非飽和含濕多孔介質(zhì)熱濕傳遞特性研究.pdf

1、本文以砂子為研究對象，對堆積型含濕多孔介質(zhì)有效導熱系數(shù)進行了測量和實驗研究，并通過認識含濕多孔介質(zhì)孔隙內(nèi)水分分布及加熱條件下水分演化過程，揭示了孔隙尺度傳遞過程對介質(zhì)有效導熱系數(shù)測量結(jié)果的影響。本文研究主要有以下幾個方面： 研究了Hot Disk熱常數(shù)分析儀測試含濕堆積砂導熱系數(shù)時探頭放置方式對測試結(jié)果的影響。干燥試樣和飽和含濕試樣流動性好，探頭與試樣較易均勻密實接觸，探頭放置方式對測量結(jié)果沒有影響；非飽和含濕試樣流動性差，探頭

2、放置方式對其與試樣接觸狀態(tài)有很大影響，進而對測量結(jié)果影響顯著。 利用Hot Disk熱常數(shù)分析儀對不同含濕情況下的堆積砂有效導熱系數(shù)進行測試和分析；利用高速CCD結(jié)合立體顯微鏡，對低含濕率和高含濕率砂子孔隙尺度水分分布形態(tài)及孔隙內(nèi)水分在加熱條件下演化和擴散進行了細致的實驗觀察。并分析了孔隙內(nèi)水分分布形態(tài)及熱濕傳遞對導熱系數(shù)測量結(jié)果的影響機理。 四種粒徑堆積砂干燥時的導熱系數(shù)在0.224～0.228W/(m·K)之間，粒徑

3、的變化對其沒有明顯規(guī)律性影響。隨含濕率的增加，有效導熱系數(shù)值明顯呈增大的趨勢。含濕率小于25％的堆積砂有效導熱系數(shù)值隨含濕率的增加迅速增大；含濕率大于25％時，隨含濕率的增加，有效導熱系數(shù)的增長速度變得相對緩慢。 當砂子含濕率較低(小于25％)時，孔隙中的液體水主要以顆粒間孤立液橋形式存在，各孔隙的液相水尚未相互聯(lián)通。測試過程中，由于探頭對試樣進行加熱，緊貼探頭區(qū)域孔隙內(nèi)水分發(fā)生蒸發(fā)擴散，導致該區(qū)域的孤立液橋逐漸減小，甚至消失。

4、從宏觀角度，由于探頭附近水分的蒸發(fā)和擴散作用，使得探頭周圍的試樣成分一直在發(fā)生變化且與初始狀態(tài)不同，導致試樣的宏觀導熱性能持續(xù)變化，因此低含濕率時有效導熱系數(shù)很難準確測得。 隨著含濕率的逐漸增大(從25％開始)，不同孔隙間的液態(tài)水相互聯(lián)通。盡管測試時貼近探頭孔隙內(nèi)水分發(fā)生蒸發(fā)擴散，但由于毛細力作用，使得遠離探頭的水分回流補充到探頭附近區(qū)域。從宏觀上講，測試過程中探頭附近的區(qū)域能夠一直維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，試樣構(gòu)成與初始狀態(tài)比較一致