Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Материаловедение

Диссертационная работа:

Бессонова Наталья Геннадьевна. Разработка методов и исследование теплофизических свойств текстильных материалов и пакетов при действии влаги и давления : Дис. ... канд. техн. наук : 05.19.01 Москва, 2005 151 с. РГБ ОД, 61:06-5/433

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11

  1. Особенности переноса тепла через текстильные материалы 11

  2. Факторы, влияющие на теплопроводность текстильных материалов... 14

  1. Влияние теплофизических факторов на теплопроводность текстильных материалов 15

  2. Влияние климатических факторов на теплопроводность текстильных материалов 19

  3. Влияние структурных факторов на теплопроводность текстильных материалов... 23

  4. Влияние конструкции одежды на ее теплозащитную способность 28

  5. Влияние эксплуатационных факторов на теплопроводность материалов 29

  6. Влияние технологических факторов на теплопроводность текстильных материалов 32

1.3. Методы исследования теплофизических свойств материалов 33

  1. Теоретические методы исследования 33

  2. Экспериментальные методы исследования 33

ВЫВОДЫ ПО 1 ГЛАВЕ 37

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПЕРЕНОСА
ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 41

  1. Уравнение теплопроводности текстильных материалов 42

  2. Определение лучистой составляющей коэффициента

теплопроводности ;...52

2.3. Определение конвективной составляющей 55

ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ 59

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И
МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ ВЛАГИ И ДАВЛЕНИЯ 61

  1. Объекты исследования 61

  2. Определение структурных характеристик исследуемых материалов...65

  3. Разработка установки для экспериментального исследования теплофизических свойств материалов 68

  4. Методика проведения испытаний теплофизических свойств текстильных материалов при действии на них влаги и силового давления 72

  1. Методика проведения испытаний теплофизических свойств текстильных материалов при нормальных условиях 72

  2. Методика проведения испытаний для оценки влияния влажности текстильных материалов на их теплофизические свойства 78

  3. Методика проведения испытаний для оценки влияния силового давления на теплофизические свойства материалов 80

  4. Методика проведения исследований по оценке влияния совместного воздействия влажности и силового давления на теплопроводность волокнистых материалов 83

ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ 84

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ
ДЕЙСТВИИ ВЛАГИ И СИЛОВОГО ДАВЛЕНИЯ 87

  1. Оценка влияния силового давления на структурные характеристики материалов 87

  2. Экспериментальное исследование теплопроводности текстильных материалов при воздействии силового давления 91

  3. Экспериментальное исследование теплопроводности текстильных материалов при комплексном воздействии силового давления и влажности 102

4 4.4. Разработка рекомендаций по подбору материалов в пакет

теплозащитной одежды 118

ВЫВОДЫ ПО 4 ГЛАВЕ 121

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 127

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 142

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 149

Введение к работе:

Основной функцией одежды является поддержание теплового равновесия между окружающей средой и организмом человека. Это требование распространяется как на бытовую, так и на специальную одежду, предназначенную для эксплуатации при пониженных температурах. Повышенная потребность в этой одежде обусловлена климатическими особенностями России, а также бурным развитием на ее территории зимних видов спорта.

Качество теплозащитной одежды оценивается целым рядом требований, но основным ее эксплуатационным показателем является теплоизоляционная способность, обеспечивающая поддержание комфортных условий в пододежном пространстве человека. Недостаточная или избыточная тепловая изоляция одежды приводит к возникновению простудных заболеваний. Таким образом, создание одежды с оптимальными теплозащитными свойствами будет способствовать сохранению здоровья населения России.

За последние десятилетия произошли значительные изменения в ассортименте одежды, предназначенной для носки в холодное время года и занятий спортом. Вместо тяжелых зимних пальто широкое распространение получили облегченные пальто и куртки, где в качестве материалов верха используются современные синтетические материалы. Такие материалы обладают легкостью, повышенной прочностью, несминаемостью, имеют красивый внешний вид. Изменились и материалы утепляющей прокладки: взамен тяжелой, гигроскопической прокладки из ваты стали использоваться высокообъемные синтетические нетканые материалы, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с утеплителями, выполненными из натуральных волокон. К числу их достоинств можно отнести легкость,

высокие теплоизоляционные свойства, малую гигроскопичность, высокую прочность, относительную дешевизну.

Появление и широкое распространение современных материалов неизбежно требует создания новых методов их всестороннего исследования и, на этой основе, разработки рекомендаций по созданию оптимальных пакетов одежды.

Вопросам изучения теплозащитных свойств материалов для одежды посвящено множество работ, проведенных в ЦНИИТТТП, ЮРГУЭС, МГУДТ, СПбГУТД, МГТУ им. А.Н.Косыгина, МГУС и других вузах. Эти исследования рассматривают совокупный процесс передачи тепла от тела человека через пакет одежды к окружающей среде, и позволяют расчетным путем определять тепловое сопротивление пакета одежды в зависимости от условий среды. Однако проведенные исследования не затрагивают основных процессов, происходящих в текстильных материалах при переносе тепла, не установлена зависимость между теплофизическими свойствами материалов и параметрами их структуры. На сегодняшний день отсутствует обобщенная модель теплопроводности текстильных материалов, которая учитывала бы всю совокупность процессов теплопередачи через текстильные материалы. Кроме того, существующие технические методы определения теплопроводности материалов не позволяют проводить испытания высокообъемных утепляющих материалов без изменения исходных характеристик их строения и свойств, что приводит к искаженным значениям исследуемых характеристик материалов.

Особый интерес современного материаловедения представляют исследования влияния условий эксплуатации одежды на ее теплофизические свойства. Так, использование одежды в реальных условиях часто сопровождается многократным воздействием силового давления, имеющим место в области спины и ягодиц изделия. Кроме этого, во время транспортировки и хранения специального или спортивного теплозащитного снаряжения материалы испытывают на себе действие длительных

7 сжимающих усилий, которые могут стать причиной утонения этих материалов. Компрессия материалов приводит к их уплотнению, вытеснению из их структуры воздуха и, как следствие, к значительному ухудшению теплоизолирующих свойств одежды. На практике сокращение толщины материалов при их сжатии никак не учитывается при проектировании теплозащитной одежды, что приводит к завышению расчетных значений теплового сопротивления одежды.

Назначение теплозащитной одежды предполагает эксплуатацию ее на открытом воздухе, влажность которого может изменяться в течение короткого времени. Теплопроводность воды в 25 раз больше теплопроводности сухого воздуха, и поэтому, насыщение влагой и пакета одежды, и пододежного пространства способствует резкому увеличению теплопотерь с кожных покровов. В этом случае у человека создается ощущение дискомфорта, и можно утверждать, что теплоизолирующая способность одежды снижается. Большинство существующих в настоящее время методов исследования теплопроводности текстильных материалов не позволяют определять тепловые характеристики влажных материалов, так как во время длительного нагрева испытуемый образец высыхает. В конечном счете, полученные результаты не могут считаться достоверными.

На основании вышесказанного можно утверждать, что для современного материаловедения задача исследования теплофизических свойств материалов и пакетов одежды в условиях повышенной влажности и при силовом воздействии является актуальной. Особо важную роль приобретают исследования свойств высокообъемных нетканых утепляющих материалов, получивших широкое применение в производстве современной теплозащитной одежды.

Цель работы состоит в разработке теоретических и экспериментальных методов исследования теплофизических свойств текстильных материалов и пакетов, определении зависимостей показателей теплофизических свойств от воздействия влаги и давления на материалы, разработке рекомендаций по

8 рациональному подбору материалов в пакет теплозащитной одежды для различных условий эксплуатации на этапе ее проектирования.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

анализ механизмов передачи тепла через текстильные материалы;

анализ экспериментальных методов и приборов для определения теплофизических характеристик материалов;

разработка теоретического и экспериментального методов определения теплофизических характеристик текстильных материалов с высокой пористостью;

определение теплофизических свойств материалов при увлажнении;

определение теплофизических свойств материалов при действии силового давления;

исследование теплофизических свойств материалов при комплексном воздействии влаги и давления;

установление зависимостей теплового сопротивления материалов от влажности и силового давления;

разработка рекомендаций по рациональному подбору материалов в пакет одежды, эксплуатирующейся в условиях повышенной влажности и силовом давлении.

Методологической и теоретической основой исследований являются труды российских и зарубежных ученых по теории теплопроводности и моделированию процессов передачи тепла через материалы разных структур, результаты последних разработок в области текстильного материаловедения. В работе использованы методы математического моделирование процессов переноса тепла через текстильные материалы, экспериментальные методы исследования теплофизических свойств материалов, методы регрессионного анализа экспериментальных данных.

9 Научная новизна исследований заключается в:

разработке математических моделей переноса тепла через текстильные материалы волокнистых и сетчатых структур;

разработке экспериментального метода определения теплофизических характеристик высокопористых текстильных материалов;

получении экспериментальных данных, характеризующих процессы теплопередачи через текстильные материалы волокнистых и сетчатых структур;

установлении зависимостей теплофизических характеристик текстильных материалов и пакетов от их влагосодержания;

получении зависимостей теплового сопротивления текстильных материалов от характеристик строения;

установлении закономерностей изменения теплового сопротивления материалов и пакетов при действии влаги и давления. Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в

работе результаты позволяют:

моделировать теплофизические свойства текстильных материалов по характеристикам их строения;

определять теплофизические свойства текстильных материалов новых структур;

проводить расчеты теплофизических характеристик различных текстильных материалов и проектировать пакеты для одежды различного вида и назначения;

повысить безопасность одежды при ее эксплуатации в условиях действия влаги и силового давления;

сократить сроки проектирования теплозащитной одежды, снизить стоимость затрат на ее создание, повысить безопасность продукции. Апробация и реализация результатов исследований выполнены на

предприятии пошива одежды ООО "Новый облик". Разработанные рекомендации по рациональному подбору материалов в пакет изделий,

10 сокращение технологических операций позволили повысить качество теплозащитной одежды и получить годовой экономический эффект в сумме 21,7 тысяч рублей. Результаты работы использованы в учебном процессе МГУДТ по направлению 656100 "Технология и конструирование изделий легкой промышленности".

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы четыре печатных работы, в том числе в двух изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 151 страницах, в том числе содержит: 21 рисунок, 9 таблиц, 9 страниц приложения. Список используемой литературы включает 149 наименований.

Подобные работы
Гришина Оксана Александровна
Разработка метода придания и исследование огнезащитных свойств материалов для одежды
Мещерякова Галина Пантелеевна
Теоретическое обоснование, разработка и исследование оптических методов измерения свойств текстильных материалов
Койтова Жанна Юрьевна
Разработка новых методов оценки и исследование свойств пушно-меховых полуфабрикатов
Горемыкина Светлана Сергеевна
Исследование огрубления дендритов и разработка метода регулирования структуры и свойств углеродистых сталей
Калмакова Анастасия Викторовна
Исследование физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования с использованием автоматизированного комплекса
Мишаков Виктор Юрьевич
Развитие научно-методических основ разработки и методов исследования антимикробных и защитных материалов на нетканых волокнистых носителях
Денисова Ольга Игоревна
Разработка методов оценки, исследование и прогнозирование пластичности льняных тканей
Денежкина Ольга Александровна
Разработка методов оценки и исследование изменений линейных размеров эластичных тканей
Юферова Лилия Васильевна
Разработка методов оценки и исследование формуемости и формоустойчивости эластичных камвольных тканей
Бурова Валентина Александровна
Разработка метода измерения и исследование осыпаемости льносодержащих тканей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net