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135 表明开始出现自然对流，通过衣下空气层的热流量增加，使面料内表面的温度增加。 图1 空气层厚度与面料内表面温度的关系 Fig.1 Air gap thickness and fabric inner temperature 衣下空气层厚度对总显热及各组分热流量的影响见图2。当空气层厚度小于16mm 时， 140 通过衣下空气层的显热传递为导热和辐射。随着空气层厚度的增加，导热量逐渐减少，而辐 射热逐渐增大。这是因为辐射热与空气层厚度无关，随着面料表面温度的降低，皮肤与面料 之间的温度差加大使得辐射热增加。由于导热量下降的幅度大于辐射热增加的幅度，通过衣 下空气层的总热流量随着空气层厚度的增加而下降。当空气层厚度大于16mm 时，自然对流 的出现使对流传热增加，面料内表面温度升高，辐射热降低，总热流量增加。 145 图2 空气层厚度与热流量的关系 Fig.2 Air gap thickness and heat flux 3.2 环境温度的影响 150 当衣下空气层厚度为5mm 时，环境温度的变化对面料内、外表面温度的影响见图3。 面料内、外表面的温度随着环境气温的升高而线性增长，面料外表面较内表面对环境气温的 变化更加敏感。图4 所示为环境气温对通过面料表面边界空气层的总热流量和对流、辐射热 流量的影响。随着环境气温的升高，对流、辐射及总热流量均下降，这主要是由于环境温度 的升高导致两表面之间的温差缩小，热流的驱动力下降。 155 图3 环境气温与面料表面温度的关系 Fig.3 Air temperature and fabric surface temperature 160 图4 环境气温与热流量的关系 Fig.4 Air temperature and heat flux 3.3 环境风速的影响 当环境风速由相对静止增大到2.0m/s，其对面料表面温度及热流量的影响见图5、图6。 165 随着环境风速的增大，对流传热系数增加，导致面料外表面向环境的对流散热量亦增大。而 辐射热与环境风速无关，随着面料表面温度的降低，辐射热也逐步下降。总体来看，对流散 热量的增大程度要高于辐射热的减少程度，使总散热量呈上升趋势。随着环境风速的增大， 面料外表面的散热量增大，致使面料内、外表面的温度均呈下降趋势，但外表面温度的下降 程度要高于内表面，说明面料外表面对环境风速的变化更加敏感。 170 图5 环境风速与面料表面温度的关系 Fig.5 Air velocity and fabric apparent temperature 175 图6 环境风速与热流量的关系 Fig.6 Air velocity and heat flux 3.4 风速与衣下空气层厚度的组合影响 当外界环境风速从0.1m/s 过渡到2m/s，衣下空气层厚度从2mm 过渡到14mm 时，通过 180 衣下空气层的总热流量如图7 所示。在相同的厚度下，通过衣下空气层的热流量随着环境风 速的增大而增高；而在相同的风速下，通过衣下空气层的热流量随着空气层厚度的增大而减 少。综合来看，当外界风速为2m/s，空气层厚度为2mm 时，通过衣下空气层的热流量最大； 而当外界风速为0.1m/s，空气层厚度14mm 时，通过衣下空气层的热流量最小。 185 图7 空气层厚度与环境风速对热流量的组合影响 Fig.7 Air gap thickness and air velocity on heat flux 4 结论 从理论分析与实验结果来看，在皮肤温度33℃，环境气温25℃的条件下，当空气层厚 190 度超过其临界值16mm 时，通过衣下空气层的热传递开始由导热向自然对流过渡。在临界值 之内，随着空气层厚度的增加，通过衣下空气层的导热量逐步减少，从占总干性热流量的 71%下降到24%，空气层就如隔热材料一样阻碍了人体向外界的散热，在寒冷的气候中可帮 助保持人体体温；相反通过空气层的辐射热逐步增加，从占总干性热流量的29%增加到76%， 说明辐射热在人体总散热中占有重要的地位。 195 随着环境温度的升高，受温度差驱动的显热传递，包括对流和辐射热均线性减小。在衣 下空气层厚度为5mm 的条件下，当环境气温由10℃增加到30℃时，总干性散热量减少了 87%，致使面料内表面温度升高了7.2℃，可见环境温度的升高阻碍了人体皮肤向环境的散 热，造成衣下空气层温度的升高。由于面料层固有热阻的作用，面料外表面对环境气温的变 化较内表面敏感。环境风速的增大能够加大着装人体向外界的散热量，特别是在较小的衣下 200 空气层厚度和较大的环境风速时。 原创学术论文网Tag：代写代发论文 代写纺织论文 代发纺织论文 |
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