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国际常用热防护服热防护性能测试方法

[2015-06-06 08:56]

一、热辐射防护性能测试方法(RPP 试验)
该试验是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 。该方法的试验仪器主要有辐射热源装置﹑热源预热屏蔽装置﹑试样夹持装置﹑铜管量热计和绘图记录仪组成。
辐射热源装置由五根 500 W 的红外石英管作为辐射热源, 垂直地对试样进行热辐射 。热源的辐射热量由调压变压器控制, 通过调节输入电压,使石英管辐射出规定的热流量为 0 .5 cal/(cm2·s)或 2 .0 cal/(cm2·s)。
由于红外石英管需要经过一段时间才能达到恒定的辐射热流量 , 在此预热过程中, 试样应不受到热辐射 , 因此 , 在热源与试样之间设置一预热屏蔽装置 , 防止试样过早地受到热辐射 , 从而保证试验的准确性。试样夹持装置将试样夹持并垂直放置于辐射热源前。它由两块中间开有长方形孔的金属板组成。放置在试样后的铜管量热计用于测定透过试样的热流量,并将量热计的温度转换为电压输出,在记录仪中绘出输出电压(量热计的温度)随热辐射时间的变化曲线。
在实际试验中 , 首先剪取尺寸为22 .86 cm ×10 .16 cm 的五块试样 , 并在标准大气下调湿, 然后将试样放入试样夹持装置内, 保持试样夹持平整, 并将其放入试验仪中。接着, 打开电源 , 调节变压器的输出电压至规定电压 , 保证红外加热石英管具有规定的辐射热量。当红外石英管预热60 s 后 , 撤去热源预热屏蔽装置 , 使试样垂直暴露于规定的辐射热量下 , 并同时打开记录仪 。当试样暴露在热源下 30 s 后 , 关闭电源和记录仪,放上预热屏蔽装置 , 取下铜管量热计并冷却, 试验完毕。当量热计温度下降至 33 ℃时 , 才能进行新一次试验。
引起二度烧伤所需要的时间由纪录仪绘制的量热计温度随热辐射时间变化曲线与二度烧伤标准曲线相交求得 , 最后 , 按下式计算试样的 RPP值:RPP 值=F T(cal/ cm2)式中:F ———规定辐射热流量[ 0 .5 cal/(cm2·s)或2 .0 cal/(cm2·s)] ;T ———引起二度烧伤所需要的时间(s)。RPP 试验主要用于测定热防护服的辐射热防护性能 。由于热辐射是造成热伤害的主要传热形式之一 , 所以, 该方法可以从一个方面较好地测试和评价热防护服的热防护性能, 在森林消防等领域已得到了较广泛的应用 。

二、热辐射和热对流混合作用防护性能测试方法(TPP 试验)
该测试方法是将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。与 RPP 试验相比 , TPP 试验采用不同的热源形式 , TPP 试验仪的热源由气体燃烧器和红外石英管组成, 它包括两个与水平成 45°位置放置的气体燃烧器, 以及在它们之间排列的九根红外石英管。热源以热对流和热辐射两种传热方式的混合形式向试样传递热量。同时 , 试样呈水平放置于热源上面。试样的 TPP 值可按下式计算:TPP 值=F T(cal/ cm2)式中:F ———规定的热源热流量[ 2 .0 cal/(cm2 ·s)] ;T ———引起二度烧伤所需要的时间(s)。TPP 试验是目前国际上通用的评价热防护服热防护性能的试验方法 。它采用热对流和热辐射两种传热方式 , 较客观地预测热防护服的实际热防护效果, 得到广泛的应用。2 .3 热力人体模型测试法(Thermo-Man)[ 8~ 9]一些公司和研究所研制了装有测试仪器的人体模型, 并用其试验来预测真实服装在暴燃情况下的热防护性能 。该方法是用人体大小的模型,施以实验室模拟可控急速燃烧试验条件 , 通过对穿着在人体模型上的服装阻隔热量和降低烧伤程度的测量 , 评价服装对人体的热防护效果。在试验中, 将穿着实验用服装的人体模型置于实验室模拟燃烧的环境中 , 并暴露一定时间,观察燃烧情况。同时 , 通过人体模型身上分布的122 个热传感器, 测量和计算透过被测服装传导到人体表面各部位的热量和温度 , 得出人体承受二度和三度烧伤的总量及位置 , 评价热防护性能。
热力人体模型测试法模拟和评价在极端不利条件下热防护服的热防护性能, 有较高的实用价值, 但实验复杂,仪器昂贵。热防护服热防护性能的测试 , 应综合考虑热防护服的实际使用目的﹑环境﹑热源形式和传热方式等,选用合适的测试方法 ,客观﹑全面地评价热防护服的热防护性能。

三、结语
在热防护服的热防护性能测试和评价上, 我国目前还缺乏全面系统的标准方法 。但随着我国经济﹑社会的发展, 人们安全防护意识的不断提高, 热防护服必将在各行业得到更广泛的应用。所以 , 在借鉴国外先进经验和技术的基础上, 进一步研究和制订系统的热防护性能测试方法和试验仪器设备, 必将促进我国热防护服的设计﹑生产和应用 。


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