基于熱線法的多相纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)表征研究

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1、中圖分類號：TS101.3學(xué)校代碼：10856學(xué)號：M090112104上海工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于熱線法的多相纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)表征研究作者姓名：王婷婷指導(dǎo)教師：劉曉霞專業(yè)：紡織工程學(xué)院：服裝學(xué)院申請學(xué)位：工學(xué)碩士完成時(shí)間：2014年12月評閱人：答辯委員會主席：成員：萬方數(shù)據(jù)UniversityCode：10856StudentID:M090112104STUDYONCHARACTERIZATIONOFTHERMALCONDUCTIVITYOFMULTIPHASEFIBROUSBASEDONTHEHOTWIREMETHODCan

2、didate:WangTing-tingSupervisor:LiuXiao-xiaMajor:TextileEngineeringFashionCollegeShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaNovember,2014萬方數(shù)據(jù)上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所遞交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人

3、和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日萬方數(shù)據(jù)上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海工程技術(shù)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。（請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：

4、日期：年月日日期：年月日萬方數(shù)據(jù)基于熱線法的多相纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)表征研究摘要對多相纖維材料的熱傳遞過程及其導(dǎo)熱系數(shù)的測試手段的相關(guān)研究，一直受到了大量學(xué)者的關(guān)注。近幾年，瞬態(tài)熱線法被嘗試用來測試?yán)w維材料的導(dǎo)熱系數(shù)。熱線法是非穩(wěn)態(tài)測量方法，具有測試時(shí)間極短，速度快的特點(diǎn)，尤其測試?yán)w維材料時(shí)可以大大減小測試時(shí)水分的蒸發(fā)或空氣自然對流引起的誤差，降低熱對流和熱輻射的影響，能獲得較為準(zhǔn)確的纖維材料的導(dǎo)熱系數(shù)。本文從熱線法測試原理和多相纖維材料本身的特性出發(fā)，探討了熱線法測試高性能纖維及其織物導(dǎo)熱系數(shù)的測試方法，分析了熱線法測試過程中材料內(nèi)部的

5、熱傳遞機(jī)理，探討了纖維排列方向和熱線放置方向?qū)w維束測試結(jié)果的影響，研究了基于熱線法的纖維束導(dǎo)熱系數(shù)與織物導(dǎo)熱系數(shù)之間的關(guān)系，并進(jìn)行了驗(yàn)證。使用ANSYS有限元分析軟件，建立織物的三維幾何模型，施以特定的熱載荷和邊界條件，求解出織物的溫度云圖，分析織物內(nèi)部的熱傳遞過程，并對模型進(jìn)行驗(yàn)證；研究了織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響，分析了熱線法測試下導(dǎo)熱系數(shù)隨織物厚度和孔隙率的變化規(guī)律。最后測定了三類纖維材料包括單層織物、間隔織物、涂層復(fù)合織物在不同下溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，探討了不同種類纖維材料內(nèi)部的熱傳遞機(jī)理，研究了溫度對纖維材料導(dǎo)熱性能的影

6、響。研究表明：（1）采用熱線法測量纖維束導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，當(dāng)熱線與纖維排列方向平行時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)小于熱線與纖維排列方向垂直時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，這是由熱線不同方向放置時(shí)與纖維的接觸情況不同所造成的。根據(jù)熱線法測試?yán)w維束的特點(diǎn)，建立了由纖維束導(dǎo)熱系數(shù)預(yù)測織物導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算模型，經(jīng)驗(yàn)證，該模型對平紋機(jī)織物具有較好的適用性。（2）采用ANSYS軟件建立織物的三維導(dǎo)熱模型，經(jīng)過驗(yàn)證，織物導(dǎo)熱系數(shù)的模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值較為接近，建立的模型比較可靠，可以為織物導(dǎo)熱系數(shù)提供較好的理論預(yù)測。此外，模型分析了織物內(nèi)部的熱傳遞過程，表明常溫下熱線法測試織物內(nèi)部的熱傳遞方式

7、主要為熱傳導(dǎo)，熱輻射和自然對流可以忽略不計(jì)。（3）熱線法測試下，織物的導(dǎo)熱系數(shù)隨著厚度的增大而增大，最終趨于平緩。I萬方數(shù)據(jù)這是由較薄的織物厚度達(dá)不到熱線法測試原理中假設(shè)的理想的無限大介質(zhì)所引起的，越薄的織物測試結(jié)果誤差越大，而較厚的織物的導(dǎo)熱系數(shù)測量值比較接近實(shí)際值。實(shí)驗(yàn)表明，玻璃纖維織物和芳綸織物的厚度約為0.89mm時(shí)，已滿足熱線法測試織物導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)的厚度要求，測試值很接近實(shí)際值。而碳纖維織物和玄武巖纖維織物測試時(shí)所要求的厚度都要高于0.89mm。此外，隨著碳纖維織物孔隙率的增大，織物導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。（4）碳纖

8、維織物始終具有較高導(dǎo)熱系數(shù)，是典型的導(dǎo)熱材料；玄武巖織物和玻璃纖維織物具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，是良好的隔熱材料；有機(jī)的芳綸織物受溫度的影響更顯著，在零下溫度環(huán)境下的導(dǎo)熱系數(shù)低，表現(xiàn)出良好的低溫隔熱性能，但溫度對導(dǎo)熱系數(shù)影響較