非稳态条件下纺织品热传递性能测试研究

论文摘要

随着纺织工业的发展,织物不仅用于制作服装,而且在隔热材料、国防科技、建筑工业等部门中得到应用。织物是由纱线和空气组成的多孔材料,质量轻,有良好的柔韧性,可以和其他材料复合。对于织物热传递性能,研究者在这个领域内已经进行了大量的研究,主要集中在人体的舒适性方面,测试大都在稳态(织物内温度场不随时间变化)条件下进行,织物的传热过程看作以热对流方式为主。本文中测试环境为非稳态(织物内部温度场随时间变化),将织物的传热过程看作热传导方式,由测得的温度时间数据,通过模型的传热公式计算出织物的导热系数、热扩散系数和体积热容。本文利用非稳态测试方法对织物的热传递性能进行了探讨,主要研究内容如下:(1)根据非稳态传热模型,搭建了一套测试装置。论述了测试装置的基本结构、数据的采集方式,分析和探讨了数据的处理方法。非稳态测试方法测试时间短、对测试装置隔热要求不高,可以同时得到织物的导热系数、体积热容和热扩散系数。(2)分析了测试参数对结果的影响。测试时,织物上应施加一定的压力,使层与层间接触良好;热源与测温点之间的距离应小于热源边长的0.4倍,避免试样外边缘漏热的影响;热流密度应在200W/m~2以下,避免织物中空气对流的影响。(3)对测试结果的可信性进行了证明。对于连续介质有机玻璃,测试的结果和参考数据有良好的一致性。分析了用非稳态方法测量织物导热性能的优点,它的测量时间短,可以测量不同回潮率下织物的导热性能。(4)以平纹织物为例,分析了在不同回潮率和初始温度下,导热系数的变化规律。织物回潮率越大,水分含量越多,织物总体的导热系数越大。测试时温度越高,分子能量越大,晶格的振动越剧烈,传递的热量也越多,因此导热系数也随之增大。(5)对纤维块体在不同容重下的导热性能进行测量。纤维块体的容重增加后,纤维之间的缝隙空洞逐渐减小,其中的空气含量也减小。纤维的导热系数大于空气的导热系数,因此总体上,纤维块体的导热系数随着容重的增大而增大。(6)将两种不同的织物间隔排列进行测试,它们排列的顺序不同时,保温效果有一定的差异。将导热系数大的织物靠近热源放置时,保温效果比较好。这对于纺织品的合理使用具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 热物性参数的测定方法
• 1.2 纺织品热传递性能的研究
• 1.3 织物热湿传递性能的研究
• 1.4 课题研究内容和方法
• 第二章 测试方法
• 2.1 测试原理
• 2.2 测试装置
• 2.3 数据的拟合
• 2.4 测试参数对测量结果的影响
• 第三章 装置的检验
• 3.1 连续介质
• 3.2 纺织品热性能稳态非稳态测试方法的差异
• 第四章 不同条件下纺织品导热性能分析
• 4.1 织物回潮率与导热系数的关系
• 4.2 初始温度对导热性能的影响
• 4.3 纤维块体容重对导热性能的影响
• 4.4 两种不同织物间隔放置时的导热性能
• 第五章 总结
• 5.1 结论
• 5.2 存在问题
• 5.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 硕士期间发表的学术论文