服装舒适性概论

绪论服装工效学（APPareIErgonOmics）：以服装功能为主线，以人体-服装-环境系统为对象，在生理卫生学的基础上运用系统科学理论和系统工程方法来讨论人体、服装、环境三者间的相互关系，正确处理人体-服装-环境系统最优组合的一门科学。人是服装设计和穿用的主体，服装在各种环境下必需适合人的工作、运动和生产中人体特定活动的生理卫生要求。环境包括自然环境和社会环境，对人体如何作用要用环境卫生学、心理学的学问来予以研讨。讨论内容：人体特性的讨论（人体的基本结构、运动系统、新陈代谢、人体机能调整、人的工作力量、基本素养、体力负荷、智力负荷和心理负荷等等）；服装特性的讨论（款式、结构、造型、形态、颜色、材料、热阻、透湿指数等；环境特性讨论（大气、气候、季节、地域、经济、文化、政治、科技、生活方式等）；人与服装的关系，包括服装与人体生理机能的关系（调整服装的微气候、热舒适、爱护人体平安、保持皮肤清洁），服装与心理的关系（求实、求新和求美心理对服装的体现共性、地位、年龄、性别、地位的需要），服装与人体结构的关系（适合人体、穿着舒适、适合活动），服装与人的感觉器官的关系（颜色、光泽、质地、挺括、重量、压力）；人与环境的关系；服装与环境的关系；人-服装-环境系统总体性能的讨论（对舒适、美观、经济等的分析、设计与评价）。学习目的：依据社会环境从人体生理卫生学和社会文化科学动身，设计、穿用合适的服装，达到防护、舒适、装饰审美、道德礼仪、标识类别的目的，使服装适应人。第一章服装舒适性概论第一节服装舒适性的讨论与进展【教学目的和要求】使同学了解服装舒适性的讨论内容、方法。【教学重点】舒适性的讨论内容【教学难点】舒适性的讨论内容【教学方法和手段】以课堂理论讲授为主【课时安排】1学时左右【课外作业】了解服装舒适性的进展状况【教学内容】一、服装舒适性的讨论范畴1.服装舒适性是讨论人-服装-环境之间关系的一门边缘科学。从人体的需要动身，系统讨论各种服装及其材料的服用性能，为科学制衣、穿衣，维持一个有利于人类生活与工作的舒适满足的状态供应依据。2 .讨论重点：人体与服装及环境之间的热、湿两方面的相互耦合作用。服装与人体的热平衡：包括显热和潜热。显热：由人体与环境之间的温度差引起的热能交换；潜热：由水和蒸汽相变导致的能量交换，与水蒸气的浓度变化亲密相关。服装的热湿性能的主要指标：隔热性能和透湿性能。二、服装舒适性的讨论方法1.物理学方法：将人视为一个热源，依据人体的产热速率和皮肤温度等指标，建立传热机理建立人体的热平衡方程。缺点：不考虑不舒适的感觉和人体对冷热的反应。优点：有利于讨论各种环境因素对散热的影响和建立舒适性指标。3 .生理学方法：从人体的热调整机制动身，讨论人体对冷热的反应机理。缺点：只讨论特别状态下人体的反应机理。优点：有助于了解血管收缩、寒颤与出汗等生理反应与冷热刺激的关系。4 .心理学方法：讨论人的感觉。心理生理学：借助于测量心率或皮肤电阻等反应来观看心情与感觉间的关系。行为心理学则观看人体刺激消失后的行为变化。三、服装舒适性理论的进展服装舒适性的讨论始于20世纪30年月的美国。1940年生理学家RSipIe等人发表了选择寒冷气候服装的原则论文，提出服装防寒隔热的原理。1941年生理学家格杰等人提出了用克罗值来衡量服装热阻的大小，开创了服装热湿讨论的新纪元。1962年美国服装科学专家Woodcock提出将透湿指数作为热环境下服装热舒适性与否的指标，是服装热湿舒适性讨论的里程碑。20世纪60年月服装生理学家Goldman运用服装热阻和透湿指数来描述服装系统的特性，完善了服装热湿舒适评价指标体系。20世纪70年月初期，NormanHollies、StevenSpivak将服装舒适性主观评价和客观评价相结合，提升了服装舒适性评价系统的高度。第二节服装舒适性的概念与定义【教学目的和要求】使同学了解人体生理学基础学问、把握服装舒适性的概念【教学重点】舒适性的概念【教学难点】服装舒适性的概念【教学方法和手段】以课堂理论讲授为主【课时安排】2学时左右【课外作业】了解服装舒适性的影响因素【教学内容】一、人体生理学基础人体的体温调整和代谢产热机制是讨论服装舒适性的生理学基础。（一）能量代谢1 .概述新陈代谢：生物体与外界环境之间进行物质交换并在体内进行物质转化的过程，包括：同化作用：机体不断从外界环境中摄取养分物质合成机体自身成分并储存能量；异化作用：机体分解自身成分，释放其中的能量，供机体生命活动的需要，最终将代谢产物排出体外。人体通过摄取食物获得各种能源物质，这些物质在体内发生氧化反应释放能量，50%以上快速转化为热能以维持人体体温，并不断向体外散发，其余转化成ATP等物质为载体的可以做功的自由能，保证机体各种生命活动。能量代谢：新城代谢过程中所伴随着的能量释放、转移和采用等，称之为能量代谢。2 .能量代谢测量方法和产热率直接测量法：采用各种类型的测热装置直接测定机体在肯定时间内所散发的总热量的方法。间接测量法：通过测量受试者肯定时间内的耗氧量和二氧化碳产生量，并依据化学反应中的定比关系，计算出机体的能量代谢。影响因素：人体肌肉活动水平、环境温度、精神状态、进食、人种、季节、养分及药物。代谢产热率：单位体表面积的能量代谢，单位是kw.Dubois公式为：A=友3”*S0.725式中：A人体体表面积的数值立采用m2;3人体休承白勺数值单位采用kg；h人体身布的数值，单位采用m;k不同人种格数。DUboiS公式适用于欧美人群的体表面积计算。JSt七ver*SOn-HC：A=O.OO1X典+O-Ol28X3O.1529SyVeoTT公工C运AH51E洌I人群的体表面枳计3.基础代谢及影响因素基础代谢：又称基础代谢率，指人体在糊涂而又极端宁静的状态下，不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧急等因素影响时的能量代谢。不是能量代谢的最小值。影响因素：身体的大小、年龄、性别和季节等因素。年龄越大，基础代谢率越小。（二）体温调整1 .人体体温（bodytemperature）体温：体内温度，或中心温度，使包括维持生命所必需的器官在内的人体中心温度保持在相当窄的（43-25C）、对其正常功能来说是必不行少的温度范围之内。多用直肠温测定，正常温度为37。2 .皮肤温度（Skintemperature）皮肤温度，又称体表温度，反映了人体冷热应急的程度，是推断人体通过服装与环境之间进行的热交换。在20-40C之间波动。皮肤温度比体内温度低0.5C。测量方法：采纳热敏电阻或热电偶贴于待测表面，然后由各点测得的皮肤温度按肯定权重后获得加权评价温度（腋窝温）。或者采用红外热图摄像仪来获得完整而连续的皮肤温度分布图。平均皮肤温度：由于人体各部位存在着不同的肌肉强度、皮下脂肪厚度、血流供应和表面几何状态，所以，各部位皮肤的温度相差较大。将不同部位测得的皮肤温度乘该部位占体表面积百分比再相加的结果即是平均皮肤温度。31.534.5C属于正常体温，3334C时感觉最舒适，超过35,90%的人感觉热，31.5以下，多数人感到凉。3 .平均体温（meanbodytemperature）体内温度与皮肤温度的加权平均温度称为平均体温。体内温度用直肠温度ter代替，皮肤温度用t$代替，平均体温用代替。则：热环境：tb=0.9ter+0.:Ik冷环境：tb=0.67ter+0.33t$；4 .产热糖、脂肪、蛋白质在体内氧化转化为热、电、化学、机械能量的过程称为能量代谢，或产热过程。宁静时，主要产热组织是躯干肌肉、内脏以及脑，活动时，主要为肌肉。5 .体温调整机制人体温度能够保持恒定，是由于体内不断产生热量的同时又向外散发热量，且两者能保持平衡。产热主要靠肌肉、肝脏、肾脏等器官的代谢，散热是通过皮肤表面的热传导、辐射、蒸发及呼吸和粪尿等方式进行的，产热靠化学因素，散热靠物理因素。S=M-（RCK+E）S为体内储热量；M为产热量（常为正值）；R为辐射放热；C为对流放热；K为传导放热：E为蒸发散热（常为正值）。当热流入体内时，R、C、K为负。S为正时，体温上身，S为负时，体热亏损。为维持体温恒定，储热量S应为0。体温调整是产热和散热及人体内外热交换的调整过程，当人体产热转变或环境发生变化时，人体将产生一系列的生理性调整和行为性调整，其中生理性调整是有限的。生理性调整：通过自律神经或激素进行的非随便性体温调整。如防止体温下降有颤栗，汗毛竖起，防止体温提升有不感知蒸发、出汗。皮肤血流量的增减，关系着放热量的增减，受寒时皮肤血管收缩，血流量削减，皮肤温度下降。行为性调整：冷时屈曲团缩身体，热是躲到树荫下，服装、房屋、电扇、空调的使用都是行为性调整。两者关系：生理性调整是基本，是热舒适性讨论的内在规律；行为性调整是更为简单，是生理性调整的补充和保证。（三）人体出汗1 .出汗机理：出汗是一种反射性活动，由脑出汗中枢掌握。在高温或大量活动条件下，人体内热量会积聚,为促进体热散发，大脑出汗中枢调动出汗功能，依靠出汗促进皮肤表面水分蒸发散热，达到体热平衡、体温恒定的目的。2 .温热性出汗（thermalsweating）指在暑热环境下产生的汗（以液态水为主），汗液从全身的小汗腺（除手掌和足底外）分泌。以额部、颈部、胸部、手足、背部为多。3 .精神性出汗（mentalsweating）精神兴奋时引起出汗，与温度无关。通常称为冷汗，汗腺主要分布在腋窝、乳头、手掌、足底、毛发。4 .味觉性出汗（emotionalsweating）由酸辣等味觉刺激引起的脸部出汗，与温度无关。5 .有效汗量：能够蒸发的汗量为有效汗量；附着在皮肤上的汗量为附着汗量：流下来的汗量为流淌汗量。只有有效汗量有助于体热的散失，附着汗量和流淌汗量只会造成服装的汗渍感染。6 .出汗的影响因素（1）环境温度：人在宁静状态下，环境温度超过30lC,便开头出汗。肯定范围内，出汗量与环境温度成正比。（2）环境湿度：汗液蒸发的原动力是生理饱和压差（即皮肤表面的水汽压与空气中的水汽压之差）。生理饱和压差大，汗液蒸发速度越快。湿度大时，汗液不易蒸发，体热不易散失，对散热中枢刺激进一步增加，导致大量出汗。（3）代谢率代谢率增加，出汗量增加。活动强度大，产热量多，出汗量越多。（4）风速风速大，有利于汗液的蒸发，蒸发散热量增加，皮肤温度下降，导致出汗量削减。（5）大气压力气压越低，蒸发散热系数增加，蒸发速度加快。高原地区或低气压地区，汗液蒸发速度比海平面快。（6）服装：取决于服装的透湿指数和隔热性能，透气性和吸湿性好的服装，对汗液蒸发影响小。被汗水浸湿的服装因透气性差而会减慢蒸发速度。二、舒适性定义很难下定义的简单和模糊的概念：舒适与各种感觉的主观感知有关；舒适包含人的很多感觉，如视觉（美观舒适性）、热（冷与热）、痛（刺扎与痒）和触觉（滑、糙、软、硬）;主观感觉包含全部相关的感觉的形成、深入、结合及对过去经受和现在期望的评价所构成舒适状态的总体评价的心理过程：人体服装接触（热、力）在打算穿着者舒适状态方面起着重要作用；外部环境（物理、社会和文化）对穿着者的舒适状态有重大影响。1 .美国闻名学者Slater将舒适性定义为：人与环境间生理、心理及物理协调的一种愉悦状态。2 .Fourt和HOlIieS认为舒适性是：静止或休息时的舒适是在肯定温度下，身体既不感觉冷也不感觉热。3 .Ress指出：人与环境之间热传递结合水分运动之间不易察觉的热传递时保持舒适的主要机理。4 .正面定义难，反面定义：无痛、无不舒适感觉的一种中性状态。5 .普遍全都的看法：对现代人来说，最重要的也是唯一的舒适性标准是满足的热平衡；生理、心理和物理因素之间以符合要求的方式发生相互作用时，才能达到舒适状态。广义定义：着装者通过感觉（视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉）和知觉对所穿着服装的综合体验，包括生理上的舒适感、心理上的愉悦感和社会文化方面的自我实现、自我满足感。狭义：生理舒适性。包括温度性舒适、接触性舒适、适体性舒适。温度性舒适：在外部环境条件与自身活动条件的交互作用下，服装发挥适当的帮助体温调整功能，使人体保持热平衡（净产热量与净散热量相等）。接触性舒适：触感舒适。适体舒适性：服装与人体的简单曲面相吻合，包括尺寸合体性与运动自由度。从最终使用的角度来考虑，服装必需能够从心理、生理、感觉方面同时满足消费者的需要，具有生理舒适性、感觉舒适性和心理舒适性。生理舒适性：指着装后运动机能的舒适性（服装的弹性、刚柔性、平滑性、带电性、合身性、服装结构尺寸适合性、服装重量和服装款式等）和着装后卫生气能的舒适性（即织物的吸湿性、透湿性、放湿性、防水性、透气性、含气性，服装的保暖性与服装款式）。感觉舒适性：织物的接触粗糙感、接触冷暖感、悬垂性、颜色、透亮度、丝鸣、香味和风格。心理舒适性：织物的质感、风格；服装的流行性、品尝、共性化、差别化、美感和加工质量。6 .影响舒适性的因素：113蚊3响极式舒适性的因求（1）人体因素生理因素：健康状况、新陈代谢、体温、出汗量。心理因素：感觉、知觉、记忆、想象、思维、心情、意志。（2）服装因素包括服装的隔热性能、透湿性能，服装材料的力学性能、可燃性、静电性、防水与防风力量，服装的合身程度、对身体的压力、对皮肤的触感。其中服装的隔热性能、透湿性能影响最大。（3）环境因素温度、湿度、气流速度、平均辐射温度、空气品质、照明、噪音及平安卫生。第二章服装的热传递第一节人体和服装表面的散热原理【教学目的和要求】使同学了解服装舒适性的讨论内容、方法，把握服装舒适性的概念。【教学重点】把握舒适性的概念【教学难点】服装舒适性的概念【教学方法和手段】以课堂理论讲授为主【课时安排】2学时左右【课外作业】了解服装舒适性的进展状况【教学内容】人与环境之间的热量交换包括两部分：一部分是由于环境间的“温度差”（显热）所引起的热量交换；另一部分是由于环境间蒸汽压力或水蒸气含量差（潜热）所引起的身体能量交换。这两部分热量之和就是人体的新陈代谢热量。从人体流向环境的热量或环境流向人体的热量主要有：传导、对流、辐射、蒸发四种方式。在不出汗的状况下，人体热量97%是通过以上方式散失的。其中，蒸发又称为潜热（湿热）传递；传导、对流、辐射属显热（干热）传递。1 .传导（conduction）散热（1）概念：指物质不发生移动，而热量从高温物体向体温物体传递的一种接触散热方式。简称导热。温度场:对于一个存在传导散热的物体而言,可以在某时刻找出温度相等的各个面（等温面）,将这些等温面的集合起来表示物体温度的分布状况，就称温度场。热量传导的方向总是从温度高向低方面传递。（2）计算公式：hCdACd(HS-Eo)cd传导散热量，W;,Acd所接触物体的传热系数，W/(m2X3);县执同留为1米的材料上下表面温度差为Ic时，1秒钟内通过1平方米表面积所传导的热量瓦数。人越小，表示材料的导热性越差，保暖性越好。水的导热系数最大，静止空气的导热系数最小。ts皮m干均温度，y,fo万斤妾角虫物体FKJ法式度，p.ACd行效传导面枳，M二、对流(convection)散热1.概念指随液体(如水)或气体(如空气)等流体的移动而传递热量的一种接触散热方式，也称接触传热。与传导散热不同的是传热物质发生位移。流体接受导热后在移动，形成热传递，单纯的对流散热是不存在。实际包括导热和对流两种形式，就散热量而言，对流是主要方式。自然对流：因流体温度不均而造成流体移动的传热方式。如人体及服装表面的边界层内的空气就存在自然对流。强迫对流：由外在其他缘由造成流体移动进行热量传递。如电扇驱动空气流淌。2 .计算公式C=MCA(Td-T8)(3-2)式中：C对流散热量(kj/h)；As人体表面积(r112);Td服装或纤维材料外表面温度(匕)；Ta周围环境气温(匕)；hc对流散热系数(KJm2hC)自然对流hc=858(Tcl-Ta)0-25,强迫对流hc=43.51/5,V为空气的相对流速(ms);fcl穿衣人体外表面积与其裸露体表面积之比，称为穿衣面积系数。Ici05cb时,Icl=1.05+0.1Icl;Icl为服装或纤维材料的热阻(d)o三、辐射(radiation)散热1.概念:是一种以电磁波形式传递能量的非接触的散热方式。不依靠于任何介质且持续不断进行。全部的物体都向四周辐射散热，大小取决于表面温度和黑度。%=4.65(八-Er)IS皮肤平均温度，匕：t1平均辐射温度，C,与黑球温度计示值4(匕)、风速u(ms)、气温Za(C)的经验关系为r=%+24F(4-%),其中F是量纲为1的系数,数值为风速V的二次根。3.影响因素：黑度(皮肤的辐射率)、表面辐射温度与有效辐射面积。四、蒸发(evaporation)散热1.概念液体的表面产生汽化(即蒸发)会带走热量，称为蒸发散热。(1)不感知蒸发(insensibleperspiration)：又称非显汗、非显性蒸发，在相宜环境条件下，人体在热舒适状态时，没有感觉到水分蒸发，持续地从皮肤与呼吸道进行不感知蒸发。是通过组织间液体直接透出皮肤和肺泡表面进行汽化而实现，是一种被动的物理弥散现象。蒸发量与人体代谢水平、环境温湿度的变化有关。(2)感知蒸发，又称发汗，指在暖和的环境下或体力劳动强度大的条件下，感觉到水分蒸发。2.计算公式：E=WKtAS(Pe-Pe)(4-1)式中：E蒸发散热量：(kjh);Ke蒸发敝热系数(kJm2h.mmHg);，一体表面积(m2);PS皮肤温暖的饱和水汽压(mmHg);Pc环境湿度(mmHg);皮肤潮湿面积的,即舒要的蒸发散热量与最大可能蒸发散热量之比值，不感知蒸发时W为10%15%,全身出汗时W为100%。3-1能传递的途径和涉及的因虐途径环境因素服装或介质的因素人体因素传导温度差材料或空气层的热阻抗防风人体表面温度对流气温和风速性能,包括个开口处（领口、袖口、裤口等）的密闭程度暴露部分和穿衣部分的比率；表面温度楣射1 .每件物体表面温度和空气温度；2 .每个表面所取的立体角；3 .卷个表面的辐射率口墙射率、表面温度暴露部分和穆盖部分的比率；表面温度蒸发空气中的水蒸气压力或温度和相对湿度1 .水蒸气扩散的阻力；2 .透湿指数；3 .服装受湿面积。表面温度和受湿面积五、四种散热方式的影响因素表2-3散热方式的影响因素方式环境因素服装或介质因素人体因素偿导温度差材料或空气层的热阻人体表面温度对流气温和风速防风性能及服装的密闭程度暴露部分与服装覆盖部分的比率,表面温度辆射环境物体的表面温度、空气温度；物体表面的立体角、幅射率辐射率.表面温度痛部分与服装0族部分的比率.表面温度蒸发空气中的水蒸气压力,温度和相对湿度水蒸气的扩散阻力,透湿指数,服装的润湿面积表面温度和润湿面枳图212不同环境温度各种散热方式散热最的比例低温环境下，皮肤温度与外界环境的气温差值较大，传导、对流、辐射的散热量增加,蒸发散热仅以不感知蒸发的形式存在，气温升至32C以上时，传导、对流、辐射的散热量几乎为零或为负，蒸发散热量急剧增加。散热量总和在气温升至25C以上使没有多大变化。第二节服装导热的原理【教学目的和要求】使同学把握单层、多层服装导热的原理【教学重点】单层服装导热的原理【教学难点】多层服装导热的原理【教学方法和手段】以课堂理论讲授为主【课时安排】1学时左右【课外作业】了解服装导热的影响因素【教学内容】从皮肤到服装外表之间的传热过程比较简单,包括服装材料本身的导热、服装表面的热辐射、衣下和衣服表面空气层的对流。1 .单层服装的导热Q=O.382AT式中三Q月民装的导塞&量，J；A导热系数，W(ePA月艮装的传热面积，m?：T时IXJ，h；4t月艮装内夕卜衣面温度差，Pld月艮装的吃皮，m。2 .多层服装的导热V*-Q-4-7t=O.382(s-%)/(Ra+Ra)或=O.382(s.-n)/R,式中：d从皮肤通过服装到周围环境的热流量，WZm2;t9皮肤平均温度，P,za环境温度，P.JWCI各层服装的热阻之和，Pr2W;n边界层空气的热阻，X：-m2W;R1服装与边界层空气的热阻之和，Pm2Wo通过服装由皮肤传递到外界环境的热量与服装层数无关，只与皮肤到服装最外层的温度变化值成正比，与服装及边界层的总热阻有关。第三节服装的热阻【教学目的和要求】使同学把握服装热阻的概念以及影响服装热阻的因素【教学重点】影响服装热阻的因素【教学难点】服装热阻的计算【教学方法和手段】以课堂理论讲授为主【课时安排】2学时左右【课外作业】了解服装热阻与舒适性的关系【教学内容】1 .概念：服装层因温度梯度而产生的热流阻力，物理意义是服装层两面的温差与垂直通过服装单位面积的热流量之比，反映了服装及其材料具有的隔热保暖力量。1.Ck)的定义一个安静坐着或从事轻度脑力劳动的成年人，其代谢产热量为50kcalm2h,即58.15Wm20在室温21C,室内相对湿度小于50%,风速不超过0lm的环境中，感觉舒适时，他穿的衣服的热阻值为ICio,即0.18Cmzhksi,也即0.155CmzW,2 .总热阻指从皮肤表面到环境的热阻，包括体表面积增大的影响(d)和着装人体表面边界空气层的阻揶jR).=(s-G).155g=6.45(r-za)g(2-19)式中：Rl总热Pflclo;q每平方米皮肤表面积上的显热损失，Wm2i7前的0.155为热阻单位换第系数：z皮肤平均温度，P,G环境气温，匕2,服装有效热阻(RdO)是从皮肤到服装表面的热阻，其中包含着装后人体体表面积增大带来的影际d)0RCiO=Rr-Ra=6.45（乙一，Q/q-Ra（2-20）式中：clo服装有效热BFl,Clo;7a着装人体表面边界空气层的阻L，CIoO3.月段强g举木关於rH.,1）力7不尔回e-办假11,是丛氏月天到月隧芈髭口由白勺去艮庭1.4排隆了巷买W后人在去Tm不只P大田东1X1景口向Cz-elX2ALl214）。GVl=6A,Zui=&-45Ed）qFd/，3221）HC+XRUl月核装的环木2，即空隙面积之和与金属板总面积之比。将上述金属板求山的透湿力方程应Ju于织物中，贝U：3=(ZaA式中：B织物中经纬纱之间的空隙而枳之和与织物总面积之比；N织物经纬交织数：a每一单位组织(经纬纱之伸J的空隙)的面枳，err/2；A织物总面积，cm2ua=cd2/49d=1.128a2 .水汽在纤维中进行传递水汽在纤维中的透湿阻力随纤维结构密度增大而增加。厌水性纤维，透湿阻力增加的速度很快，亲水性纤维透湿阻力增加的速度较慢。空隙较多的织物，透湿阻力很接近。R?=WZI(1 -岛柏P:R2纤维门身的透湿阻力，cm；W织物1T1位Ihi枳承JS,gcn2;pi纤维的体枳密度gcm3;Zf附膜转换系数.cm/cm；P,织物中空隙而枳叮织物总面枳之比.3 .水汽在纤维与纤维间的空隙中进行传递六中XF2T如ye*it:NrMJMimiijc;3物叼欣:rnsPQ行近外班号KX8uvWH的用WZggR承最lcmN.BN行HEmJ中晔纪JXrt11积”工物主g积之上匕：NQ丽阻”小水塞攵，5CkR,4 .水汽在织物表面屈曲波所形成的空隙中的传递织物的总湿阻:R1(R2R3)KLRI.R2+R35、液态水在服装中的传输(1)水分子在纤维内部存在的形式由于织物纤维本身的结构、化学组分不同，它们与水分子的作用力各异，因此它们的吸水速度和吸水量有很大差别。不论这些差别有多大，它们汲取的水可以分成三部分，即结合水、中间水和自由水结合水是在与纤维分子键合的水分子，它们靠氢键或者分子间力紧密结合在纤维分子上。这部分结合水的量与纤维分子结构、分子化学组成亲密相关，如聚酰胺纤维分子上一个氨基结合一个水分子。这部分水在与大分子结合时放热，从而进入稳定状态。它们在冰点已不能结晶，也不会在沸点蒸发气化。这部分水与纤维紧密结合，因此当织物上只有吸附的结合水时，人体不会有湿感。中间水是由于与结合水分子间存在氢键作用而被吸附在结合水之外的水，它们也不同于一般的水分子，它们的凝固点和沸点分别低于OC和高于100。当织物与皮肤接触时，它们会从皮肤吸热而脱离织物并依据中间水-结合水、水-皮肤的相互作用力不同而重新安排。由于中间水要从皮肤吸热才能与结合水脱离，因此若有中间水存在，皮肤会有凉感。中间水之外的水称做自由水，由于浸泡、淋湿等缘由，它们会临时地被吸附于织物上，分布在中间水之外。但由于它们与织物间作用力特别微弱，故称之为自由水。它们在热力学上与一般水有相同的相变点，若此时织物与皮肤接触，这些水则会快速安排到皮肤表面，使人感到潮湿。(2)织物的吸水a)气相水的吸附：由于自然纤维内的纤维素和氨基酸均存在极性基团，所以它们能吸附较多气相水而变成结合水。即使是锦纶等合成纤维，在相对湿度很低时也会快速完成结合水的吸附。当相对湿度逐步提升时，所增加的吸附量为中间水。不同的纤维，其结合水的量是肯定的，而中间水的多少则与环境的湿度有关。b)液相水的吸附：当纤维或织物遇到液相水时，由于水量较大，大部分以自由水形式所吸附，这些自由水一般存在于纤维之间的空隙或纤维自身的孔穴里，这部分水的存在会让穿着的人感到潮湿感。液相水吸水速度的快慢打算于芯吸作用的大小，比如麻纤维很细的中空腔、细特丙纶间的狭缝、异形纤维的毛细作用等，就具有很强的芯吸力量。(3)水在织物中的传输与蒸发织物中水的传输以自由水的传输为主，它们在沿纤维轴方向传输时也是靠毛细管，而在垂直纤维轴方向上的传输应当按非线性集中的方式处理。从速度上讲，沿纤维轴方向毛细作用比垂直纤维轴方向的集中要快得多。人们穿着衣服时，皮肤表面的法向与纤维轴方向是垂直的，因此要让水分快速传输，必需具备以下两个条件：一是纤维材料易被润湿；二是在纤维的径向有微孔并能与纤维中的空腔贯穿。这样，在纤维与皮肤接触时，才能快速把汗水输导开。自然纤维一般不具有径向微孔，因此垂直纤维轴方向水分的传输靠集中，由于自然纤维亲水，即自然纤维分子与水分子作用力较合成纤维与水分子的作用力大，因此水由高浓度向低浓度集中时，自然纤维的集中系数较合成纤维大，水分传输较快。水从织物表面蒸发，在环境温度、湿度固定的状况下，应当与蒸发表面积和纤维本身的亲水性、疏水性有关。在蒸发面积相同时，疏水纤维应蒸发较快。不同出汗下，服装面料湿传递的原理是不同的。一般状况下，在显汗时水分的迁移力量和再次蒸发力量是主要因素,在潜汗时服装面料的湿传递是以湿气的集中和材料的吸放湿力量有关。在显汗条件下，服装微气候区湿度和汗液共存，水分透过织物的过程主要是气态汗在面料上的吸附、液态水的吸附、液态水的运输、水分的再次蒸发。6.7960 103 3coscosaX (3/?- 2)(2)式中的影响因素包括：液气界面张力。、液体粘度n、液体-材料接触角0、纤维截面外形和直径d、纤维根数n、纱线加捻角和纱线长度L。影响纱线液态水流量和速率最重要的因素是接触角、纤维截面外形和直径d、纱线加捻角ao纤维的直径和截面外形影响着毛细管的大小和外形；纱线的捻度也影响着毛细管的大小、外形和分布规律。而这两者适度的值,会使织物中的孔洞小、毛细管多,从而使纤维中的液态水传递很快。一般来说，服装材料中纤维的亲水基团多，纤维的吸水率就高；纤维与空气接触的面积越大，纤维的放湿速度也越快，干爽舒适性就好。同样，纱线中空隙多，气流通道顺畅，水气传递也快，干爽舒适性就好。第二节服装的湿阻及其计算方法【教学目的和要求】使同学把握服装热阻的概念以及影响服装热阻的因素【教学重点】影响服装热阻的因素【教学难点】服装热阻的计算【教学方法和手段】以课堂理论讲授为主【课时安排】2学时左右【课外作业】了解服装热阻与舒适性的关系【教学内容】一、湿阻概念：依据费克方程，在服装（织物）两侧存在水蒸气浓度差（或水蒸气分压差）时，水分通过某一服装的阻抗，一般称之为湿阻。可以用单位时间、单位面积的透湿量（gm2.h）,透湿指数、静止空气层的厚度（cm）。费克方程所求的湿阻是静止空气层的厚度。R=D36A2/Q式中：R湿阳，cm;G水汽传递量：，2；D水汽传递系数，Cm2Zs;C服装（织物）两面的水汽浓度差，gcn?;A试样面积，cm2；t试验时间，s。湿阻R以Crn为单位，即式中相当的静止空气层厚度的温阻。K越大，则湿阻越大，透湿越困难。水汽传递系数D与水汽FKJ绝对温.皮r和水汽压产官关D=2.23XU）4（禺）*S击如果试险环境温度在O50之同，式（3-14）中ID可以简化成：ID=O.22O.OOL47r.式中：r环境温度，P月艮装（织牛勿）两国的水衣浓虎整AC为：CT=2.17X10-6（）乂1/2/式大:尸一尸2月艮联（尔物）两Tm的水TK,户3；1,2月及裳（：织物）两由的相Kt速底.s丁1,丁2月艮黄（织才勿两THT的温，变，Ko当服装（织物）两面的温度相同（无温度梯度）,而湿度不同（有湿度梯度）,C=2.17X10-6X竿（Tl=T2=T）式中：尸服装（织物）两面的水汽压差，Pa。P=Pi-P2（3-例:试验杯中放置蒸饰水,其杯口面积为80cn,试验室中温度为21C，相对湿度为65%，被测织物紧密地被密封于试验杯口，杯中水汽平均每小时通过织物的蒸发房为0.3g求该织物系统湿阻（面料本身的湿阻加上表面鄢止空气层湿阻）为多少？斛：根抹；糠克方程公式R=ZXGAr/C共，”：U=O.22+O.OO147t=O.25mt三戒55*Hf*、E:,kW/VrKN.WXJlZMAi但Ifij落广迂.TLJ.X.x=氏.P.AnJJht戈注不口Wrtr*r自力Pii不口,UlGoc=7.5xW3式中：Pe蒸发散热量，kWm2 ；皮肤表面饱和水汽底，PaF,a;r/M然卷uni力N不”.UEoIAlU七MDiJ:/JttKi出门勺疗攵AJTt.f(Pn尸,曲妻攵./O.OlXJXIjao的值域在01之间。由于服装表面静止空气层阻力的存在，一般来说，im值小于1,即使人处在裸体状态,在风速小于3m/s的条件下，/值也不可能等于1。m值越大，服装的透湿性能越好，越容易在高湿环境中维持人体的热平衡。由于热湿传递的耦合性,因此,对服装的透湿性能进行定量评价时,通常采用透湿指数Zm和透湿指数与热阻的比值./Rh进行综合评定，i11Rh称为蒸发散热效能。in=O时，表示服装材料完全不透气，汗液不能蒸发；当in=1时，水蒸气散失几乎亳无阻力，不行能。通常状况下，人在裸体状态下的im约等于0.53。当服装的隔热值不变时，衣服的in值必需随着环境温度和湿度的提升而增大，才能维持人体的热平衡。inRh称为蒸发散热效能，表示在无风中穿着给定热阻服装时的蒸发散热率占最大可能蒸发散热率的比例。二、透湿指数的影响因素1 .风速空气流淌对透湿指数影响较大。在较高的气温下，随风速增大而增大。服装热阻随风速的增加而呈指数下降，透湿指数而呈指数提升。2 .运动人在活动时，in增大而热阻下降，使蒸发散热效能增加。3 .湿度湿度增大，人体表面与环境空气水汽分压差减小，使in增大，但压差减小后，蒸发阻力增大，蒸发散热量显著减小，同时湿度增加导致汗液分泌增加，服装的热阻降低，又使服装减小，总的说来，L随着湿度的增加而减小。4 .服装热阻服装热阻增大，会使蒸发阻力增加，导致ie下降，蒸发散热效能降低。服装厚度增加时，蒸发阻力增加，导致in下降。5 .服装透气性透气性的服装，有利于水汽的弥散，in增加。6 .服装的吸湿性吸湿性好的服装，蒸发速率高，透湿性好。第四节服装的动态湿传递及其测量方法一、服装的动态湿传递况。但这种情况不是常有的，特别是人们在经过剧烈活动后，人体会产生过多的水汽,这种水汽往往在衣服中凝结。这种凝结有三种情况：一种是由于服装的存在，使人体的水汽得不到及时的散发造成的；一种是从皮肤蒸发出来的水汽遇到服装中寒冷的外层里新凝结而呈液态水；一种就是水汽为纤维吸收，当人停止运动后，这些集聚在服装中的水分就会蒸发，带走人体的大量热量，而此时人的产热量已恢复到安静状态下的代耕产热量，因此人会感到寒冷。动态条件下的湿传递就是要研究人们从静止到运动以及从运动回到静止状态时的瞬时的湿传递现象。产趋织朝超传诩*呼于ZK气的传送溺斤时向aa45产脓和敬煨迷亭与时同关系图4-5是热传速率和时间的关系图，热传递包括产热和散热。为了使人体体温恒定，产热量和散热量应相等。区域A代表人开始处于静止状态，而且感到舒适，所以,产热量和散热量二条曲线相重合。但当人开始运动时，产热量立即上升，为区域B所示（实线部分）。由于人穿着的衣服阻止热量迅速散失，散热量和产热量不同步（虚线部分）。在区域C,人又从运动会到静止状态，产热量也迅速回到原来大小。由于在服装上的汗水继续蒸发，带走了服装和人体上的热量，这时产热量小于散热量，所以人感到寒冷从区域A到区域B和从区域B回到区域A两个瞬时，散热量和产热量之间有一个时间上的滞后，即散热量不能立即与产热量同步，而需要一个时间来反映其散热量的增加与减少。因为在A到B时，也即人体加强运动量，皮肤表面的水汽被纤维吸收，这时纤维产生吸湿微分热，从而在这一瞬间缓解了热量的散失。当从B区域到C区域时，吸附在服装纤维中的水分要蒸发，这时要带走一部分热量，增加了散热量，造成另一个第五节服装微气候内动态热湿传递一、服装微气候服装内微气候：又称衣服微气候或服装气候。指为了适应外界大气环境，人在穿着适当的服装时，在人体与服装之间形成的与外界气候不同的特别的局部气候。广义上指人体皮肤与最外层服装表面之间所形成的空气层，包括该空气层所包含的空气温度、湿度和气流分布，甚至包括微小空间内空气的成分等。狭义指人体皮肤与最内层服装之间的空气层。包括空气层的空气温度、湿度和气流分布。微气候区：人体与服装之间所存在的微小空间。其空气层的厚薄取决于服装的式样和穿着的合身程度。服装内微气候的特征：1 .身体躯干部最里层空气温度为（321C）、湿度为（5010）%,越是外层的衣服，衣服内空气层的气温越低，湿度愈大。2 .衣服内空气层的湿度随外界湿度的变化而变化，离外层越近变化率越大。一般状况下，外界湿度越低，衣服内的湿度随之降低，但外界气候潮湿时衣服内湿度的增加却是缓慢的。3 .外界气温低于25C时，服装各层间的温度几乎没有变化。各层温度都比外界气温高，各层湿度比外界湿度低。气温提升到30以上时，衣服内气温超过33,人体开头流汗,导致衣服内的湿度急剧提升，甚至超过80乐人会感到不适。4 .由于运动等缘由使产热增加时，即使外界气温低于25,衣服内的气温、湿度也会增加。5 .在身体躯干部中，背部和腹部温度较高，湿度较低，腋窝是高温高湿状态。胸部温度低,湿度易受外界环境的影响，不稳定。6 .通常，衣服内的气流几乎处于静止状态，流速为255cms二、服装微气候内动态热湿传递图36人体衣下微气候一服装一环境系统的热湿传递A-皮肤表面水汽浓度（kgm3）Gl-衣下微气候水汽浓度（kgm,）P一服装内表面水汽浓度（kgn）a*JK装织物中的水汽浓图kgm1）化一服装外表面水汽浓度（kgm）G外界环境水汽浓度（kgn）工.一皮肤表面温度（）11一衣下微气候温度（C）外界环境温度（P）5.从皮肤表而扩散到服装内表面的水汽质流通量：（kg（m2s）皿.一从衣下微气候扩散到服装面料纱线间空隙的水汽质流通量lkg（m2s）J衣下微气候扩散到服装面料纱线表面和其间空隙的水汽质流通量:kg（11s）皿一从服装表面扩散到外界环境中的水汽陵流通城kg（m图3-6描述了湿传递过程中的水汽质流通量的普遍关系。通过服装的水汽质流通量按一定规律逐渐增高，并需要一定时间使衣下微气候和服装中湿度饱和。当经过一定时间后，扩散到外界环境中的水汽质流通量，人等于从皮肤蒸发的水汽质流通量m,此时衣下微气候和服装中湿度都已饱和，整个系统达到湿平衡。二、服装微气候温湿度变化规律1.温湿度变化规律d7dt=一blt03)ddr=bt03)在现外物做C力大泊A、rT*J31*J数关系：TRQt一Ayl11r,5&3=0-Zl11r（t=3）Ht11-也物彳敝rfrjZ/.Xz.A物微r1陡#j*hj5液，鸵.“r./孤A传走系敬.“才伯位汨P.br的单位为PZmin*3 .、+11*JZW，出构定系敬.分别丑示为%Xmin，tM11三J.min。4 .服装舒适性与温湿度待定系数关系一般认为，舒适的服装微气候，其温度为（3