[發明專利]一種熱輻射條件下多層服裝熱濕傳遞計算系統及方法

有效

• 申請號: 201811223550.4
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109543224B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 付明;翁文國;武金模;劉小勇;李亞運;鄭昕;許笑羽;徐暢
• 申請（專利權）人: 清華大學合肥公共安全研究院;清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;洪琴

本發明公開了一種熱輻射條件下多層服裝熱濕傳遞計算系統及方法，該計算系統包括計算參數輸入模塊、傳質模型計算模塊、織物層能量傳遞計算模塊、空氣層能量傳遞計算模塊、熱濕傳遞計算結果輸出模塊。傳質模型計算模塊的輸入端與計算參數輸入模塊的輸出端連接，織物層能量傳遞計算模塊和空氣層能量傳遞計算模塊的輸入端均與傳質模型計算模塊的輸出端連接，織物層能量傳遞計算模塊和空氣層能量傳遞計算模塊的輸出端均與熱濕傳遞計算結果輸出模塊的輸入端連接。該發明的優點在于：能夠分析熱輻射環境中熱防護服的多層織物結構特點和織物濕態分布對熱輻射吸收過程，以精確分析多層服裝熱濕傳遞耦合過程。

技術領域

本發明涉及高溫熱環境個體防護裝備安全評估技術領域，尤其是一種熱輻射條件下多層服裝熱濕傳遞計算系統及方法。

背景技術

在火災或者高溫作業環境中，高強度的熱輻射會引起暴露人員的燒傷和熱應激等危害。熱防護服是保障人員免受熱輻射威脅的重要裝備之一，因此準確評估服裝的熱濕傳遞性能，成為個體防護裝備領域的重要研究方向。

現有技術中，一般通過分析織物中液態和氣態擴散、液滴蒸發和冷凝、吸附和解析等傳質過程，或建立織物的輻射和導熱耦合傳遞方程，分析織物的溫度和水分分布等熱濕傳遞過程。但是這個過程并沒有考慮實際情況下，在熱輻射環境中熱防護服的多層織物結構特點和織物濕態分布對熱輻射吸收過程，而對多層織物的熱濕傳遞過程分析結果并不會十分準確。

目前，還沒有關于熱輻射條件中多層服裝熱濕傳遞過程耦合的計算系統及方法。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，為此，本發明提供一種熱輻射條件下多層服裝熱濕傳遞計算系統及方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種熱輻射條件下多層服裝熱濕傳遞計算系統，所述多層服裝包括空氣層和織物層，所述織物層包括N層織物子層，每相鄰的兩層織物子層之間設置一個空氣子層，該計算系統包括：

計算參數輸入模塊，用于獲取多種多層服裝中的空氣子層參數和織物子層參數，建立并保存參數庫，獲得實驗用的某一種多層服裝，通過參數庫獲得該多層服裝中的空氣子層參數和織物子層參數；

傳質模型計算模塊，與計算參數輸入模塊的輸出端連接，計算得出該多層服裝中的水蒸氣濃度C_v的空間分布、空氣濃度C_a的空間分布、液態水濃度W的空間分布；

織物層能量傳遞計算模塊，與傳質模型計算模塊的輸出端連接，根據各織物子層內液態水濃度W的空間分布、空氣子層參數、對應的織物子層參數計算得出各織物子層的溫度分布能量方程；

空氣層能量傳遞計算模塊，與傳質模型計算模塊的輸出端連接，根據空氣子層內水蒸氣濃度C_v的空間分布和空氣濃度C_a的空間分布、織物子層參數、對應的空氣子層參數計算得出空氣子層溫度分布能量方程；

熱濕傳遞計算結果輸出模塊，分別與織物層能量傳遞計算模塊的輸出端和空氣層能量傳遞計算模塊的輸出端連接，用于得到、導出、展示多層服裝熱濕傳遞計算結果。

優化的，所述計算參數輸入模塊中N-1組空氣子層參數通過實驗測量和查表獲得，每組空氣子層參數包括該空氣子層所處的位置、密度ρ_g、厚度d_a、導熱系數k_g、體積比熱c_v,g；N組織物子層參數通過查表獲得，每組織物子層參數包括對應織物子層的密度ρ_s、厚度d、混合氣體速度u_g、混合氣體的擴散系數D_g、導熱系數k_s、體積比熱c_v,s、吸收率κ_s、孔隙率、多空介質彎曲率

優化的，所述織物層包括3層織物子層，分別為外層、防水透氣層、隔熱層。