由于织物在加热过程中收缩,为了保持样品在测试过程中的完整性,在测量过程中需要对样品施加一定的张力。ASTMD4108标准采用两种常用的样品张力方法,可根据试验需要选择不同的方法:
2)将钢针植入样品架,测试时将织物穿过钢针。同时,热流计绝热板上的计孔与样品架上的钢针正好一致,保证了热流计与样品背面的紧密接触。该方法最有效地防止织物受热收缩,克服了放置金属块不能完全消除织物热收缩的负面影响。
NFPA1971应该说是ASTMD4108标准方法的修改版。因此,它们的测量原理相同,大多数部件相似,但也不同。它们的主要区别是:①热源辐射/流热流比不同;ASTMD4108方法中,一个Meker燃烧器提供的辐射/流热比为3:7,而NFPA1971方法改为两个Mekei燃烧器,分别放置在与测试主体成45°的一排应时灯管两侧,如图4所示。采用电加热时,灯管的输入电压可调至输出辐射热与燃烧器火焰对流热的比例为5:5。②测试样品的规格和尺寸不同。样品尺寸为150mm×150mm,样品架上的小孔尺寸为100mm×10mm。该方法主要用于测试建筑结构火焰保护装置的热保护装置。NFPA1971971971971样品与壳体保护装置的保护装置
NFPA1977防火服和设备-防热辐射性能试验方法
本实验是将样品垂直放置在应时灯辐射源前,在规定距离内,热源对样品进行热辐射,用原理和结构类似ASTMD4108的铜片热流计测量人体皮肤二次烧伤所需的时间,计算二次烧伤时间和暴露热流的总热流RPP值。
低温热水加热终端设备的供水温度为30~60℃。当热源提供的水温满足这个要求时,热水可以直接送到终端;当热源能提供的水温低于此范围时,需要采取措施提高水温,或者当热水温度虽然位于30~60℃但较低时,也可以通过提高水温来提高散热性能。
RPP=t2×qr
公式中,qr-规定辐射热流为0.5cal/(cm2.s)或2.0cal/(cm2.s);
造成二度烧伤所需时间,单位:s。
RPP值越大,热保护服的防热辐射性能越好,反而越差。
采用NFPA1977方法的实验仪器主要由辐射热源仪、预热屏蔽器、试样夹持器、铜管热流计和绘图记录器组成。
辐射源装置以5根500W红外应时灯为辐射热源,垂直辐射样品。热源的辐射热量由调压变压器控制,通过调节输入电压,应时灯辐射规定的热流量为0.5厘米/厘米2.s或2.0厘米/厘米2.s。
应时灯管需要一段时间才能达到一定的辐射热流,所以在这个预热过程中,样品应该不会受到热辐射,所以在热源和样品之间设置预热屏蔽装置,防止样品过早受到热辐射,保证样品的准确性。样品夹紧装置将样品夹紧并垂直放置在辐射热源前,两个中间由带有矩形孔的金属板组成。
放置在样品中的铜片热流计用于测量通过样品的热流量,将热量计的温度转换成电压输出,并绘制铜片热流计的温度随热辐射时间而变化的曲线。
在实验室试验中,首先切割5个尺寸为22.86厘米×10.16厘米的样品,在标准大气压下调湿,然后将样品放入样品夹紧装置,保持样品夹紧平整,放入试验仪。接着,打开电源,将变压器的输出电压调整到规定的电压,以确保红外加热应时灯具有规定的辐射热。红外线应时灯预热60s后,取出热源预热屏蔽装置,使样品垂直暴露在热源30s后,关闭电源和记录仪,放置预热屏蔽装置,取出铜热流计,冷却试验结束。新的测试只能在量热器温度降到33℃时才能进行。
造成二次烧伤所需时间由记录仪绘制热流计温度随热辐射时间变化而变化的曲线与二次烧伤标准曲线相交,最后按式(2)计算样品的RPP值。
RPP试验主要用于测量热保护服的辐射热保护性能。由于热辐射是热损伤的主要传热形式之一,该方法可以从一个方面更好地测试和评价热保护服的热保护性能,广泛应用于森林消防等领域。
服装热保护性能火人测试方法
与小规模测量方法相比,火人等大规模测试方法可以提供相对全面的服装热保护、热收缩等信息,但测试成本更高,操作更复杂。世界上许多组织和标准化组织已经开始开发热保护服装测试装置,并制定了相应的标准。火人是一种模拟消防员或高温工作人员的身体,配有几个测温传感器。每个温度传感器测量的温度值代表人体皮肤的一部分表面温度。采用火人技术,具有模拟高温辐射环境和火灾条件的人体。结合计算机数据采集、处理和图像显示技术,评估和研究工人防护服装的整体热保护性能,不仅可以满足热保护服装的特定使用,还可以快速、直观、定性、定量地显示工人烧伤分布图像。
现在主要有三种火人测试系统,分别是杜邦公司的Thermo-Man假人、北卡州立大学的PyroMan火人和加拿大阿尔伯特(Alberta)大学的火人测试设备。两者都能很好地模拟外部明火环境,一般模拟热源热能为84kW/m2,这也是消防队员在灭火过程中对服装外部热量保护的评估值。实际上,在更多的情况下,消防队员暴露在热源中的热量低于这个值。表1是某些不同火源环境下暴露的热流值。