织物吸湿多分子层模型的模拟.pdf
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1、第2 9 卷第7 期 2 0 0 8 年7 月 纺织学报 J o u m a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9N o 7 J u l 2 0 0 8 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1f 2 0 0 8 ) 0 7 0 0 3 0 0 4 织物吸湿多分子层模型的模拟 刘凌杰,杜迎春 ( 北京服装学院材料科学与工程学院,北京1 0 0 0 2 9 ) 摘要借鉴B E T 多分子层吸附模型,建立了织物吸湿多分子层模型。采用c + + 编程,使用鲍威尔算法对该模 型进行求解,得出模型中各个参数值,如水分在织物上的吸附层数、材料的吸湿性能,以及
2、材料吸湿后的干基含水 率。通过实验,测出不同材料在一定条件下的干基含水率。比较模拟值与实测值之间的差距,发现该模型能较好 的与实验数据相吻合。最后比较分析了不同组织结构织物之问吸湿性能的差异。 关键词织物;吸湿;多分子层模型;含水率 中国分类号:T S1 0 1 8文献标识码:A S i m u l a t i n gm o i s t u r ea b s o r p t i o no ff a b r i ct h r o u g hm o l e c u l a rl a y e r s L I UL i n g j i e ,D UY i n g c h u n ( S c h o o
3、 lo fM a 抛r i a l sS c i e n c e E n # n e e r i n g ,B e i i i n gl m t h u t eo fC l o t h i n gT e c h n o l o g y ,B e i j i n g1 0 0 0 2 9 ,C h i n a ) A b s t r a c tW i t hr e f e r e n c et oB r u n a u e r - E m m e t t T e l l e r ( f o rs h o nB E T ) e q u a t i o n ,as i m i l a re q u
4、a t i o no fi t t h e m o l e c u l a rl a y e r sm o d ew a ss e tu p T h em o d e le d u c e ss o m ed a t ab yu s i n gC + + p r o g r a mw h i c hu t i l i z e sP o w e l l m e t h o d ,a n dp a r a m e t e r sw i l lb ep r e s e n t e db yt h em o d e ls u c ha sl a y e r so fw a t e rm o l e c
5、 u l ew e t t a b i l i t ya n d m o i s t u r ec o n t e n to nac e r t a i nf a b r i cu n d e rg i v e nc o n d i t i o n s E x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h es i m u l a t e dd a t a a l ea g r e e a b l ew i t ha c t u a l v a l u e sm e a s u r e d D i f f e r e n c e si nw
6、 e t t a b i l i t yo ff a b r i c sw i t hd i f f e r e n ts t r u c t u r ea l e a n a l y z e d K e yw o r d st e x t i l e ;m o i s t u r ea b s o r p t i o n ;m o l e c u l el a y e r sm o d e l ;m o i s t u r ec o n t e n t 吸湿能力对热湿传输过程有重要影响,因此对 织物热湿传输模型的研究也都围绕织物的吸湿特性 展开。H e n r y 提出一个描述织物中热湿传输
7、过程的 数学模型,通过假定纤维中的吸湿量线性依赖于温 度和空气的湿度,并且纤维与邻近空气达到平衡是 瞬间的,得到了一个解析解。但该假设离实际的 纤维吸附过程太远,限制了它的应用。为了改进上 述模型,N o r d o n 和D a v i d 提出了纤维中湿含量与周 围相对湿度的实验表达式,并结合几个被H e n r y 忽 视的因素给出了方程的数值解心1 ,但这些表达式忽 略了纤维的吸附动力学原理。“和H o l c o m b e 发展 了一个新的吸附率方程,该方程考虑到羊毛纤维的 两阶段吸附特性并且结合了更实际的边界条件来模 拟羊毛织物的吸附行为b “1 。“和L u o 改进了纤维 中
8、湿吸附过程的数学模拟方法,羊毛纤维的两阶段 吸附过程通过1 个统一的扩散方程和2 套变化的扩 散系数来模拟。本文借用B E T 方程的思想建立了 多分子层的织物吸湿平衡模型,并比较了不同结构 的织物之间吸湿性能的差异。 1实验部分 1 1 材料与仪器 含涤纶6 5 、棉3 5 的1 3 t e x 双股涤棉混纺纱 线,保定依棉集团生产。 涤棉混纺纱线采用梭织法,织成结构缎纹和斜 纹织物。缎1 :4 0 0 根1 0a m 1 8 0 根1 0c m ;缎2 : 4 0 0 根1 0a m 2 2 0 根1 1 0c m ;缎3 :4 0 0 根1 0a m 收稿日期:2 0 0 7 0 9 0
9、 7修回日期:2 0 0 7 1 2 1 0 基金项目:北京市服装材料研究开发与评价重点实验室开放课题资助项目( 2 0 0 5 Z K 0 5 ) 作者简介:刘凌杰( 1 9 8 3 一) ,男,硕士生。研究方向为化学工程。杜迎春,通讯作者,E - m a i l :c l y d y o h b i c t e d u c a 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第7 期 刘凌杰等:织物吸湿多分子层模型的模拟 3 1 2 6 0 根1 0e m
10、 ;缎4 :4 0 0 根1 0e m 3 0 0 根1 0c m 的 5 枚2 飞缎纹织物;缎6 :4 0 0 根1 0c m 2 2 0 根1 0c m 的5 枚3 飞缎纹织物。斜2 :4 0 0 根1 0c m 2 2 0 根1 0c m 的2 上1 下右斜纹织物,斜6 : 4 0 0 根1 0c m 2 2 0 根1 0c m 的3 上l 下右斜纹织物。 A d v e n t e u e “A R 2 1 4 0 电子分析天平;Y G 6 0 1 型电 脑式织物透湿仪,宁波纺织仪器厂生产。 1 2 吸湿实验 按照G B T9 9 9 5 1 9 9 7 的纺织材料含水率和回 潮率的测
11、定一烘箱干燥法,在恒温恒湿箱内进行涤 棉织物的吸湿平衡实验,温度设定为2 0 ,相对湿 度依次为2 0 、2 5 、3 5 、4 5 、5 0 、6 0 、7 0 、 7 5 、8 5 。 2 结果与讨论 2 1 测试结果 2 1 1 织物的基础数据 表I 列出了7 种织物的基础数据。可以看出这 7 种织物的厚度与密度均相差不大,可以认为织物 的厚度与密度对比较的结果产生的误差很小,因此 在分析比较时,可以忽略不计。 表l 不同织物的基础数据 T a b 1B a s i cd a t ao fd i f i e r e n tt e x t i l e s 2 1 2 织物的平衡含水率 表2
12、 列出所测织物在不同条件下的干基含水 率。从实验数据可知,无论哪种织物均是随湿度的 增大,其吸湿性增大,干基含水率也变大。 表2 加下织物实测的平衡干基含水率 T a b 2B a l a n c e dm o i s t u r ec o n t e n to ft h ef a b r i c si nt h ed r yg r o u pm e a s u r e da t2 0 2 1 3 密度对吸湿性的影响 图1 为在2 0 ,相对湿度6 0 的条件下缎纹组 织的吸湿曲线。可以看出,同种材料、相同织法的织 物在纬密不同时,其吸湿性能随密度的变化呈现一 定的变化。在一定范围内,织物的吸
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