Modelling Heat-Moisture Transport Through Firefighters’ Protective Fabrics from an Impinging Flame Jet by Simulating the Drying Process

• Autorzy: Zhu F. L. , Zhou Y.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie procesem suszenia transportu ciepła i wilgoci przez tkaniny ochronne stosowane przez strażaków w warunkach działania skoncentrowanego płomienia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Abstract In this paper, a mathematical model for coupled heat and moisture transfer through a firefighters’ protective clothing system exposed to high flux is proposed by simulating the drying process in fire. This model is based on Fick’s Second diffusion law, simulating an impinging fire jet drying a moist fabric and takes account into the dynamic diffusion effect on the fire drying process. Other non-constant physical and thermal properties are also included in the model, validated by comparing the predictions with experimental data, and good agreements are found. The model can find application in thermal protective clothing design. Also the experimental model approach and model findings are expected to be useful to the drying industry.

PL

W pracy przedstawiono matematyczny model łącznego przepływu ciepła i wilgoci przez odzież ochronną stosowaną przez strażaków wystawionych na działanie intensywnego strumienia ciepła. W modelu wykorzystano stymulację procesu suszenia w płomieniu. Model, oparty na drugim prawie dyfuzji Ficka, symuluje uderzający strumień płomienia suszący nawilżoną tkaninę uwzględniając efekt dynamicznej dyfuzji. Inne właściwości fizyczne i termiczne zmieniające się w czasie również zostały uwzględnione w modelu. Symulacje zostały potwierdzone przez porównanie wyników przewidywanych i otrzymanych doświadczalnie. Opracowany model może znaleźć zastosowanie w projektowaniu odzieży ochronnej odpornej na ciepło, jak również w procesach suszenia.

Słowa kluczowe

EN

heat and moisture transport; mathematical model; drying; moisture diffusion; fire protective clothing

PL

transport ciepła i wilgoci; model matematyczny; suszenie; dyfuzja wilgoci; tkaniny ochronne stosowane przez strażaków; odzież ochronna odporna na ciepło

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 5 (101)
• Strony: 85--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zhu F. L.

• Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P. R. China

autor

Zhou Y.

• Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, P. R. China

Bibliografia

• 1. Francis ND. Jet impingement drying of a moist porous solid. Int. J. Heat Mass Transfer 1996; 39(9): 1911-1923.
• 2. Costa VAF, Mendonca ML, Figueiredo AR. Modeling and simulation of wetted porous thermal barriers operating under high temperature of high heat flux. Int.
• J. Heat Mass Transfer 2008; 51: 3342- 3354.
• 3. Ang CN, Wang YC. The effect of water movement on specific heat of gypsum plasterboard in heat transfer analysis under natural fire exposure. Construction and Building Materials 2004; 18(7): 505-515.
• 4. Gibson PW. Multiphase heat and mass transfer through hygroscopic porous media with applications to clothing materials (Technical report Natick/TR- 97/005). Natick, MA, USA: U.S. Army Natick Research, Development, and Engineering Center; 1996.
• 5. Li Y, Zhu QY. A model of heat and moisture transfer in porous textiles with phase change materials (PCM). Textile Research Journal 2004; 74(5): 447-457.
• 6. Farnworth B. A numerical model of the combined diffusion of heat and water vapor through clothing. Textile Research Journal 1986; 56(11): 653-665.
• 7. Jiang YY, et al. An integrated numerical simulator for thermal performance assessments of firefighter’s protective clothing. Fire Safety Journal 2010; 45(5): 314-326.
• 8. Chitrphiromsiri P, Kuznetsov AV. Modeling heat and moisture transport in firefighter protective clothing during flash fire exposure. Heat and Mass Transfer 2005; 41: 206-215.
• 9. Ghazy A, Bergstrom DJ. Numerical simulation of transient heat transfer in a protective clothing system during a flash fire exposure. Numerical Heat Tansfer, Part A. International Journal of Computational and Methodology 2010; 58(9):702-724.
• 10. Zhu FL, Li KJ. Numerical modeling of heat and moisture through wet cotton fabric using the method of chemical thermodynamic law under simulated fire. Fire Technology 2011; 47(3): 801-819.
• 11. Torvi DA. Heat transfer in thin fibrous materials under high heat flux conditions. PhD Thesis, University of Alberta Edmonton, Alberta, 1997.
• 12. Zhu FL, Zhang WY, Song GW. Heat transfer in a cylinder sheathed by flameresistant fabrics exposed to convective and radiant heat flux. Fire Safety Journal 2008; 43(6): 401-409.
• 13. Panton RL. Pyrolysis of a slab of porous material. In: 13 Sysmposium (International) on Combustion 1971; 13(1): 881- 891.
• 14. Bryden KM, Hagge MJ. Modeling the combined impact of moisture and char shrinkage on the pyrolysis of a biomass particle. Fuel 2003; 82: 1633-1644.
• 15. Duygu Kocaefe et al. Modeling of heat and mass transfer during high temperature treatment of aspen. Wood Sci Technol. 2006; 40: 371-391.
• 16. Jiang BC, Wang DY, Li BX. Confirmation of mass diffuse coefficients of rubber dryness. Journal of North China Electric Power University 2007; 34(2): 118-121.
• 17. Crank J. The mathematics of diffusion. Clarendon Press, Oxford, 1975.
• 18. Kung HC. A Mathematical Model of Wood Pyrolysis. Combust Flame 1972; 18: 185-195.
• 19. Vega-Gálvez A, Uribe E, Perez M, Tabilo-Munizaga G, Vergara J, GarciaSegovia P, Lara E, Di Scala K. Effect of high hydrostatic pressure pretreatment on drying kinetics, antioxidant activity, firmness and microstructure of Aloe vera (Aloe barbadensis Miller) gel. LWT-Food Sci. Technol. 2011; 44: 384–391.
• 20. Wang YY, et al. Evaluating the moisture transfer property of the multi-layered fabric system in firefighter turnout clothing. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2011; 19(6): 101-105