LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Наукові основи визначення властивостей пакетів бар'єрного одягу з урахуванням особливостей експлуатації

плоско–паралельних шарів:

, (2)

у тих випадках, коли задачею було з'ясовування ролі проміжного шару в пакетах типу (1). Порівняння властивостей пакетів (1) і (2) при однакових умовах дозволяє одержати корисну інформацію про зазначену роль і про її вплив на властивості одягу для чистих приміщень, у цілому.

Порівняно невеликий перепад температур між температурою тіла людини Т0@ 310 К і повітрям чистого приміщення: Тв @ 295 К робить основне допущення моделі ізотермічної (при Т0>Т=const>Тв) фільтрації прийнятним у тих ситуаціях, коли відносна вологість повітря j у приміщенні підтримується на рівні 40% або менше того. Це також істотно спрощує модель переносу повітря через комбіноване пористе середовище, виключаючи із системи рівнянь балансу рівняння для внутрішньої енергії і ентропії. Звідси, у моделі ізотермічної фільтрації розглядалася система, яка складається з одномірного, в напрямку, перпендикулярному до зовнішніх площин, рівняння руху, рівняння суцільності і рівняння стану, у якому відносна вологість j була параметром.

Виконаний у рамках даного підходу аналіз призводить до важливого висновку про можливу невідповідність часто застосовуваної моделі ламінарної фільтрації, яка базується на лінійному законі Дарсі:

, (3)

де: Iv [м3/с] – дійсна об'ємна витрата; А [м2] – площа шарів; m – повна пористість; К [м2] – проникність пористого середовища; [м2/с] – кінематична в'язкість флюїду; [кг/мс] – динамічна в'язкість флюїду; DР=(Р2 - Р1), [Н/м2] –перепад тиску при фільтрації, який виникає за рахунок того, що в підодяговому просторі в результаті випарування поту з поверхні тіла утворюється волога, і додається парціальний тиск цієї вологи до атмосферного

реальному механізму переносу навіть при порівняно великих градієнтах тиску фільтрації (DР/l) і відповідних швидкостях фільтрації uф:

, (4)

де uф і u [м/с], відповідно, ефективна (4) і реальна (u > uф) середня швидкість протікання флюїду в порах. Виключення із (3, 4) площі А призводить до локальної форми закону:

, (5)

віднесеної до одиниці площі пакета. У роботі показано, що жодна з характеристик, які входять у вираз для ефективної провідності l пакета з n шарів однакової товщини l0:

, (6)

не може вважатися, строго кажучи, постійною при збільшенні дійсного перепаду тиску (DР/n), що припадає на ефективну товщину l0 кожного із шарів. Для даних випадків пропонується застосовувати квазілінійне узагальнення локальної форми закону Дарсі (6):

, (7)

Тут припускається залежність проникності К не тільки від структурних особливостей досліджуваних текстильних матеріалів, але і від умов досліду (тобто від комбінації факторів DР/n), у яких повітропроникність вимірюється. Одержання явного виду залежності l(DР/n) у (7) на основі власних експериментальних даних по однорідним і різнорідним пакетам бар'єрного одягу розглядається в третьому розділі дисертації.

Однієї з важливих у практичному відношенні задач є розробка співвідношень для оцінки таких основних параметрів текстильного матеріалу, як загальна пористість і її окремі види (відкрита пористість mвід, наскрізна пористість mнаск, внутришньониткова пористість mвн, і т.д.). Це питання пов'язане з використанням різних методів оцінки діапазону між найменшим dmin і найбільшим dmax розмірами пор у даному матеріалі, а також оцінки значення їх найбільш ймовірного розміру d.

У рамках моделі ізотермічної фільтрації був запропонований ефективний метод визначення пористості m за допомогою значення найбільш ймовірного розміру пор d:

, (8)

Тут l є величиною, що задається на основі дослідних даних, а d розглядається в роботі, як певна функція від значення пористості: d(m), вид якої визначається прийнятою моделлю пористої структури матеріалу. Якщо залежність d(m) встановлена в явному виді для прийнятої моделі, то можна, використовуючи (8), знайти спочатку пористість m, а потім – ефективне число шарів текстильного матеріалу n, які мають тільки наскрізні пори. З визначень рівнянь (6) і (8) випливає, що для окремих ефективних шарів приймається умова: l0=d, що, у сукупності з допущенням для площі перетину окремої пори: dА=d2, призводить до геометричної моделі ефективних кубічних пор.

Принцип побудови моделі плоско-паралельних шарів (ППШ) показаний на рис.1. Її перевагою є те, що наявність капілярів довжиною l, що пронизують усю товщину текстильного матеріалу, а також регулярної (гратової) структури, показаної, наприклад, на рис.1а, не є обов'язковим. Тим самим підхід, що розвивається, придатний для моделювання як тканих, так і нетканих матеріалів. У його рамках було виведено наступне узагальнення відомої формули Козені для максимального значення проникності:

, (9)

В окремому випадку, приймаючи d=2r із (9), можна отримати вираз, який часто використовується для прямих кругових капілярів однакового радіуса. Корисним представляється також співвідношення, знайдене в моделі кубічних пор, яке зв'язує dmin із dmax:

, (10)


а) b) c)


Рис. 1 Можливі варіанти взаємного розташування ефективних кубічних пор у декількох сусідніх ППШ, що моделюють реальну відкриту поверхню: а) – прямі (наскрізні) квадратні капіляри і регулярна структура розташування пор у кожному з ППШ; b) – зсунуті, нерегулярно розташовані в кожному з двох ППШ, капіляри, що відбивають реальну звивистість пор; c) – сполучення регулярної структури верхнього ППШ із нерегулярною структурою нижнього ППШ


Загальна пористість не дуже істотно впливає на це співвідношення. Змінюючи m , формально, від 0 до 1, можна встановити, що dmin змінюється від 0,884 dmax до 0,707 dmax, тобто дуже незначно. Іншими словами, можна очікувати, що при реалістичному значенні пористості: 0

, (11)

З великою імовірністю можна стверджувати, що кожен зі струменів флюїду, що протікає через ТМ, потрапляє в деяке ефективне сопло. Переходячи з шару l1 у шар l2 , струмінь звужується за рахунок наявності застійних зон, а потім розширюється в зовнішньому (l3) шарі при виході з текстильного матеріалу. Дане припущення дає можливість ефективного моделювання такого параметра, як звивистість пор, що набагато подовжує реальний шлях струменю флюїду в порівнянні з товщиною шару. Результатом цього подовження є збільшення реальної швидкості струменя в порах u у порівнянні з вимірюваною експериментально швидкістю фільтрації uф у співвідношеннях (4-6). Використана в роботі можливість оцінки значення u на базі відомих співвідношень для сопла, забезпечує незалежну перевірку виразів (8-11), знайдених із геометричних міркувань. У роботі наведені профілі розподілу швидкості u і тиску Р по товщині трьохшарових (n=3) пакетів, що дозволяють