给出热防护服最优厚度的设计方法，是必要且有社会价值的。

近年来，关于防护服热湿传递模型的研究已成为热点。根据热防护服制作是使用单层一种材料还是多层多种不同材料，热传递模型分为单层模型和多层模型。基于热传递单层模型的研究，很多学者给出了热防护服热传递的多层模型。Mell等[1]提出了包含热传递及热辐射的多层材料热传递模型;鉴于湿热水气对热传递的作用，Lawson等[2]建立了多层织物的热湿传递模型;由于空气层对热防护服的防护效果有显著影响，Ghazy等[3]建立了防护系统中包含空气层的多层织物的热传导模型。……