Thực tế đã cho thấy việc áp dụng những mô hình đĩa phẳng để nghiên cứu đối với vải dùng cho quần áo bị hạn chế do không tính đến hình dạng bề mặt gần nh− hình trụ của thân ng−ời hoặc tứ chi và sự đối l−u không khí bên trong quần áo.
Chính vì vậy, những mô hình hình trụ đã đ−ợc phát triển và áp dụng để nghiên cứu đặc tr−ng truyền nhiệt của quần áo trong điều kiện không khí chuyển động.
Mô hình hình trụ nhỏ nhất là mô hình hình trụ rỗng bằng nhựa PVC có đ−ờng kính ngoài 6,4 cm và dài 13 cm (mô phỏng phần cánh tay của cơ thể ng−ời) [47], [48]. Mô hình này hoạt động theo chế độ làm lạnh và đ−ợc sử dụng để đo đặc tr−ng truyền nhiệt không ổn định của vật liệu dệt. Hình trụ này đ ợc đặt trên một tay quay − với vận tốc có thể điều khiển đ−ợc để nghiên cứu ảnh h−ởng của sự chuyển động của không khí đến đặc tr−ng truyền nhiệt của vật liệu,
Một mô hình hình trụ khác cũng mô phỏng cánh tay ng−ời nh−ng hoạt động theo chế độ hằng nhiệt. Đó là một mô hình hình trụ đ−ợc đặt trong một kênh gió để đo độ thẩm thấu không khí và trở nhiệt của vải. Hình trụ này có đ−ờng kính ngoài 8 cm và chiều cao 10 cm. Bề mặt của hình trụ đ−ợc đốt nóng đến 37 0C và trên bề mặt của nó đ−ợc gắn các cảm biến đo mật độ dòng nhiệt [51], [53], [54].
ở Việt Nam, một số mô hình hình trụ tỏa nhiệt cũng đã đ−ợc chế tạo. Đó là mô hình hình trụ tỏa nhiệt theo chế độ hằng nhiệt [16] và mô hình theo chế độ dòng nhiệt ổn định [6], [7]. Mô hình hình trụ theo chế độ dòng nhiệt ổn định [6], [7] có đ−ờng kính ngoài 15,3 cm và chiều cao 70,5 cm. Bề mặt hình trụ đ−ợc đốt nóng bằng một với một công suất điện ổn định để mô phỏng sự tỏa nhiệt của cơ thể ng−ời. Ph−ơng pháp cấp nhiệt sử dụng chủ yếu là bằng ph−ơng thức bức xạ. Để mô phỏng sự thoát mồ hôi từ bề mặt hình trụ, một lớp vải có khả năng mao dẫn n−ớc tốt đ−ợc bọc sát bề mặt bên ngoài hình trụ và hai đầu của tấm vải đ−ợc nhúng vào hai bồn n−ớc.
Để nghiên cứu và đánh giá đặc tr−ng truyền nhiệt của quần áo, ng−ời ta đã chế tạo những mô hình mô phỏng những bộ phận của cơ thể ng−ời, điển hình là mô hình tay đổ mồ hôi và mô hình hình trụ Torso. Mô hình tay đổ mồ hôi (hình 1.4) có kích th−ớc và hình dạng hình học t−ơng tự với tay ng−ời. Mô hình đ−ợc chia thành 5 phần (cánh tay, khuỷu tay, cẳng tay, bộ phận bảo vệ phía trên và phía d−ới). Nó đ ợc làm − nóng đến nhiệt độ t−ơng tự nhiệt độ trung bình của da ng−ời. Phần cánh tay và cẳng tay có các tuyến mồ hôi để thoát hơi n−ớc ra ngoài giống nh− bề mặt da ng−ời. Với mô hình tay, ng−ời ta có thể mô phỏng lớp không khí vùng vi khí hậu của ống tay áo
và sự đối l−u trong lớp không khí này khi tay cử động, từ đó cho phép đánh giá chính xác hơn sự truyền nhiệt và hơi n−ớc qua các lớp vật liệu dệt của ống tay áo [63], [71]. Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 N−ớc và cánh quạt Các tuyến mồ hôi ốn g cấp năng l−ợng Bộ phận bảo vệ
Hình 1.4. Mô hình tay đổ mồ hôi Hình 1.5. Hình trụ Torso
Tất cả các hình trụ tỏa nhiệt nói trên đều đặt thẳng đứng để mô phỏng trạng thái đứng của cơ thể ng−ời. Mô hình hình trụ Torso (hình 1.5) là một hình trụ nằm ngang mô phỏng phần thân mình của cơ thể và có đ−ờng kính ngoài 30 cm, chiều dài 46 cm [74]. Hình trụ này mô phỏng sự tỏa nhiệt và thoát mồ hôi điển hình của cơ thể ng−ời ở trạng thái nghỉ ngơi và đ−ợc sử dụng để đánh giá trở nhiệt, trở hơi n−ớc của chăn và túi ngủ. Hình trụ Torso bao gồm 3 phần: phần đo ở giữa và 2 phần bảo vệ ở hai đầu. Hình trụ gồm 4 lớp vật liệu khác nhau, chúng đ−ợc chọn t−ơng ứng về chiều dày, nhiệt dung và độ dẫn nhiệt với những lớp trên da ng−ời.
Hình trụ đ−ợc làm nóng bằng một hệ thống điện. Các cảm biến đo nhiệt độ đ−ợc đặt trên những lớp khác nhau để đo nhiệt độ của mỗi lớp. Nhiệt độ bề mặt của hình trụ đ−ợc điều khiển ở 350C. Sự thoát mồ hôi của hình trụ đ−ợc thực hiện qua các tuyến mồ hôi phân bố trên bề mặt hình trụ. Mỗi tuyến mồ hôi đ ợc điều khiển − riêng rẽ bằng một van và tốc độ thoát mồ hôi có thể đ−ợc điều chỉnh ở những mức xác định.