下肢障碍者来说,秋冬季节户外出行及活动重点之一是保暖,电加热服装则能够主动加热,为穿着者提供不同的保暖防寒选择,降低受冻伤的风险。为下肢障碍者设计电加热户外防寒服,可提高出行的可能性及便利性。但下肢障碍者行动不便、温度感觉变弱,皮肤的自我保护能力减弱,意味着他们更易受烫伤,为解决这一问题,在进行下肢障碍者用电加热服装设计时,充分考虑发热效果及安全性两方面。基于这一目标,本文首先对发热温度的安全范围进行了讨论,以45℃为过热预警值设计了过热保护装置。并针对性地设计局部发热,分别是脚踝、膝盖、后腰。考虑最大发热温度、功率限制等因素,确定电加热片的制作方案,制作完成后,进行电加热片裸露状态下的升温速率及发热均匀性测试,保证发热效果,避免温度过高疵点的出现,结果表明电加热片升温较快,发热均匀度始终良好。随后根据防寒服的设计原则,合理进行电加热服面辅料的选择及集成,完成电加热服的制作。为进一步保证发热安全性,再次对电加热服进行发热温度测试。此次测试电加热服加热片部位内表面温度,实验结果表明,内侧最大温度为45.3℃左右,该服装并非直接接触人体皮肤,内搭服装可起到缓冲作用,因此仍在可接受的安全范围,同时衣下温度与热感觉评分也表明穿着发热效果随着时间及档位升高有明显改善,各部位的热感觉存在一定差异,但未出现热感觉过强导致的不舒适。完成电加热服装的制作后,为探究低温环境下电加热织物组合的热传递情况,计算预测其内外表面温度分布,用ABAQUS软件建立电加热片与织物组合体的三维模型,并在不同条件下对不同模型进行计算模拟,得到内外表面及截面的温度场分布,模拟结果显示:仅改变环境温度时,环境温度越低,电加热片所能达到的温度越低;增大功率,电加热片所能达到的温度随之升高,可根据穿着环境合理选择功率;空气层厚度越大,外表面温度越低,热量向外散失越少,适当增加絮料增加空气层厚度也可改善保暖效果;进一步考虑空气层内的复合传热,修正空气的等效导热系数来模拟空气层内的对流等热传递,发现随着空气等效导热系数的增大,热量在模型中传递的面积增大,空气之间的热传递促进了热量在水平面方向的热传递。