织物热湿传递现象的机理研究和数学模型

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

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前言

1文献综述

1.1服装舒适性研究概述

1.2服装舒适性的内容

1.2.1热湿舒适性

1.2.2接触舒适性

1.2.3外观舒适度

1.2.4运动舒适性

1.3服装的热湿舒适性分析

1.3.1织物热湿舒适性概述

1.3.2水汽传递的基本原理

1.4服装材料的吸湿排汗机理及影响因素

1.4.1服装材料吸湿排汗原理模型

1.4.2服装材料的吸湿排汗影响因素

1.5吸湿性能及评价方法

1.6吸湿研究方法及测试仪器

1.6.1织物吸湿性的测试方法

1.7传热性能的研究方法及测试仪器

1.7.1平板式织物保温测试方法

1.7.2管式织物保温测试方法

1.8织物透湿实验方法

1.9服装热湿舒适性评价方法的研究现状

1.9.1织物舒适性客观评价的指标和研究现状

1.9.2服装热湿舒适性主观评价方法研究现状

1.10热湿传输模型发展概况

1.11服装舒适性研究未来发展趋势及热湿舒适性模型的展望

1.11.1服装舒适性研究未来发展趋势

1.11.2热湿舒适性模型的展望

2织物湿分传递的研究

2.1织物的吸湿

2.1.1吸湿实验部分

2.1.2吸湿现象理论分析

2.1.3织物的湿分传递结果与讨论

2.2织物的透湿与透气性能

2.2.1实验原料

2.2.2实验主要设备及仪器

2.2.3实验步骤

2.2.4织物透湿与透气原理

2.2.5织物的透气与透湿结果与讨论

2.2.6小结

3织物的传热性能研究

3.1实验原料

3.2实验仪器

3.3传热实验机理模型

3.4织物传热性能实验步骤

3.4.1干织物保温性能实验

3.4.2湿织物保温性能实验

3.4.3干织物上表面温度变化实验

3.4.4湿织物上表面温度主化实验

3.4.5含湿织物不同含湿量对于织物的保温性能的实验

3.4.6织物厚度的测定

3.5结果与讨论

3.5.1干织物保温性能实验

3.5.2湿织物润湿量对于保温性能影响的分析

3.5.3湿织物结构密度对于保温性能影响的分析

3.5.4干、湿织物表面温度变化的分析

3.5.5织物结构与纤维组成对于织物升温速率的影响

3.5.6织物结构密度对织物厚度和克重的影响

3.5.7小结

4织物的多孔介质热湿耦合模型简述

4.1织物热湿传递多孔介质模型的假设条件

4.2织物的热质传递耦合机理模型的建立

4.3小结

5结论

6参考文献

7致谢

8附录

9攻读学位期间发表的论文