对称式织物热阻测量实验装置研究

摘要

热传递性能是影响纺织品和服装穿着舒适性的最关键因素之一，也是功能面料和服装的研发、贸易的极其重要决定因素之一，而热阻是用来描述服装面料热舒适性的一项重要指标。国内外测定纺织材料热阻的方法标准和仪器有很多，每个标准都有对应的仪器。但都大同小异：结构相同的热板用以模拟“一维稳态温度场”的传热形态，都需要结合空白实验和有样实验的数据进行运算。但经大量的实验发现:设置的试验板温度与实际测得的板面温度有所不同、护板与试验板之间也存在着热量交换，这些将造成仪器的系统误差。
　　 本论文研究的是从基本理论出发，提出一个新的仪器结构思路，进而为热阻测量提供一个新的结构参考和研究方向。研究思路是在恒温恒湿室中，通过LabVIEW虚拟仪器控制一块悬挂于空中的钢制试验板，并将温度传感器贴附在试验板的外表面。这样热量可直接从板内产生并朝着垂直于板的方向全部穿透织物往外传递。这样既省去了护板的设置并消除护板与试验板的热量交换，又消除了是试验板上下表面温度不等的系统问题。
　　 首先编写LabVIEW控制程序以及制作实验装置，然后将10种不同厚度的面料在钢制试验板装置和两台平板仪上同时进行热阻测量，最后通过SPSS软件对三组热阻数据（钢制试验板装置测得的数据分别与对比实验所得的两组数据）进行相关分析。若数据间无显著性差异，则证明装置实验所得的结果具有合理性，同时也证明这个思路是可行的，理论是正确的。因此朝这个方向继续修正和研究是有意义的。
　　 本论文制作的实验装置符合设计思路，LabVIEW控制程序能有效运行并测出计算热阻所需的相应参数值。最后数据分析结果表明：装置测得的数据分别与比照实验所得的两组数据的变化趋势很相似，但是相应的值相差较大。同时也不难发现另外两台织物平板仪所测得的空白实验数据以及织物实验数据（尤其是10＃织物）有较大的差异。说明织物平板仪测量的空气层热阻不是空气层的绝对热阻，而是根据特定校正样本校正后的相对值。并且YG(B)-606D织物平板仪与YG-606E织物平板仪测得的空白实验数据相差太大，以及YG(B)-606D织物平板仪测得的空白实验数据前后相差很大，形成自我否定。说明织物平板仪空白实验测得的空气层热阻不可信。再者，常维娜等人有关头部热阻实验研究进一步证明本装置测得的空气层热阻是有效的，合乎理论与实际。
　　 另外试验板温度不均是造成数据误差的部分原因、热量多方向传递是造成织物热阻数值相差较大的重要原因。同时织物平板仪的护板的作用不仅仅是保证护板与试验板之间的温度相等，防止试验板的热量水平传递，还可以补充试验板上表面的热量散失，形成动态平衡。但是这些原因也只是使影响结果精确性，不足以在织物实验时使结果出现一个数量级的差异。