[发明专利]一种高温作业服装及其模型设计方法

说明书

本发明公开了一种高温作业服装及其模型设计方法，属于高温作业服装领域。一种高温作业服装及其模型设计方法，分四个步骤进行分析，首先问题分析，确定需要分布建立四层热传导模型、单目标优化决策模型、双目标优化决策模型，通过四层热传导模型以及每层的初始条件、边界条件及交界面条件，得到体表温度时间关系模型，结合计算机软件和语言编程，求解不同情况下系统的相关参数，从而确定某织物层的最优厚度，使得热防护服能满足不同高温工作环境下需要的同时，达到降低研发成本，缩短研发周期的目的。

技术领域

本发明涉及高温作业服装领域，尤其涉及一种高温作业服装及其模型设计方法。

背景技术

衣食住行是人类最基本的需求，而服装居于首要地位，是人与环境之间的中间物，充当着人体第二层皮肤的作用。如今生活水平的提高，人们对服装的要求越来越高，不同环境下的服装要求也都越来越高，高温尤其如此；

在炎热环境中工作的人要比在普通环境下工作的人承受的压力更大，因此，完成高温作业时需穿专用服装，在高温或超高温条件下可以对工作人员进行安全保护,从而避免灼伤。有关防护服的设计标准，在国内外都形成了一套完善的体系，目前，国际上比较通用的耐高温阻燃防护服的结构由外及内主要分为三层：阻燃外层、防水透气层和隔热层。它的原理是降低热转移速度，使外界的高热缓慢而少量转移至皮肤。优良的热防护服既要对外界热量具有良好的阻隔作用，又要达到一定的热湿传递能力，以利于人体热量释放和汗液蒸发。但是，目前在热防护服和研究开发中，增强热防护性能与减少人体新陈代谢热负荷总是相互矛盾的，解决这一问题是对科学技术人员的挑战；

热防护服材料选取以及设计都很复杂，每个织物层的各项参数如密度、比热、热传导率以及厚度都是影响热防护服性能的关键要素，设计一种高温环境下多层热防护服系统模型，需要考虑，不同高温环境下，求解各织物层的最优厚度，使得假人皮肤外侧的温度尽可能的低，同时，也需要达到降低成本，缩短研发周期的目的；如何快速的进行分析和求解至关重要，也具有很重要的意义。

现有的一种高温作业服装及其模型设计方法，无法针对外界高温进行及时的调整。

发明内容

本发明的目的是为了解决无法针对外界高温进行及时的调整的问题，而提出的一种高温作业服装及其模型设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高温作业服装模型设计方法，包括以下步骤；

S1、对高温防护服内部的隔热层进行灌装，将灌装好的高温防护服穿戴好，将假人放置于恒温37℃状态下恒温加热箱中1-1.5h，将恒温37℃状态下的假人放置到恒定高温加热箱中，并记录下恒定高温加热箱中的温度为T；

S2、将假人模型中分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ层，其中Ⅰ层为阻燃外层；Ⅱ为隔热层；Ⅲ层为防水透气层；Ⅳ层为与皮肤接触的空气层；并记录Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ层的厚度和随时间的温度变化；

S3、通过上述记录的数据，建立Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ层的热传导模型；

其中第I层的热传导模型为：

T(x,0)＝37°,x∈(0,L₁)；

T(0,t)＝T；

T(L₁,t)＝T₁；

其中，ρ₁为第I层织物层的密度；c₁为第Ⅰ层织物层的比热；k₁为第Ⅰ层织物层的热传导率；Ω₁为第Ⅰ层织物层厚度的取值范围；L₁为第Ⅰ层织物层的厚度；T(x,t)为温度T与水平方向织物层厚度x及时间t的函数关系式；

其中第Ⅱ层的热传导模型：