ارزيابي تاثيرات نحوه چيدمان لايه هاي يك لباس متخلخل بر انتقال حرارت و جرم از بدن در شرايط سرما

Evaluating the effects of layer arrangement of a porous clothing on heat and mass transfer from the body under cold conditions

انجام فعاليت در هواي سرد، اگر چه موجب بالا رفتن دماي بدن مي شود، اما مي تواند با افزايش نرخ تعرق و جمع شدن آب در بافت لباس عاملي مهم در بروز نارضايتي حرارتي در فرد به حساب آيد. علاوه بر اين، آب جمع شده در سطح داخلي لباس مي تواند سبب اختلال در تنفس پوست بدن شود. لذا ميزان آب جمع شده و رطوبت سطح داخلي شاخص هاي مهمي براي ارزيابي مناسب بودن لباس براي فعاليت زمستانه مي-باشد. هدف از اين تحقيق، تعيين مقدار آب جمع شده در آرايش هاي متفاوت يك لباس چند لايه، متشكل از سه لايه بافت اصلي با تركيب ويسكوز و پلي استر در يك محيط بسيار سرد (20- درجه سلسيوس) است. براي اين منظور، لباس به عنوان يك محيط متخلخل، با جرياني چند فازي و چند گونه اي به همراه ميعان و جذب مورد مدل سازي قرار گرفته است. همچنين به منظور گسسته سازي و حل معادلات حاكم، از روش عددي حجم محدود ضمني استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد كه قرارگيري بافت غير جاذب پلي استر در لايه نزديك به پوست، موجب كم شدن تري لباس در اين ناحيه مي شود. همچنين، قرارگيري پلي استر در لايه خارجي مي تواند به حفظ شرايط دمايي مطلوب براي لباس كمك نمايد. ضمن اينكه نتايج نشان داد كه استفاده از بافت ويسكوز در لايه مياني لباس مي تواند منجر به كاهش تجمع آب در مركز لباس شود. بنابراين، آرايش پلي استر-ويسكوز-پلي استر با دارا بودن كمترين مقدار براي شاخص تجمع آب در مرز داخلي (02/0) و بيشترين مقادير براي دماي مرز داخلي (33 درجه سلسيوس) و دماي متوسط لباس (1/16 درجه سلسيوس) مي تواند علي رغم ايجاد شرايط حرارتي و دمايي مناسب، جرم آب ناشي از تعرق را به خوبي از سمت پوست به محيط دفع نمايد.

Although, the physical activity in the cold condition causes the body temperature to rise, it can be a significant factor in the occurrence of thermal discomfort due to increase in the perspiration rate and water gathering in the fabric. Moreover, the accumulated water at the inner side of the clothing can cause a difficulty in the skin respiration. So, the amount of accumulated water and interior surface wetness are important indices for evaluating the suitability of clothing for winter activity. The aim of this study is to determine the amount of accumulated water in various arrangements of multi-layer clothing assemblies containing of three bathing layers of Polyester and Viscose in a very cold environment (with -20?C temperature). For this reason, the clothing has been modeled as a porous media with multi-phases and multi-species flow by considering the sorption and condensation phenomena. Also, the implicit finite volume numerical method has been used for discretizing and solving the governing equations. The results show that locating the non-absorbing polyester fabric at the layer adjacent to the skin causes the wetness to decrease at this region. Also, locating the polyester at the outer layer can help to maintain the clothing temperature at the proper conditions. Also, the results indicate that using the viscose fabric as the middle layer leads to decrease in the water content value at the center of clothing. Therefore, the “polyester-viscose-polyester” arrangement can properly remove the perspiratory moisture from the skin to environment, with the minimum of inner water content index (0.02) and maximum inner surface temperature (33?C) and average clothing temperature (16.1?C).