تحلیل انتقال حرارت در لباس های ضدحریق آتش نشانان با هدف ارتقای مقاومت حرارتی و کاهش گرمای داخلی بدن

حفاظت حرارتی لباس های آتش نشانی یکی از حیاتی ترین عوامل در ایمنی فردی نیروهای عملیاتی به شمار می رود، زیرا در شرایط حریق های شهری و صنعتی، پوست بدن آتش نشان در معرض شار حرارتی بسیار بالا، تش辐 (تشعشعی)، رسانشی و جابجایی قرار دارد. هدف این پژوهش، تحلیل فرایند انتقال حرارت در سامانه چندلایه ی لباس های ضدحریق با تمرکز بر بهینه سازی مقاومت حرارتی و کاهش گرمایش درونی بدن است. بدین منظور، از یک مدل مکانیکی–ترموفیزیکی ترکیبی استفاده شده است که ارتباط میان خصوصیات فیزیکی الیاف، ضخامت لایه ها و نرخ عبور شار حرارتی را به طور هم زمان شبیه سازی می کند. در این مدل، توزیع دمایی در مسیر سه لایه ی اصلی لباس (لایه بیرونی مقاوم در برابر شعله، لایه میانی عایق، و لایه داخلی با تماس پوستی) به صورت گذرا (زمان مند) مورد تحلیل قرار گرفته است.با توجه به شرایط اقلیمی و منابع اقتصادی منطقه ای، نوآوری این پژوهش در استفاده ترکیبی از الیاف آرامید (Aramid Fiber) و یک لایه ی سبک آلومینیومی بومی سازی شده است که ضمن افزایش بازتاب حرارتی، موجب انحراف بخشی از پرتوهای مادون قرمز از سطح لباس می شود. داده های تجربی از نمونه لباس های مورد استفاده آتش نشانان شهر ایلام استخراج گردید و برای مدل سازی انتقال حرارت از روش عددی تفاضل محدود در فضای دوبعدی بهره گرفته شد. نتایج اولیه نشان می دهد که در مقایسه با ترکیب رایج نومکس–کوتون، ترکیب پیشنهادی (آرامید+آلومینیوم سبک+پارچه نخی جذب کننده رطوبت) سبب کاهش ۲۱ تا ۲۸ درصدی شار حرارتی موثر بر سطح پوست و افزایش ۳۸ درصدی زمان ایمنی در معرض حرارت ۸۰ کیلووات بر مترمربع می گردد. همچنین دمای لایه داخلی پس از ۶۰ ثانیه تماس با شعله، حدود ۶ تا ۷ درجه سانتی گراد کمتر از نمونه مرجع ثبت شد که نشانه ی بهبود مقاومت حرارتی و کاهش فشار فیزیولوژیکی بر بدن است.از سوی دیگر، تحلیل مکانیکی نشان داد افزودن لایه آلومینیومی سبک موجب حفظ انعطاف پذیری کلی پارچه و جلوگیری از افت تنفس پذیری آن در محدوده مجاز استاندارد ISO ۱۷۴۹۲ گردید. یافته ها حاکی از آن است که امکان طراحی لباس ضدحریق با مواد ارزان، بومی و قابل تولید داخلی وجود دارد که می تواند جایگزینی اقتصادی و کارآمد برای نمونه های وارداتی باشد. در نهایت، مدل پیشنهادی می تواند به عنوان ابزار ارزیابی در طراحی نسل جدید پوشاک آتش نشانی مورد استفاده قرار گیرد تا با ترکیب داده های حرارتی، مکانیکی و زیست فیزیولوژیکی، لباس هایی با بیشترین حفاظت و کمترین گرمایش داخلی در ماموریت های واقعی توسعه یابد.