مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تأثیر بکارگیری مواد تغییرفازدهنده در پوشش های محافظ آتش نشان ها بر زمان تاب آوری حرارتی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک دانشگاه بیرجند
2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه بیرجند
3 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه بیرجند
چکیده
در شرایط حرارتی بحرانی، بدن انسان قادر نیست تا از طریق سازوکارهای فیزیولوژیکی تنظیم حرارت خود را با محیط تطبیق دهد. در چنین شرایطی، یکی از راهکارهای مؤثر در جهت حفاظت از بدن افراد در مقابل آسیب های حرارتی، استفاده از پوشش های محافظ است. بر این اساس، در تحقیق حاضر تاثیر استفاده از مواد تغییرفازدهنده بر عملکرد پوشش های محافظ آتش نشانان تحت شرایط بحرانی گرمای سوزان به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. نوآوری اصلی این تحقیق، مدلسازی همزمان یک پوشش محافظ حاوی مواد تغییرفازدهنده به همراه سازوکارهای فیزیکی و فیزیولوژیکی بدن انسان می باشد. برای این منظور، یک پوشش محافظ چند لایه شامل یک لایه ماده تغییرفازدهنده در نظر گرفته شده و عملکرد حرارتی آن تحت شرایط گرمای سوزان به ازای سه آرایش مختلف برای چینش لایه های لباس بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که بهترین موقعیت برای قرارگیری مواد تغییر فازدهنده در پوشش های محافظ، لایه میانی لباس است. همچنین، بهترین دمای ذوب برای ماده تغییر فاز دهنده مذکور، دمایی حدود 40 درجه سلسیوس می باشد. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که استفاده از مواد تغییرفازدهنده در پوشش های محافظ می تواند زمان تاب آوری حرارتی افراد تحت شرایط گرمای سوزان را از حدود 300 ثانیه (برای لباس محافظ فاقد ماده تغییر فاز دهنده) تا حدود 900 ثانیه افزایش دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effect of using phase change materials in firefighters’ protective clothing on the thermal tolerating time

نویسندگان English

Seyed Alireza Zolfaghari 1
Mohammad Fathian 2
Mohsen Talebi 3
چکیده English

Under the critical thermal conditions, the human body cannot adapt itself to the environment by using physiological thermoregulatory mechanisms. Under these conditions, using the protective clothing is one of the effective ways to protect the human body against the thermal injuries. Therefore, in the present study, the effect of using Phase Change Materials (PCMs) on the performance of firefighters’ protective clothing has been numerically investigated under the critical scorching conditions. The main contribution of this study is the simultaneous modeling of a PCM based protective clothing with physical and physiological mechanisms of the human body. For this purpose, a multi-layer protective clothing with a PCM layer has been considered and its thermal performance has been investigated under scorching conditions for three different arrangements of the layers. The results show that the middle layer of protective clothing is the best position for implementing the PCM. Also, and is the best melting temperature for the mentioned PCM is about 40˚C. Moreover, the results indicate that using the PCMs in protective clothing can increase the thermal tolerating time from 300 seconds (for non-PCM protective clothing) up to 900 seconds, under the scorching conditions.

کلیدواژه‌ها English

Protective clothing
Phase Change Materials
scorching conditions
thermal tolerating time