消防服衣下空氣層熱傳遞機制研究進展

蘇 云,王云儀,3,李 俊,3

(1.東華大學 服裝·藝術設計學院，上海 200051；2.東華大學 功能防護服裝研究中心，上海 200051； 3.現代服裝設計與技術教育部重點實驗室，上海 200051)

消防服衣下空氣層熱傳遞機制研究進展

蘇 云1,2,王云儀1,2,3,李 俊1,2,3

(1.東華大學 服裝·藝術設計學院，上海 200051；2.東華大學 功能防護服裝研究中心，上海 200051； 3.現代服裝設計與技術教育部重點實驗室，上海 200051)

空氣層熱濕傳遞機制的研究不僅可為更加準確的實驗室熱防護性能測試提供指導,也可提高消防服熱濕傳遞數值模擬的精確度。在闡述了熱防護性能測試中空氣層的作用以及空氣層熱傳遞機制和空氣層熱傳遞模型的研究現狀的基礎上，分析了服裝與人體之間空氣層微氣候的特征，從熱傳導、對流換熱和輻射換熱3個方面總結了空氣層的熱傳遞機制，提出不同條件下空氣層傳熱模型建立的基本思路，并對未來消防服衣下空氣層熱傳遞機制的研究動向作出了預測。

消防服；空氣層；熱傳遞；數值模擬

對于參與緊急滅火的消防員而言，熱應力是其生命安全和身心健康的最大威脅。這種惡劣環境通常可以被劃分為普通、危險、緊急3種狀態[1]。緊急狀態常常發生在閃火環境下，熱流密度達到20～209.34 kW/m2，消防員的耐受時間僅僅只有幾秒鐘，具有致命的危險[1]。普通和危險狀態是屬于低水平熱輻射環境，熱流密度為5～20 kW/m2[2]，暴露時間較長，一般沒有造成消防服外層面料的熱降解，然而實際情況中消防員的皮膚燒傷較多發生在這種環境條件下[3-4]。消防服作為高溫下使用的防護性服裝，能夠減少或防止皮膚燒傷，提高消防作戰效率。其熱防護性能的好壞，直接關系到作業人員的安危，因此，準確評價服裝的熱防護性能，在不同場合選擇合適的消防服具有重要意義。然而，服裝各層的空氣層是評價與改善服裝熱防護性能的關鍵因素。

目前熱防護性能的各種實驗測試方法中，許多學者對于測試中是否需要在傳感器與面料之間設置空氣層，以及其大小的設置產生了興趣。在許多小尺度臺式測試中，如NFPA 1971《建筑物火災用滅火防護服標準》規定的閃火條件下的TPP測試、NFPA 1977《荒地滅火用防護服和設備標準》規定的21 kW/m2輻射強度下的RPP測試以及美國材料實驗協會標準：F 2731—2011《測定消防員防護服系統的能量傳播和儲存的標準試驗方法》規定的8.5 kW/m2輻射強度下的SET測試等，都沒有考慮傳感器與面料之間空氣層的影響。也有測試標準中，如ASTM D4108《熱防護性能測試(TPP)》等，規定傳感器與面料之間的空氣層厚度為6.4 mm，用來模擬服裝與人體皮膚之間的間距大小。由于人體體表形狀的復雜性，服裝覆蓋在人體表面形成的衣下空氣層分布不均勻，小尺度臺式測試并不能準確地模擬著裝人體衣下空氣層的分布，因此，文獻[5-7]利用三維人體掃描儀調查了燃燒假人衣下空氣層的分布狀況，結果表明，在肩部、前胸、大腿、膝蓋等部位形成的空氣層較小，在后背較低部位、腰、后膝和小腿的空氣層相對較大。同時由于人體的運動以及面料的熱收縮導致衣下空氣層的動態變化，都預示著全尺度假人實驗的必要性[8-9]。

由于空氣層傳熱的復雜性，實驗室測量并不能有效解釋空氣層傳熱的機制，因此，不少研究學者進行了消防服衣下空氣層熱傳遞數值模擬的研究。早期Torvi等[10]基于小尺度臺式測試，分析了面料與傳感器之間空氣層的一維熱傳遞，但是忽略了空氣對輻射傳熱的影響以及各傳熱方式的耦合現象。由于人體幾何形態的復雜性，Zhu等[11]基于Torvi建模理論，建立了圓柱坐標系下的空氣層傳熱模型，用以研究不同曲面下空氣層的熱傳遞過程。Sawcyn等[12]基于阻燃面料背面溫度的梯度分布，建立了空氣層的準二維熱傳遞模型，同時Talukdar等[13]利用CFD(計算機流體動力學，Computational Fluid Dynamics )技術再現了空氣層的多維熱傳遞現象。為了研究空氣層的耦合傳熱以及動態空氣層的傳熱，Ghazy等建立了單層面料空氣層傳導與輻射熱傳遞耦合模型[14-15]、多層面料多層空氣層模型[16]以及人體運動、面料熱收縮引起的動態空氣層模型[17-18]，但是，由于衣下空氣層厚度的跨度較大，不同火場環境下空氣層模擬的差異性，目前衣下空氣層數值模擬的精確度以及應用性仍有待提高。

空氣層在“人體-服裝-環境”的數值模擬中起著橋梁的作用，同時空氣層的熱傳遞過程容易受到其他因素的影響，因此，準確分析空氣層的熱傳遞機制，對于實驗室測試中空氣層厚度的設置、不同火場環境條件下空氣層熱傳遞模型的建立具有重要意義。本文分析了服裝與人體之間空氣層微氣候的特點，總結了空氣層對流、傳導以及輻射的傳熱機制，比較了目前各空氣層熱傳遞模型的優缺點，并總結了其未來發展的趨勢。

1 空氣層微氣候

按照NFPA 1971《建筑物火災用滅火防護服標準》規定，消防服由多層織物系統構成，依次為外層、防水透氣層以及隔熱層，人體的皮膚結構從外向內依次為表皮層、真皮層、皮下組織，從而形成多層垂直空氣層的分布，如圖1所示。

在消防員的消防作業過程中，由于人體的運動以及面料的熱動力現象，使得人體-服裝-環境之間的熱濕傳遞過程處于動態變化之中[19]。衣下空氣層內也不可能完全靜止，在隔熱層與皮膚表層之間(空氣層③)，由于存在溫度差產生的傳導與輻射熱傳遞的同時，也必然會由于空氣分子的運動產生自然對流現象，除非衣下空氣層所處的空間非常狹小，無法形成對流運動，這時才會有單純的導熱現象(空氣層①與空氣層②)，所以，空氣層微氣候中同時存在對流、傳導、輻射傳熱以及由于濃度差、溫度差、壓力差產生的蒸發散熱現象。

2 空氣層熱傳遞機制

服裝與人體之間空氣層的熱傳遞過程受多種因素的影響，在空氣層中進行熱交換的方式有熱傳導、對流換熱和輻射換熱，其中熱傳導和對流換熱的計算過程相對簡單，而輻射換熱比較復雜，但是三者之間具有耦合作用，共同決定著空氣層的熱傳遞過程。

2.1 對流/傳導熱傳遞

靜止空氣的導熱系數明顯小于常見的紡織材料，是理想的絕緣體。隨著空氣層厚度的增加，空氣層導熱減小，相反自然對流愈益明顯。傳熱學中利用Ra(瑞利數，Rayleigh number)的大小判斷自然對流的發生與否，如下式[20]所示：

(1)

式中：g為重力加速度，9.81 m/s2；β為空氣的熱膨脹系數，K-1；△T為空氣層邊界的溫度差，K；δ為空氣層厚度，m；α為空氣熱擴散系數，m2/s；v為空氣動力黏度，m2/s。

對于處于水平方向的空氣層來說，當Ra值達到1 708時，空氣層發生穩態自然對流；當Ra值超過5 830時，便會產生非穩態自然對流[21]。然而，Ra值的大小與空氣層的厚度呈正比，Torvi利用流動可視化與數值模擬的方法推導出當空氣層的厚度達到6.4 mm時出現自然對流[10]。同時由于人體衣下空氣層的體積較小，空氣層厚度為19.1 mm時的Ra值小于35 000，而發生湍流的Ra值大于106，故衣下空氣層的對流換熱一般當作層流處理[22]。

2.1.1 傳導熱傳遞

當面料與傳感器之間空氣層厚度小于6.4 mm時，由于空氣層間隙太小，從而無法形成對流運動，這時空氣層的熱傳遞以傳導為主。根據傅里葉熱流定律，一維平面的熱傳導速率方程為

(2)

式中：qcond為傳導熱流密度，W/m2；k為空氣層的導熱系數，W/(m·K)；?T/?x為沿x方向的溫度梯度，K/m。

2.1.2 對流熱傳遞

當空氣層厚度超過6.4 mm時，空氣含量的增加會導致空氣層導熱的大幅度減小，相比對流傳熱來說可以忽略不計。在消防作業中，消防服衣下空氣層對流傳熱不僅僅以自然對流的形式進行，同時由于人體步行等連續動作以及面料的熱收縮變化，在衣下空氣層中會產生強迫對流，如風箱效應或鐘擺效應等，但不論對流傳熱過程的具體特性如何，均可利用牛頓冷卻公式計算空氣層的對流換熱(如式(3)、(4))。同時對流傳熱是由浮升力引起，這種浮升力是因流體中的溫度差所導致，與空氣層所處的方向有一定的聯系，見式(5)[20，23]。

(3)

(4)

(5)

式中：[]*是指如果方括號內為負值，則此項為0；qconv為對流熱流密度，W/m2；h為空氣層的對流傳熱系數，W/(m2·K)；Tfab為隔熱層背面溫度，K；Tskin為皮膚表層溫度，K；Nu為努塞爾數；L為空氣層的厚度，m。

2.2 輻射熱傳遞

有研究表明，面料與傳感器之間空氣層的熱傳遞以輻射熱交換為主[10]，所以準確評價空氣層輻射熱傳遞過程，對于提高空氣層熱傳遞模型具有重要意義。在消防作業的過程中，服裝以及人體皮膚都會向空氣層發射熱輻射，同時由于空氣中O2以及N2屬于非極性氣體，不發射輻射，空氣中還含有少量的極性分子氣體，如CO2、水蒸氣等，在很大溫度范圍內是發射和吸收輻射[24]。綜上所述，一般情況下可把空氣層簡化成透明體，完全透射輻射，此時空氣層輻射熱傳遞遵循斯蒂芬-玻爾茲曼定律，利用視角系數建立的輻射模型為

(6)

式中：qrad為輻射熱流密度，W/m2；σ為 斯蒂芬-玻爾茲曼常數，5.67×10-8W/(m2·K4)；εfab與εskin分別為面料與皮膚表層的發射率；Afab與Askin分別為面料熱暴露與皮膚表層的表面積，m2；Ffab-skin為面料背面發射的輻射被皮膚攔截的比例。

由于面料在高溫環境下會發生化學反應，從而產生CO2、顆粒等物質，分布在空氣層中，同時消防員高強度作業產生的汗液使空氣層的濕度升高，都會增加空氣層吸收和發射輻射熱。在這種情況下，可以將空氣層當作灰體處理，即空氣層既能夠透過輻射，也能吸收與發射輻射，其空氣層進行輻射熱傳遞的計算過程如下：

(7)

(8)

(9)

(10)

由于以上計算過程復雜，輻射傳熱模型可進行相關簡化。考慮空氣層作為輻射介質，但是忽略空氣發射輻射，并且通過引進Beer定律，假設空氣層吸收熱輻射呈指數衰減，其計算方程為

(11)

(12)

3 空氣層傳熱模型

空氣層在“環境-服裝-人體”的傳熱建模中起著關鍵的作用，因此，建立精確的空氣層傳熱模型對于準確評價服裝熱防護性能具有重要意義。目前有關消防服空氣層的傳熱模型主要是針對靜態空氣層的一維傳熱，它不僅能夠揭示空氣層傳熱的基本原理，而且可以為多維空氣層、動態空氣層的傳熱模擬奠定理論基礎。此外，近幾年來部分學者嘗試了多維空氣層、動態空氣層的熱傳遞模擬。

3.1 一維傳熱模型

Torvi[25]利用有限元方法模擬了ASTM D4108標準中的TPP測試，分析了織物與傳感器之間空氣層的對流、傳導以及輻射熱傳遞過程，Song[26]和Zhu[11]基于Torvi的空氣層傳熱模型，分別建立了服裝與假人皮膚之間的空氣層傳熱模型以及圓柱坐標下的空氣層傳熱模型，但是由于沒有考慮各傳熱之間的耦合以及空氣各成分對輻射熱傳遞的影響，與實際情況差異較大。基于對空氣層傳熱機制的研究，改進的空氣層一維傳熱模型為

根據上文的分析，標準消防服是多層面料結構，各層面料之間都會存在微小間隙，然而在服裝多層系統中不同位置、不同厚度的空氣層對服裝的熱防護性能有不同程度影響[27]。Ghazy等[16]模擬了閃火條件下空氣層的傳導與輻射熱傳遞，假定服裝外層與防水透氣層、防水透氣與隔熱層的空氣層厚度均為1 mm，隔熱層與傳感器的空氣層厚度設定為6.35 mm，但是并沒有提出隔熱層與傳感器之間空氣層厚度大于6.35 mm的傳熱方程，其應用范圍具有一定的局限性。

3.2 多維空氣層傳熱模型

Torvi[25]建立的一維空氣層熱傳遞模型中，當空氣層厚度為6.4 mm時，模型預測結果與實驗結果的誤差為5%；而當空氣層厚度為12.7～19.1 mm時，預測的誤差達到12%～15%，造成較大空氣層誤差的主要原因是假設空氣層為一維熱傳遞。

為了進一步提高空氣層熱傳遞模擬的精確性，Sawcyn等[12]測量了面料未暴露一側的溫度分布，將面料劃分為7個溫度場，每個溫度場與傳感器的輻射熱傳遞分開計算，從而建立了空氣層的對流、輻射多維熱傳遞模型，提高了模型預測的精確度。

隨著CFD 技術的發展，計算機模擬方法具有靈活度高、參數易改變、可重復率高等優點。采用CFD模擬服裝與人體之間空氣層的多維熱傳遞，能夠靈活地設置空氣層的多項熱物理參數，選擇不同的對流傳熱模型(如Navier-Stokes方程等)和不同的輻射傳熱模型(如P-1輻射模型等)，從而更加準確地評價服裝的熱防護性能[28]。Talukdar等[13]利用CFD再現了對流傳熱，假設空氣層為透明體介質，利用有限體積法建立輻射傳熱模型，模擬了面料和傳感器間的二維傳熱，再現了空氣層的傳熱過程。

3.3 動態空氣層傳熱模型

動態空氣層的形成，一方面是由于高溫條件下面料的熱收縮導致空氣層厚度的單向變化，另一方面是由于消防員運動導致的空氣層厚度的周期性變化。空氣層厚度的動態變化會影響空氣層的傳熱方式，尤其是對流傳熱。Ghazy等[17]通過在空氣層模型中引入面料最大熱收縮值、收縮率來模擬空氣層的動態變化，分析了面料的熱收縮變化對服裝熱防護性能的影響。同時為了分析人體運動產生的空氣層變化對熱防護性能的影響，Ghazy等[18]在模型中引入了周期性正弦函數，利用空氣層變化的振幅與頻率研究空氣層動態變化對傳熱的影響。

以上動態空氣層模型并沒有考慮對流傳熱過程，這顯然與事實不符，并且有學者通過實驗證明了人體的運動會導致空氣層中強制對流的產生[29]，因此，由于面料熱收縮以及人體運動產生的空氣層變化應該綜合考慮對對流、傳導、輻射傳熱的影響。

4 結 語

空氣層對于服裝熱防護性能的重要性已經得到大多數研究者的認同。盡管空氣層熱傳遞模型的研究取得了快速發展，但是目前空氣層熱傳遞的建模條件較理想化，同時由于消防員處于多變的環境中，因此，目前空氣層熱傳遞模型的應用具有一定的局限性。未來可以從以下幾個方面進行消防服空氣層的熱傳遞機制研究。

1)空氣層的各向異性熱傳遞機制研究。目前大多數空氣層的實驗研究都是在小尺度臺式測試上進行，空氣層處于水平狀態，但是消防員實際著裝運動過程中，服裝與人體之間的空氣層是處于垂直狀態，2種狀態下的空氣層熱傳遞存在一定的差異，尤其是對對流傳熱的影響，這是因為對流傳熱是由浮升力引起空氣的流動而發生。Zhu等[11]已經證明了圓柱坐標系下的垂直空氣層發生自然對流的空氣層厚度為6 mm，而Torvi等[10]得出的水平方向發生自然對流的空氣層厚度為6.4 mm，因此，不同方向空氣層的分布勢必會影響熱量的傳遞，從而影響服裝熱防護性能的評價。

2)水分對空氣層熱傳遞機制的影響。滅火水槍的噴濺以及消防員高強度運動產生的汗液會導致衣下空氣層的相對濕度增加。大量研究結果表明，水分對空氣層的熱傳遞有重要影響，在含水面料下空氣層發生自然對流的厚度比干態面料大很多，接近9～12 mm[30]。一方面水蒸氣是極性分子，能夠吸收、發射輻射，影響輻射熱傳遞，另一方面，水蒸氣的比熱容、導熱系數均比空氣大，空氣層相對濕度的增加會導致空氣層的蓄熱量增加，熱傳導速率加快，甚至造成人體皮膚的燙傷，因此，研究不同濕度下空氣層的熱傳遞機制，對于準確評價皮膚的燒傷狀況有重要意義。

3)不同火場環境下空氣層熱傳遞模型研究。消防員所處的火場環境跨度大，熱流密度分布在5～209.34 kW/m2[1-2]之間，同時對流熱與輻射熱占比也存在差異。目前建立的空氣層熱傳遞模型主要是模擬閃火環境，但是對于低熱流密度下(如冷卻階段、長時間遠距離低輻射條件等)的空氣層熱傳遞模型還未研究，且消防員的皮膚燒傷較多分布在這種環境條件下，因此，研究低熱流密度下的空氣層熱傳遞機制具有重要意義。

目前空氣層熱傳遞機制的研究大多是以水平小尺度臺式實驗為基礎，鑒于與著裝人體所形成空氣層的分布差異，未來應該進行更多著裝人體空氣層熱傳遞研究。此外，空氣層微氣候容易受外界因素的影響，如熱源、水分等，因此，研究不同火場環境下空氣層的熱傳遞機制具有重要意義。

FZXB

[1] BARKER R L.A review of gaps and limitations in test methods for first responder protective clothing and equipment[R].[S.l.]: National Personal Protection Technology Laboratory,2005:8-13.

[2] ABBOTT N J,SCHULMAN S.Protection from fire: nonflammable fabrics and coatings[J].Journal of Industrial Textiles,1976,6(1): 48-64.

[3] SONG G,PASKALUK S,SATI R,et al.Thermal protective performance of protective clothing used for low radiant heat protection[J].Textile Research Journal,2010,81(3):311-323.

[4] SONG G,GHOLAMREZA F，CAO W.Analyzing thermal stored energy and effect on protective performance[J].Textile Research Journal,2011,81(11): 1124-1138.

[5] MAH T,SONG G.Investigation of the contribution of garment design to thermal protection: part 1: Characterizing air gaps using three-dimensional body scanning for women′s protective clothing[J].Textile Research Journal,2010,80(13): 1317-1329.

[6] LU Y,SONG G,LI J.A novel approach for fit analysis of thermal protective clothing using three-dimensional body scanning[J].Applied Ergonomics,2014 (45): 1439-1446.

[7] 王云儀,張雪,李小輝,等.基于Geomagic軟件的燃燒假人衣下空氣層特征提取[J].紡織學報,2012,33(11): 102-106.WANG Yunyi,ZHANG Xue,LI Xiaohui,et al.Geomagic based characteristic extraction of air gap under clothing [J].Journal of Textile Research,2012,33(11):102-106.

[8] SONG G.Clothing air gap layers and thermal protective performance in single layer garment[J].Journal of Industrial Textiles,2007,36(3): 193-205.

[9] LI J,LI X,LU Y,et al.A new approach to characterize the effect of fabric deformation on thermal protective performance[J].Measurement Science and Technology,2012,23(4): 045601.

[10] TORVI D A,DALE J D,FAULKNER B.Influence of air gaps on bench-top test results of flame resistant fabrics[J].Journal of Fire Protection Engineering,1999,10(1): 1-12.

[11] ZHU F,ZHANG W,SONG G.Heat transfer in a cylinder sheathed by flame-resistant fabrics exposed to convective and radiant heat flux[J].Fire Safety Journal,2008,43(6): 401-409.

[12] SAWCYN C M J,TORVI D A.Improving heat transfer models of air gaps in bench top tests of thermal protective fabrics[J].Textile Research Journal,2009,79(7): 632-644.

[13] TALUKDAR P,TORVI D A,SIMONSON C J,et al.Coupled CFD and radiation simulation of air gaps in bench top protective fabric tests[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2010,53(1): 526-539.

[14] GHAZY A,BERGSTROM D J.Numerical simulation of transient heat transfer in a protective clothing system during a flash fire exposure[J].Numerical Heat Transfer,Part A: Applications,2010,58(9): 702-724.

[15] GHAZY A,BERGSTROM D J.Influence of the air gap between protective clothing and skin on clothing performance during flash fire exposure[J].Heat and Mass Transfer,2011,47(10): 1275-1288.

[16] GHAZY A,BERGSTROM D J.Numerical Simulation of heat transfer in firefighters′ protective clothing with multiple air gaps during flash fire exposure[J].Numerical Heat Transfer,Part A: Applications,2012,61(8): 569-593.

[17] GHAZY A.Influence of thermal shrinkage on protective clothing performance during fire exposure: numerical investigation[J].Mechanical Engineering Research,2014,4(2): 1-15.

[18] GHAZY A,BERGSTROM D J.Numerical simulation of the influence of fabric′s motion on protective clothing performance during flash fire exposure[J].Heat and Mass Transfer,2013,49(6): 775-788.

[19] 張渭源.服裝舒適性與功能[M].北京:中國紡織出版社，2005 : 75-77.ZHANG Weiyuan.Clothing Comfort and Function[M].Beijing:China Textile & Apparel Press，2005 : 75-77.

[20] HOLLANDS K G T,RAITHBY G D,KONICEK L.Correlation equations for free convection heat transfer in horizontal layers of air and water[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,1975,18(7): 879-884.

[21] TORVI D A,DALE J D.Heat transfer in thin fibrous materials under high heat flux[J].Fire Technology,1999,35(3): 210-231.

[22] SAWCYN C M J.Heat transfer model of horizontal air gaps in bench top testing of thermal protective fabrics[D].Canada: University of Saskatchewan,2003: 1-149.

[23] OSTRACH S.Natural convection in enclosures[J].Journal of Heat Transfer,1988,110(4b): 1175-1190.

[24] 葛新石,葉宏.傳熱和傳質基本原理[M].6版.北京：化學工業出版社，2007：211-507.GE Xinshi,YE Hong.Fundamentals of Heat and Mass Transfer [M].6th ed.Beijing: Chemical Industry Press,2007:211-507.

[25] TORVI D A． Heat transfer in thin fibrous materials under high heat flux conditions[D].Edmonton: University of Alberta,1997: 1-277.

[26] SONG G W.Modeling thermal protection outfits for fire exposures[D].USA: North Carolina State University,2002: 1-209.

[27] FU M,WENG W,YUAN H.Effects of multiple air gaps on the thermal performance of firefighter protective clothing under low-level heat exposure[J].Textile Research Journal,2014,84(9) :968-978.

[28] WANG Y,WANG Z,ZHANG X,et al.CFD simulation of naked flame manikin tests of fire proof garments[J].Fire Safety Journal,2015,71: 187-193.

[29] XIN L,LI X,LI J.A new approach to evaluate the effect of body motion on heat transfer of thermal protective clothing during flash fire exposure[J].Fibers and Polymers,2014,15(10): 2225-2231.

[30] LU Y,LI J,LI X,et al.The effect of air gaps in moist protective clothing on protection from heat and flame[J].Journal of Fire Sciences,2013,31(2): 99-111.

Research progress of heat transfer mechanism of air gap under firefighter protective clothing

SU Yun1,2，WANG Yunyi1,2,3，LI Jun1,2,3

(1.Fashion&ArtDesignInstitute,DonghuaUniversity,Shanghai200051,China； 2.ProtectiveClothingResearchCenter,DonghuaUniversity,Shanghai200051,China； 3.KeyLaboratoryofClothingDesignandTechnology,MinistryofEducation,Shanghai200051,China)

Research of heat transfer mechanism of air gap can not only provide a guideline for more accurate test on thermal protective performance,but also improve the precision of numerical simulation about heat and moisture transfer model.Based on the role of air gap in thermal protective performance test and the research status of heat transfer models of air gap,the features of air gap between clothing and body are analyzed.And heat transfer mechanism of air gap is summarized in terms of heat conduction,convective heat transfer and radiative heat transfer.Modeling heat transfer of air gap is proposed under different exposure conditions,and predicting future direction in the study on heat transfer model of air gap between protective clothing and skin surface.

firefighter protective clothing；air gap；heat transfer；numerical simulation

10.13475/j.fzxb.20150105306

2015-01-27

2015-08-22

國家自然科學基金資助項目(51576038)；人因工程國家重點實驗室開放課題(SYFD150051812K)；中央高校基本科研業務費專項基金資助項目(15D110735/36)

蘇云(1990—)，男，博士生。研究方向為功能防護服裝。王云儀，通信作者，E-mail: wangyunyi@dhu.edu.cn。

X 924.3；TS 941.73

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