Badanie wpływu rodzaju ubioru na jego właściwości ochronne

W artykule omówiono kryteria oceny właściwości ochronnych ubiorów strażackich oparte o przewidywany stopień oparzenia i wykorzystanie temperatury powierzchniowych warstw skóry. Przedstawiono metody oceny tych właściwości bazujące na pomiarach temperatury przeprowadzanych na manekinach i specjalnie zaprojektowanych stanowiskach pomiarowych wykorzystujących próbki ubiorów ochronnych. Szczególną uwagę zwrócono na metodę opartą o symulację numeryczna procesów wymiany ciepła i wilgoci w ubiorach ochronnych warstwach powietrznych oddzielających jego poszczególne warstwy oraz w skórze. Omówiono zalety i wady zarówno metod eksperymentalnych, jak i teoretycznej oceny właściwości ochronnych ubioru. Krótko streszczono rodzaje materiałów stosowanych na warstwy ubioru ochronnego i ich właściwości cieplne, radiacyjne i dyfuzyjne. Na podstawie symulacji numerycznej różnych sposobów wymiany ciepła w ubiorze ochronnym wykazano, że największą rolę odgrywa w niej przewodzenie ciepła i promieniowanie cieplne. Przeprowadzano symulacje numeryczne przepływu ciepła przez trzy ubiory ochronne wykonane z warstw różnych materiałów. Wykazano, że ubiory te różnią się, przy zadanym obciążeniu cieplnym, zarówno przewidywanym wzrostem temperatury przypowierzchniowych warstw skóry jak stopniem oparzenia. Zbadano również wpływ grubości szczelin powietrznych między warstwami ubioru oraz między wewnętrzną powierzchnią ubioru i skórą wykazując istotny wpływ tej ostatniej szczeliny na przewidywany stopień oparzenia.

Criteria for evaluation of protective properties of firefighters clothing were presented in the paper. They were based on a degree of predicted skin burns and determination of temperature of the skin surface layers. Methods of the skin temperature measurements using mannequins and specially designed experimental stands containing samples of the protective clothing were described. Special attention was directed toward numerical simulation of heat and moisture transfer across layers of the protective clothing as well as via the air spaces separating them and the human skin. Advantages and disadvantages of the experimental and theoretical methods were briefly discussed. Types of textiles used for the separate layers of the protective clothing together with their thermal radiative and diffusive properties were presented. Numerical simulations indicate that heat conduction and thermal radiation play the most important role in heat transfer across the protective clothing. The numerical simulations were also carried out for three kinds of the protective clothing made from layers of different textiles. It was shown that these clothing differ in the predicted skin temperature values and burn degree for the same thermal load applied. Effect of changing thickness of the air spaces between textile layers and the skin on the burn degree was also studied. It was proved that the latter air space exerts significant influence on the predicted burn degree.