用出汗暖体假人测量羊毛衫的面料特性

          出汗暖体假人人体除了通过传导、对流、辐射方式向周围环境散热外，还通过人体皮肤表面汗液的蒸发散失热量。如果水蒸气能及时通过羊毛衫系统扩散到周围环境，人才感到舒畅；如果羊毛衫阻碍水蒸气的通过，使人体皮肤与羊毛衫之间的微气候中的湿度增大，水蒸气将积累到一定程度而冷凝成水，使人感到黏湿、发闷等不舒适。当人体进行剧烈活动或处于炎热的环境中，汗液的蒸发成为人体散失热量的重要途径，此时更加要求衣服具有足够的水蒸气传递能力。由此可见，有必要准确地测试羊毛衫的蒸发阻抗，以便对羊毛衫的热湿传递性能进行综合评价。由于干态暖体假人只能在非蒸发散热范围内模拟人体和环境问的热交换过程，所以人们又开发了出汗暖体假人。早期的出汗暖体假人是在假人表面覆盖一层纯棉织物或其他透湿性好的内衣来模拟人体皮肤，先将蒸馏水喷射到模拟皮肤上，然后穿上衣服，使假人平均体表温度上升到一定水平，控制系统每5min对假人体表温度、环境参数和加热功率记录1次，并计算羊毛衫的蒸发阻抗，在各部位和模拟皮肤开始干燥之前完成测试[38|。由于这样产生的汗水在皮肤表面不能持久保持，这一过程是一种准稳态过程，通常时间很短，主要靠操作者主观判断其中相对稳定的蒸发阻抗值作为测试结果，所以这种方法不能很准确地、可重复地测量羊毛衫的蒸发阻抗。在随后的二十几年问，研究人员相继研制了各种出汗暖体假人，基本结构都是通过供水系统由管路将水通入皮肤，这样可使皮肤持久保持水分。相对简单的是由外部管路直接通人皮肤，复杂的是由假人内部管路系统通入体表皮肤。这一类出汗假人基本由传统的硬壳结构加上出汗系统构成。对于假人出汗的模拟情况，一种是完全模拟人体出汗的液态汗情况，包括各种环境下及人体剧烈运动时的大汗淋漓的情况。然而大多数真人出汗的情况并不能满足假人作为仪器测量羊毛衫透湿性能的要求，例如，大汗时汗滴沿下肢滴下时的这部分水量将不能作为水汽通过羊毛衫及其开口部分来计算羊毛衫的透湿能力。同时液态汗水浸入羊毛衫将严重影响羊毛衫的隔热透湿能力。所以，作为测量羊毛衫热湿特性的仪器而言，出汗的理想模拟是第二种情况，即全身均匀释出气态汗。这样通过检测皮肤表面与羊毛衫外环境的水蒸气压以及出汗量就可方便地计算出羊毛衫的湿阻和透湿指数。然而，在绝大多数情况下，皮肤与羊毛衫间的相对湿度都很难精确测量，这与皮肤和羊毛衫之间的微气候以及传感器的工作原理有关。在过去很多试验中，研究人员将模拟皮肤的相对湿度假定为100％，即假人模拟皮肤含有液态水，而又无大量水滴渗入或直接浸入羊毛衫，这是一种理想状态。因为出汗假人的供水系统各不相同，这种理想状态很少存在。实际上，皮肤的相对湿度小于100％。另外，对于采用喷水方式测试的出汗暖体假人，通过羊毛衫及其开口部分的蒸发散热量是不能直接测定的，人们一般采用两步法来测量羊毛衫的湿阻，即先使用干态暖体假人测量羊毛衫的热阻及干态散热量，然后将羊毛衫穿在出汗暖体假人上测量其总散热量，最后从总散热量中减去干态散热量，即为蒸发散热量，用该值去计算羊毛衫的湿阻。这种方法假设羊毛衫穿在干态暖体假人身上测得的热阻和穿在出汗暖体假人上的热阻相等，可是，试验证明，羊毛衫穿在出汗暖体假人身上因为水蒸气通过而吸湿或冷凝的原因，其热阻将降低，透过的干态散热量有所增加。所以，由该方法测得的羊毛衫湿阻比实际值要小，其误差值的大小与羊毛衫面料特性及其吸湿量的多少有关。