织物热湿传递现象的机理研究和数学模型

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本文使用国家标准仪器和部分自制仪器,对织物的热湿传递性能进行了研究,揭示了服装热湿传递的基本规律,并建立了织物热湿传递的模型。 自行织造了不同经纬密度的涤棉织物,对其动态吸湿过程进行了研究。测定了不同温度、不同相对湿度下,不同经纬密度织物的干基含水率,得到了织物的动态吸湿曲线及平衡含水率。归纳出织物密度、相对湿度、温度对织物吸湿的影响规律。实验结果表明织物的吸湿速率与其经纬密度成负相关。 建立了非线性偏微分方程形式的动态吸湿模型,提出了描述织物结构对于吸湿性能的影响参数——结构因子a,使用黄金分割算法对于该参数进行估计。模型值与观察值吻合比较好。 对于织物的吸湿平衡进行研究,认为多分子层吸附理论能够较好的揭示织物的吸湿机理。所采用的多分子层吸附数学模型能与织物的吸湿等温线较好吻合。通过此数学模型,计算出织物在不同的温度下吸附水分子的层数。 测试了织物的传热性能,包括保温率、传热系数、热阻值等。实验揭示了织物的传热性能与织物结构、含水量之间的关系,以及空气状态对于服装热舒适性能的影响。织物的传热系数随经纬密度的增大而减小,热阻随织物的经纬密度增大而增大。建立了织物的动态传热模型,使用了决定织物导热系数的一种混合规则,织物的导热系数由织物的材料组成、含湿量所决定。 模仿着装时的气候状态,在不同的温度和相对湿度下,对于织物的透湿性能和透气性进行了研究,揭示了织物的透湿性能和织物结构、空气状态的关系。实验表明织物的透湿速率随着经纬密度的增大而减小,随着温度的增大而增大,随着相对湿度的增大而减小。总结了透湿速率与温度、经纬密度的经验公式。
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