纤维布袋风管送风特征与纤维层孔径及孔隙率有关

纤维空气分布系统的末端装置布风管通过纤维层纤维间隙、纤维层条缝、纤维层小孔渗透或者喷射的方式送风,送风特征与纤维间隙、纤维层条缝、纤维层小孔的结构有关。


纤维层孔径和孔隙率纤维空气分布系统末端装置布风管的送风特征研究的重要参数。纤维层可看作多孔介质。多孔介质由固体物质骨架及骨架间大量的微小孔隙构成。其孔隙尺寸微小、比表面积大,孔隙分为部分连通与互相连通两种。按成因分类,多孔介质包括天然的和人造的多孔介质。天然多孔介质又分为地下与生物多孔介质两种,前者有土壤、岩石等,后者包括植物的根、叶、茎及人体组织间隙和血管网络。人造多孔介质种类繁多,如过滤设备内的滤器,木材、砖瓦、陶瓷等建筑材料,催化剂、活性炭和纺织纤维等堆积体 。


孔径与孔隙率是影响多孔介质重要的结构参数,影响多孔介质内流体传输性能。孔径是指物体表面上孔的直径,通常来说多孔介质的孔是不规则体,但一般将其看成是一个圆孔,用直径来表示孔的大小。孔半径在10nm以下的小孔径分布可用气体吸附法测定,部分中孔和大孔的孔径分布可用压汞法测定。孔隙率是指多孔介质内的微小孔隙的总体积与该多孔介质的总体积的比值。孔隙率可分为有效孔隙率与总孔隙率两种。多孔介质内相互连通的微小孔隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为有效孔隙率;多孔介质内相通的和不相通的所有微小孔隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为总孔隙率。实验测试的孔隙率通常是指有效孔隙率。研究孔径和孔隙率的领域广泛。


陈柯等运用一个8mm的双通道综合孔径辐射计样机,用实验方法证明了该样机可以演示稀疏阵列综合孔径辐射成像技术的概念;


苏青峰等用激光掩模打孔法在铜层上制备了孔径80μm、孔间距285μm的GEM复合薄膜,成功组装了GEM探测器;李春光等根据球形孔隙的弹性公式及Walsh公式推导得到多孔介质孔隙率和体积模量关系的近似公式及精确公式,大孔隙率的测试应选择精确公式,能够清楚表示孔隙率与体积模量之间的关系。


纤维制品的孔径和孔隙率对其性能影响较大。施楣梧等分析了织物湿传导的三种形式,指出织物内部有多种类型透湿孔洞,表现形式各不相同,并提出不同孔洞孔隙率的计算公式。同时,测试分析了织物吸水性、保湿性及液态水蒸发性能受织物孔隙率的影响;


范菲等采用精密电子天平测试装置从微观上定量分析针织物毛细孔径与芯吸速率的关系,研究表明,孔径越大、内外孔径差越大,则针织物的芯吸速度越快。还定量研究了3种不同结构与材质的针织物蒸发速率,得出针织物平均孔径、孔隙率、孔径分布等对针织物蒸发速率的影响;


陈振宇等采用图像处理方法得到机织物孔隙率与透气率的关系,并浙江理工大学硕士学位论文布风管尾端封闭与渗透的纤维空气分布系统特征比较采用HB902防紫外透过测试系统定量分析了机织物紫外透过率与孔隙率的关系,得出机织物紫外透过率与孔隙率关系的方程:Y=0.7806X+2.0776;


吕海荣等阐述了机织物孔隙率对过滤性、透气性和透湿性三种纺织品的影响,还通过多孔结构模型建立织物孔隙率与织物厚度、纱线直径与线密度的关系,以及PDD模型推导出机织物孔隙率与纱线密度、织物紧度的关系,解决了传统先织后测带来的麻烦。

在对纤维空气分布系统布风管的纤维层研究中,陈孚江等对孔隙率为64%的纤维层渗透式布风管的空气分布速度进行了模拟,并对渗透式布风管的纤维直径、纤维层孔隙率和入口风速进行优化,模拟计算的纤维层孔隙率范围在40%~90%。


邢夏琼等考虑到纤维层,如织物的孔隙率主要与纱线结构、经纬纱密度、组织结构等有关,反应到空气渗透纤维层受到粘性阻力和惯性阻力,运用Fluent软件对纤维空气分布系统渗透式布风管送风特征进行模拟,通过六面体网格划分、建立标准k-湍流模型并导入实验计算得到的二种因纱线结构不同导致的不同孔隙率织物的粘性阻尼系数和惯性阻尼系数等必要参数,分析了布风管内部速度与压力云图。得出结论:孔隙率低的(26.7%)试样比孔隙率高(70.6%)的试样送风均匀,数值模拟得到的不同位置出风速度及压力与实测值基本一致,对纤维空气分布系统渗透式布袋风管设计提供了实际指导作用。


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