機織保溫材料的孔隙結構對其熱傳遞性能影響的研究.pdf

1、保溫材料是指對熱流具有顯著阻抗性的、導熱系數(shù)小的材料或材料復合體，可以看作是纖維和孔隙兩種結構構成的，從產(chǎn)品的物質功能來分析，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，所以孔隙結構應該是保溫材料有非常重要使用價值的指標，也是研究保溫材料熱傳遞性能的關鍵所在。由于機織保溫材料的疏松、多孔等特點，必然存在熱量傳遞的通道及纖維間呈三維分布的孔隙結構，這些孔隙或孔洞在保溫材料內部的分布特征，與機織保溫材料的各種性能密切相關，如機織保

2、溫材料的傳熱、通透性能和滲透性能等。研究機織保溫材料的孔隙結構對熱傳遞性能的影響，不僅能豐富熱傳遞理論，而且為推動節(jié)能工程的實施、實現(xiàn)保溫材料的最佳設計以及為保溫材料的工藝改進提供強有力的依據(jù)。因此對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、動態(tài)測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)等對其熱傳遞性能的影響。研究的主要內容包括以下幾個方面：(1)采用美國PMI公司的孔徑儀測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；采用介質飽和法測定了機織保溫材料的孔隙率；基于圖像處理技術對表征機織保溫材料內部結構復雜程度的分形維數(shù)求解；(2)通過自行研制的熱傳遞測試裝置與織物保溫性能測試儀對保溫材料進行熱傳遞性能的測試，對兩種測試方法所得的測試結果進行相關性分析，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)對比分析熱傳遞測試裝置與織物保溫測試儀測試特點的差異，驗證熱傳遞測試裝置的

4、正確性與適用性。 通過分析，得出結論：(1) 機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，在較寬范圍內呈左偏不對稱分布；大孔所占比重較小，但在實際流體的透過中貢獻較大；小孔的分布集中，占全部孔徑數(shù)量的比重較大。(2) 動態(tài)情況下的熱傳遞測試指標升溫速率差、導熱系數(shù)以及隔熱率分別與紗線間孔徑平均值呈線性關系，紗線間孔徑平均值與溫度動態(tài)響應時間、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系，孔隙率與CLO值也呈線性關系，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系；(3) 熱傳遞性能測試裝置符合設計的要求，在理論上和實際上是可行的，與靜態(tài)保溫性能測試儀相比具有優(yōu)越性。雖然靜、動態(tài)條件下的測試不具有可比性，但兩種測試方法提出的評價指標有其共同之處，對兩種測試方法進行分析比較，將有助于全面認識與了解孔隙結構對熱傳遞性能