不同纤维织物湿传递性能的对比研究.pdf
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1、纺织学报第二十二卷第四期 不同纤维织物湿传递性能的对比研究 詹世君徐蔽和 ( 邑后军需装备研究所北京1 0 0 0 l O ) 于守健 :华东大学) 摘要:对亲水悱岛l 物和疏水性织物的湿传递机理作理i 它分析和寅验研究理论分析在显 r * H :h 亲水性纤维由于哦水膨 眯,导致毛细管半径减小阡假了湿气的传导和水分的蒸发而疏东性纤维织物却能克脒这个缺 实验洲试研究的结粜验证r 理论分仃 的正确性 关键词:幕水忭织物疏水性纵物理传递性坪沧分析埘比 中图法分类号:I 苫l O lq 1 3 】文献标识码:A 人体散热的途径主要自传导、对流、辐射和燕 发在热环境中对流散热和蒸发散热占主导地位, 其
2、中蒸发散热L 人体散热总量的7 5 以E 。汗液 蒸发散热也是人体机体能够直接调节、控制的有效 方法囡此,住热环境条件下,眼装面料的热湿传递 性能是决定服装热湿舒适型的主要凶素。许多科技 工作者相继开展r 纺织品湿传递机理研究、湿传 递模型研究_ 2 、评价方法”:和评价仪器4 一研究等方 面的1 二作、研究证明。在不同出汗状态下,服装面料 湿传递的机理和途径不同。一般情况下,在潜汗时 纺织面料的湿传递与湿气的扩散和材料的吸放湿能 力有关,在显汗时水分的迁移能力和再次蒸发能力 是主要冈素一笔者重点讨论在显汗条件下亲水性纤 维和疏水性纤维对水分散失能力的影响。 l 机理分析 在显汗条件下,衣内微
3、小空间湿度和汗液共存, 水分透过织物的过程主要有气态汗在材料上的吸 附、液态水的吸附、液态水的运输、水分的再次蒸发 等叫个过程。其理论模型如下: 1 1 色细效应( 上升J 玉强) 上升玉强是织物吸水性能的重要指标之一,E 升压强越大,织物的吸水能力越强。根据表面物理 化学的有关原理”J ,若流体能润湿管擘,则就迫使 流体表面1 j 管壁平行,而整个表面则成凹形。根据 拉普拉斯方程: p = a M ( 1 和l 十17 P 2 ) 式I I :p 为附加压力( N m 2 ) ;。为流体界面张力 ( N m ) ;P 】为弯曲面轴向的曲率半径( m ) ;门为弯 曲面另一轴向的曲率、F 径(
4、 m ) 。 因为毛细管半径不是很大,可以假定其横截面 是圆形的则弯月面近于半球,P l = p 2 = p ,所以: p = 2 。L G 和p 二r c 。s 口 式巾:r 为毛细管的半径;日为固液接触角 p = f 1 。f ,c u s 臼) , ( 1 ) l2 液态水的运输 芯吸是由毛细附加压力促使液体产生的粘性流 动,按泊稷叶( P o s cu i l l e s ) 定律: ”r 4由 r3 。fr ,c 。、口 q 28 了f2 订 式巾:v 为流量( n 1 3 s ) ;u 为粘滞系数( p as ) ;L 为 毛细管长度( m ) 。 液态水在毛细管巾运输的线速度为:
5、 q = “丌r 2 式中:“为液流在毛细管中的线速度( m 如) 所以: “= 口舸2 = ( m 此( m 引4 儿 ( 2 ) 从( 1 ) 式看出,毛细管半径r 越小附加的压力 就越大,液体上升的毛细高度也就越大;但是从( 2 ) 式看出,比较粗的空洞、缝隙将有较高的运输速度和 较高的流量。所以,毛细管的半径戊有一个合适的 值,使以较高的速度上升较高的高度反映在织物 J :,就是既有好的液态水传输能力,又有女,的液惫水 扩散能力。 1 3 水蒸汽的凝结 当气相和液相在毛细管中平衡时没毛细管的 半径为r ,气相。0 液相的界面为一球囱,在此条件 下,水蒸汽凝结将使毛细管内表面积减少,有公
6、式如 下:6 7J : ( J A 朋1 吒) l = ( 2 r ) “埚曰 式中:n 为毛细管内液汽界面表面积( r n 2 ) ;v ,为液 态水的比容( n 1 3 k g ) 。 K e l v i 1 定律解决了曲面上水蒸汽凝结成水的条 件,当汽液平衡时的状态方程是: ( 蓑) ,= 菇船丁,n 善 式中:K 为液态水的比容( m 3 k g ) ;A 为饱和蒸汽 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 2 年8 月 分压( P u
7、 ) ;v ( 。为气体的摩尔体积( 一个大气压下为 2 24 m 3 H 1 0 1 ) 综合以L 两式并经整理,水蒸汽凝结的临界半 径r h 为: 2 。V c o s 8 “r 3 一雨丽而 , l4 液态水的蒸发 毛细管中液态水如果蒸发,液态水体积v ,减 少管内流体表面积A 将增大,有如下方程: d A d v L = t 2 r ) s 0 1 9 4 5 年基塞列耶夫发表的基塞列夫方程解决 r 弯曲液面上的蒸发条件问题: 嬲= 五肛势v L 综合以上两式,得出蒸发的临界半径为: 一鬻( 4 )2 一而石万 ( 3 ) 、( 4 ) 式决定了水汽在毛细管中凝结和液态 水蒸发的临界半
8、径。在一定温度T 和一定蒸汽分 压p 条件下,毛细管半径r 时,液态水可以蒸发,“。越大,水汽的蒸发越容易进 行。对于传统的亲水性纤维象棉、麻等纤维,有很好 的亲水性,但是在吸附一定量水汽后,其空腔发生膨 胀,使水汽流通的毛细管道半径r 减小,水汽发生 凝结,也阻碍了蒸发过程的进行。而疏水性纤维却 克服了这个缺陷,虽然其亲水性差,在刚开始时不利 于水汽的吸附,但随着汗液的蒸发,水汽能够顺利导 出。 2 测试研究 以上对纺织面料的透湿机理进行了定性分析, 说明亲水性纤维与疏水性纤维透湿性能的差异,再 通过实验加以验证。 2l 实验样品 实验样品的材料主要有涤锦复合丝和棉,组织 寰1 试样规格、结
9、构参散、测试结果表 结构有交织、覆盖、网眼、罗纹和汗布。 2 2 实验结果与讨论 分常规物理测试和模拟综合测试两种类型。常 规物理测试主要进行透气量、透湿量、毛细效应、扩 展因子、干燥速率的测试,模拟综合测试开展显汗条 件下织物湿传递性能的热流曲线测试- 8 。 表2 为试验样品的常规物理测试结果,图1 为 模拟综合测试的结果。 表2 试验样品的常规物理指标测试 从表2 看出,6 种织物的透湿量在同一数量级, 纯棉面料( 1 l # ,1 2 # ) 的吸水性能较好,说明在潜汗 条件下,纯棉等亲水性材料具有较好的舒适型,从干 燥速率来看,纯棉面料( 1 1 # ,1 2 # ) 和棉、涤锦复合
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- 关 键 词:
- 不同 纤维 织物 传递 性能 对比 研究
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