LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

одержати узгоджені динамічні і геометричні результати для пористості m і розмірів пор (dmin, d, dmax).

Були зроблені також оцінки можливого впливу на проникність текстильного матеріалу К перепаду тиску у вузькому повітряному прошарку l3в (1) (або l2в (2)), що примикає зовні до вихідного перетину ефективного сопла-пори. Тим самим перевірялося твердження, яке використовується при розробках теоретичних моделей переносу повітря через текстильні матеріали і пакети з них, згідно якого зазначений перепад тиску зумовлює великий градієнт, що істотно позначається на всіх характеристиках переносу повітря. Результати наших розрахунків подані у виді рис.2, де наведена залежність досліджуваного перепаду тиску від натурального логарифма для критерію Рейнольдса. Згідно даних роботи, існує граничне значення Rе @ 75,


Рис. 2 Залежність DR=R2-R0>0 від lnRe для повітря.


до якого аналізовану поправку можна не враховувати, оскільки вона залишається менше одного Паскаля. Відповідна гранична швидкість фільтрації складає, приблизно 1 м/с. Для менших значень швидкості урахування поправки є несуттєвим, оскільки інтервал загального напору тиску між мікрокліматичним прошарком l01 і повітрям приміщення, який реалізується на практиці, складає усього 50–200 Па. Звідси, тільки при наявності вимушених конвективних потоків повітря урахування аналізованої поправки може істотно впливати на результати; у інших випадках нею можна знехтувати.

У третьому розділі викладаються результати експериментального вивчення ізотермічної фільтрації повітря малої вологості через однорідні і неоднорідні пакети бар'єрного одягу при заданих значеннях загального перепаду тиску DР і числа шарів n. Використання співвідношень (6,7) при опрацюванні дослідних даних по об'ємній (або масовій) витраті повітря через відому площу тканини дозволяє надійно встановити таку важливу характеристику пакета, як проникність К , тільки в тих випадках, коли динамічна (з), або кінематична (н) в'язкість повітря може вважатися заданою величиною. Це зауваження ігнорується авторами більшості моделей протікання повітря в пористих середовищах, які ототожнюють його в'язкість із властивостями вільного повітря. Неповнота такої інтерпретації очевидна, якщо врахувати, що просочування повітря здійснюється в звивистих каналах – порах малого діаметра, при наявності зон стагнації і т.д. Іншим обмеженням даних по проникності, які наводяться в літературі, часто є те, що вони отримані в дослідах з одношаровими текстильними матеріалами. Поширення цих даних на оцінку проникності багатошарових пакетів із застосуванням рекомендованих формул не завжди призводить до задовільних результатів. З'ясовування причин таких розбіжностей є можливим на базі підходу, що розвивається в дисертації і з урахуванням отриманих у роботі дослідних даних. Вплив на проникність різниць у в'язкості повітря має бути найменш істотним саме для повітря малої вологості.

Припущення ламінарності потоку і лінійності рівняння (6) може призводити, як відзначалося у другому розділі, до хибної оцінки значень К, якщо в умовах досліду виникають турбулентність і молекулярний режим протікання газу. Слід зазначити, що зараз практично відсутні оцінки критичного значення числа Рейнольдса: Rec = ucl/n (або Recф = ucфd/n), яке дозволяє відокремити в різноманітних типах пакетів текстильних матеріалів ламінарний режим протікання від турбулентного. Досліди по визначенню повітропроникності вихідних матеріалів верхнього, проміжного та білизняного шарів бар'єрного одягу проводилися за стандартною методикою на приладі FF-12. Спочатку вивчалися однорідні пакети з поліефірної тканини верху (Avila) з різною кількістю шарів (n=1,2,..7) і при різних значеннях перепаду тиску: (DR= 50, 60...200 Па). Аналіз отриманої гістограми вірогідності виявлення значень провідності l(ДР/n) у заданих інтервалах: (0,200,25) 10-2 , (0,250,30) 10[м2с/кг] і т.д., дозволив установити негаусову форму розподілу вірогідності, що складається з основного і додаткового (розташованого зліва від нього) піків; а також значну "розмитість" розподілу, що свідчить про неможливість описання експерименту в межах його абсолютних похибок єдиним середнім значенням , як це передбачається у рівнянні (6). Обидва факти вказують на можливе порушення умов виконання лінійного закону Дарсі.

Подальший аналіз отриманих даних по l дозволив установити, у цілому, монотонну зміну цього показника на ізолініях n=const і DP=const. Виявилося, що у колонках з постійним значенням кількості шарів матеріалів у пакеті n провідність l монотонно зменшується зі збільшенням значень DP, хоча при ламінарному протіканні тенденція мала б бути зворотною. Навпаки, в рядках з постійним значенням загального перепаду тиску DP було знайдено, що l має тенденцію до збільшення (у межах розкиду експериментальних точок). Обидва види залежності l(DP) і l(n) суперечать уявленням про струйчастий, ламінарний потік повітря через текстильний матеріал. Розв'язання цих протиріч складається у відмові від безумовних допущень про ламінарність протікання потоку повітря через будь-які пакети і при будь-яких умовах.

При опрацюванні дослідних даних л(DP/n) за допомогою методу найменших квадратів було знайдено, що, із довірчою вірогідністю 0,95, провідність л [м2с/кг] є оберненою (а не лінійною; як при ламінарності протікання) функцією відношення DP/n і може бути представлена залежністю виду:

(12)

де величина л0:

л0 = К0/(з l0) = K0/(з d) (13)

передбачається пов'язана з такими структурними характеристиками, як пористість m і найбільш ймовірний розмір пор d із рівнянь (8,9). При розрахунку цих величин значення поправочного фактора DлТ (12) повинно бути виключеним з експериментальної оцінки провідності л. У роботі показано, що подібне уточнення проникності К істотно впливає на описання усієї сукупності процесів тепломасообміну через пакети бар'єрного одягу.

Опрацювання отриманих дослідних даних за допомогою залежностей (7, 12, 13) дозволило одержати для однорідних пакетів з n = 1, 2, 3, 4 наступні формули для розрахунку швидкості фільтрації uф [м/с] (розкид експериментальних точок складав величину 10%):

uфn=1 = [0,18(DR/n)+11,5]10-2 , (14)

uфn=2 = [0,22(DR/n)+7]10-2 , (15)

uфn=3 = [0,32(DR/n)+4]10-2 , (16)

uфn=4 = [0,32(DR/n)+3]10-2 , (17)

Відзначимо, що структурні характеристики пакетів з n = 3 і 4, які визначаються через л0 = 0,3210-2 [м2с/кг], виявилися однаковими і змінювалася тільки поправка на турбулізацію потоку DлТ.. З ростом n вона поступово зменшувалася і при n = 4 можлива турбулізація потоку повітря переставала відігравати скільки-небудь істотну роль. Для однорідних пакетів із тканини Avila у роботі запропонована така узагальнююча залежність л

від n:

, [м2с/кг], (18)

Пакети з n4 можуть бути описані лінійним законом Дарсі (6) для