機(jī)織保溫材料的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)其熱傳遞性能影響的研究.pdf

1、保溫材料是指對(duì)熱流具有顯著阻抗性的、導(dǎo)熱系數(shù)小的材料或材料復(fù)合體，可以看作是纖維和孔隙兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，從產(chǎn)品的物質(zhì)功能來(lái)分析，保溫材料通常是作為一種有孔的功能性材料而得到廣泛使用，所以孔隙結(jié)構(gòu)應(yīng)該是保溫材料有非常重要使用價(jià)值的指標(biāo)，也是研究保溫材料熱傳遞性能的關(guān)鍵所在。由于機(jī)織保溫材料的疏松、多孔等特點(diǎn)，必然存在熱量傳遞的通道及纖維間呈三維分布的孔隙結(jié)構(gòu)，這些孔隙或孔洞在保溫材料內(nèi)部的分布特征，與機(jī)織保溫材料的各種性能密切相關(guān)，如機(jī)織保

2、溫材料的傳熱、通透性能和滲透性能等。研究機(jī)織保溫材料的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)熱傳遞性能的影響，不僅能豐富熱傳遞理論，而且為推動(dòng)節(jié)能工程的實(shí)施、實(shí)現(xiàn)保溫材料的最佳設(shè)計(jì)以及為保溫材料的工藝改進(jìn)提供強(qiáng)有力的依據(jù)。因此對(duì)于保溫材料熱傳遞性能的研究具有十分重要的意義。 本課題是研究靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試條件下保溫材料的紗線間孔徑平均值、孔隙率以及分形維數(shù)等對(duì)其熱傳遞性能的影響。研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)采用美國(guó)PMI公司的孔徑儀測(cè)量保溫材料的平均流

3、體孔徑、孔徑分布、最小孔徑、最大孔徑、紗線間孔徑平均值等；采用介質(zhì)飽和法測(cè)定了機(jī)織保溫材料的孔隙率；基于圖像處理技術(shù)對(duì)表征機(jī)織保溫材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的分形維數(shù)求解；(2)通過(guò)自行研制的熱傳遞測(cè)試裝置與織物保溫性能測(cè)試儀對(duì)保溫材料進(jìn)行熱傳遞性能的測(cè)試，對(duì)兩種測(cè)試方法所得的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，得到熱傳遞性能隨紗線間孔徑平均值、孔隙率以及分形維數(shù)變化的規(guī)律；(3)對(duì)比分析熱傳遞測(cè)試裝置與織物保溫測(cè)試儀測(cè)試特點(diǎn)的差異，驗(yàn)證熱傳遞測(cè)試裝置的

4、正確性與適用性。 通過(guò)分析，得出結(jié)論：(1) 機(jī)織保溫材料中的孔隙分布并不是均勻的，孔隙大小各有差異，但總體規(guī)律是十分相似的。其孔徑分布規(guī)律是：織物的孔徑尺寸由小到大，在較寬范圍內(nèi)呈左偏不對(duì)稱分布；大孔所占比重較小，但在實(shí)際流體的透過(guò)中貢獻(xiàn)較大；小孔的分布集中，占全部孔徑數(shù)量的比重較大。(2) 動(dòng)態(tài)情況下的熱傳遞測(cè)試指標(biāo)升溫速率差、導(dǎo)熱系數(shù)以及隔熱率分別與紗線間孔徑平均值呈線性關(guān)系，紗線間孔徑平均值與溫度動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間、孔隙率與隔

5、熱率以及分形維數(shù)與隔熱率呈拋物線關(guān)系；靜態(tài)情況下CLO值、保溫率與紗線間孔徑平均值呈線性關(guān)系，孔隙率與CLO值也呈線性關(guān)系，而紗線間孔徑平均值與傳熱系數(shù)以及分形維數(shù)與克羅值呈拋物線關(guān)系；(3) 熱傳遞性能測(cè)試裝置符合設(shè)計(jì)的要求，在理論上和實(shí)際上是可行的，與靜態(tài)保溫性能測(cè)試儀相比具有優(yōu)越性。雖然靜、動(dòng)態(tài)條件下的測(cè)試不具有可比性，但兩種測(cè)試方法提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)有其共同之處，對(duì)兩種測(cè)試方法進(jìn)行分析比較，將有助于全面認(rèn)識(shí)與了解孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)熱傳遞性能