Walidacja modelu przepływu ciepła i wilgoci przez ubiór ochronny

Piotr Łapka , Piotr Furmański , Marcin Bugaj , Łukasz Cieślikiewicz , Karol Pietrak , Michał Kubiś , Tomasz Wiśniewski

Abstract

An advanced mathematical and numerical model of heat and mass transfer in the multi -layer protective clothing, which was exposed to either high temperature environment or to high incident radiative heat flux emitted by hot objects was presented in this paper. The developed model accounted for heat conduction and thermal radiation in a non -grey layers of the protective garment. Additionally, heat transport associated with water vapour diffusion through the protective clothing and with sorption and desorption of liquid water in the fabric fibres were included. Complex energy and mass balances as well as optical conditions at the external and internal interfaces between clothing layers were formulated and incorporated into the model. A novel iterative numerical algorithm which was based on the Finite Volume Method was developed to solve the system of governing equations. Finally, the validation analysis of the model was carried out for selected multi -layer clothing which was exposed for a short time to radiative heat flux emitted by an infrared emitter and then cooled down in the surroundings. The simulated and experimentally measured time variations of temperatures were in good agreement, therefore the accuracy of the proposed model was validated.
Author Piotr Łapka ITC
Piotr Łapka,,
- The Institute of Heat Engineering
, Piotr Furmański ITC
Piotr Furmański,,
- The Institute of Heat Engineering
, Marcin Bugaj ITC
Marcin Bugaj,,
- The Institute of Heat Engineering
, Łukasz Cieślikiewicz ITC
Łukasz Cieślikiewicz,,
- The Institute of Heat Engineering
, Karol Pietrak ITC
Karol Pietrak,,
- The Institute of Heat Engineering
, Michał Kubiś ITC
Michał Kubiś,,
- The Institute of Heat Engineering
, Tomasz Wiśniewski ITC
Tomasz Wiśniewski,,
- The Institute of Heat Engineering
Other language title versionsValidation of Heat and Mass Transfer Model in the Protective Clothing
Journal seriesZeszyty Naukowe SGSP, ISSN 0239-5223
Issue year2016
Vol58 (t. 2)
No2
Pages231-251
Publication size in sheets1
Keywords in Polishmodel numeryczny, promieniowanie cieplne, wymiana ciepła i masy, ubranie ochronne
Keywords in Englishnumerical model, thermal radiation, heat and mass transfer, protective clothing
Abstract in PolishW artykule przedstawiono zaawansowany model matematyczny i numeryczny transportu ciepła i masy w wielowarstwowych ubraniach ochronnych, które były poddane działaniu wysokiej temperatury otoczenia lub dużych radiacyjnych strumieni ciepła emitowanych przez gorące ciała. Zaproponowany model uwzględniał przewodzenie ciepła i promieniowanie cieplne w warstwach tkaniny o spektralnych właściwościach optycznych i w szczelinach powietrznych oraz transport energii związany z dyfuzją wilgoci przez ubranie ochronne oraz z procesami sorpcji i desorpcji wody w włóknach tkaniny. Dodatkowo do modelu włączono złożone warunki bilansu energii i masy oraz warunki optyczne na granicach warstw tkaniny. Do rozwiązania równań modelowych opracowano autorski iteracyjny algorytm numeryczny, który bazował na metodzie objętości kontrolnych. Następnie przeprowadzono analizę walidacyjną zaproponowanego modelu obliczeniowego poprzez porównanie otrzymanych wyników z wynikami pomiarów eksperymentalnych dla wybranego pakietu ubrania ochronnego ogrzewanego przez krótki czas radiacyjnym strumieniem ciepła emitowanym przez promiennik podczerwieni, a następnie chłodzonego w otoczeniu. Otrzymano dobrą zgodność czasowych przebiegów temperatury, co potwierdziło wiarygodność zaproponowanego modelu.
URL https://www.sgsp.edu.pl/struktura-uczelni/pion-administracyjny/rc1/zeszyty-naukowe-sgsp/czytelnia-zeszytow-naukowych-sgsp
Languagepl polski
File
231-252.pdf (file archived - login or check accessibility on faculty) 231-252.pdf 3.42 MB
Score (nominal)7
ScoreMinisterial score = 7.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 7.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back