孔隙尺度物理過(guò)程對(duì)含濕多孔介質(zhì)宏觀傳遞特性影響機(jī)理研究.pdf

1、含濕多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量在科學(xué)研究和工程應(yīng)用等許多領(lǐng)域有非常重要的價(jià)值和意義。含濕多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)是其內(nèi)部熱濕傳遞的宏觀表征，但單純從宏觀尺度研究，很難完全掌握宏觀傳遞特性的規(guī)律本質(zhì)，因此從孔隙尺度深入研究非飽和含濕多孔介質(zhì)的傳遞過(guò)程，特別是水分對(duì)宏觀傳遞過(guò)程的影響機(jī)理，能從深層次理解宏觀表象的內(nèi)在影響因素，有助于分析發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量手段中存在的不足，以便改善測(cè)量方法和技術(shù)，提高測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性。
　　 目前關(guān)于含濕多

2、孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)和水分含量之間關(guān)系的研究，大多數(shù)都側(cè)重兩者之間的數(shù)值關(guān)系，而對(duì)于兩者間微細(xì)觀影響機(jī)理研究較少。不同的水分含量下顆粒間水分呈現(xiàn)不同的水分形態(tài)，其對(duì)顆粒有不同作用，這一作用會(huì)引起顆粒出現(xiàn)不同的聚集狀態(tài)，顆?？紫督Y(jié)構(gòu)變化，該變化會(huì)影響介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的變化趨勢(shì)。
　　 本文選用玻璃珠和不銹鋼珠作為試樣模擬堆積型多孔介質(zhì)，用Hotdisk熱常數(shù)分析儀對(duì)不同含濕率下堆積試樣的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)量，利用CCD(MintronMTV-1

3、802CB)結(jié)合體式顯微鏡(OLYMPUSSZ61TR)觀察不同含濕率下試樣孔隙內(nèi)的水分形態(tài)及顆粒聚集狀態(tài)，分析液橋?qū)︻w粒力的作用，及其對(duì)試樣宏觀結(jié)構(gòu)和表觀體積的影響，在此基礎(chǔ)上分析不同含濕率時(shí)水分對(duì)多孔介質(zhì)的宏觀傳熱特性的影響機(jī)理。
　　 研究表明:試樣的導(dǎo)熱系數(shù)隨含濕率的增大呈非單調(diào)遞增趨勢(shì)。不同含濕率下堆積型多孔介質(zhì)孔隙內(nèi)水分形態(tài)不同，含濕率較低時(shí)，孔隙內(nèi)水分主要以孤立液橋形式存在，當(dāng)含濕率增大到某一程度時(shí)，孔隙內(nèi)液橋開(kāi)始

4、相互聯(lián)通，水分主要以連通水形式存在。不同水分形態(tài)對(duì)顆粒的作用力不同，導(dǎo)致堆積顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而表觀體積變化，表觀體積隨含濕率的增加呈增大-減小-增大-減小的變化趨勢(shì)。水分含量、水分形態(tài)、顆粒間結(jié)構(gòu)的變化均會(huì)影響介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)變化，在不同階段，影響程度占優(yōu)勢(shì)者決定導(dǎo)熱系數(shù)的變化方向。
　　 目前根據(jù)不同的機(jī)理已建立許多多孔介質(zhì)的有效導(dǎo)熱系數(shù)理論模型，在這些理論模型中均需要確定骨架導(dǎo)熱系數(shù)。本文提出了一種確定骨架導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算模