多孔建筑材料内部湿分布及湿传递对导热系数影响研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:lkks06
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
建筑材料导热系数是建筑冷热负荷、能耗计算的重要热工参数之一。实际使用的多孔建筑材料大多有一定的含湿率,材料含湿后传热性能将发生改变。但目前的建筑冷热负荷计算方法及软件中,往往近似认为材料物性恒定,忽略其中湿分变化对材料导热过程的影响,造成传热量计算误差。因此,研究多孔建筑材料湿分与内部传热的定量变化关系,修正导热系数,对于建筑节能分析和暖通空调负荷计算均有重要意义。建筑材料内部湿分含量、分布特征、传递特性是影响材料传热的重要因素,其不仅与材料孔隙结构特征有关,还受热湿传递环境影响。我国各地气候差异大,且材料结构各异。揭示材料中湿分含量、湿传递对传热过程的影响程度,定量计算后,方可准确掌握材料的传热性能。而从湿分的存在状态分析,建筑材料中湿分包括静态湿分布和湿迁移,两者对材料内部传热性能的影响机理并不相同。针对以上问题,以揭示湿分与材料导热系数定量关系,提供含湿多孔建筑材料导热系数的修正计算方法为目标。利用理论分析、实验测试与数值计算的方法,研究多孔材料内部结构特征,探索湿分在其中的静态和迁移分布,揭示湿分布过程对材料内部传热作用,获得导热系数随湿分的因变特征。针对静态湿分对多孔材料导热过程的影响作用,当前固、气共存导热模型仅考虑材料固体骨架和湿空气的传热作用,而忽视了材料内部吸附湿分和凝结态湿分的问题;依据材料内部的湿分状态变化形成的液、气空间替换,提出了固、液、气体共存导热物理模型。根据多孔建筑材料孔隙结构曲折连通特点,利用分形理论建立了基于毛细管结构的三相共存多孔材料导热系数计算模型。利用该计算模型,分析获得孔隙率、孔径分布、含湿量、分形结构等静态湿分布参数对材料导热系数的定量影响关系。研究发现:随孔隙率的增加,导热系数变化率先减小后增加,孔隙率小于0.1时,变化率尤为明显;且饱和度越低,此变化特性越明显。最小与最大孔径比降低一个数量级,导热系数降低约10%。随迂曲度、迂曲度分形维数和面积分形维数的增加,导热系数逐渐减小,尤其是面积分形维数高于1.8时,此变化趋势更为明显。针对湿分传递对导热过程的影响作用,通过热湿耦合机理分析,以水蒸气分压力梯度和温度梯度为驱动势,建立了无湿相变的热湿耦合传递控制方程。对当前材料内部湿凝结采用的宏观湿分扩散理论,无法反映湿分凝结机理的问题,在无湿相变条件的热湿耦合传递方程的基础上,引入相变湿源和热源两项,结合经典蒸发冷凝理论,建立了有湿相变的热湿耦合传递控制方程。根据多孔材料内部湿相变与温湿度场的相互影响作用,提出了附加导热量循环迭代计算方法,获得了湿迁移和湿相变引起的附加导热系数。基于上述有无相变热湿耦合传递数学模型,通过大量分析计算发现,材料导热系数低于0.2W/(m·K)时,湿迁移引起的材料导热系数附加修正率变化较为敏感,而附加修正率随水蒸气渗透系数变化较为稳定。随两侧传热温差减小,湿迁移引起的附加导热系数修正幅度增大。在传热温差为10℃,当两侧水蒸气分压力从1000Pa增至4000Pa时,普通混凝土、粘土砖和加气混凝土导热系数可分别增大约2%、10%和35%。针对居住建筑,在采暖期、空调期工况下,分析了外保温围护结构各层材料中静态湿分布和湿迁移对导热系数的定量影响。研究发现在上述两种工况下,静态湿分布存在导致普通混凝土主体材料导热系数约增大8%~10%。湿迁移对材料导热系数的影响,严寒及寒冷地区采暖工况下可忽略;在夏热冬冷及夏热冬暖地区空调工况下,普通混凝土附加修正率约为-10%~15%。综上,普通混凝土材料导热系数在采暖期综合修正约为8%~9%,空调期综合修正约为-5%~25%。
其他文献
目的分析2010—2015年陕西省手足口病发病时空分布特征,掌握高发聚集区域,为其防制提供理论依据。方法利用Sa TScan 9.4.2软件进行时空扫描分析,并通过Arc GIS 10.2.2软件呈
美国著名作家赛珍珠毕生致力于中国题材的跨文化书写,被尼克松总统誉为"沟通东、西方文明的人桥"。文章以赛珍珠的演讲集《我所知道的中国》(China As I See It)为研究文本,
目前全社会独生子女越来越多,升学的压力,离异家庭的增多,独生子女、单亲家庭子女的教育问题等,使当代青少年心理问题比以往更为突出。诸如厌学、心理脆弱、性格不合群、独立
ue*M#’#dkB4##8#”专利申请号:00109“7公开号:1278062申请日:00.06.23公开日:00.12.27申请人地址:(100084川C京市海淀区清华园申请人:清华大学发明人:隋森芳文摘:本发明属于生物技
会议
消费是现实世界客观存在的活动,但消费也因人的主观感受而变的不同。消费扮演了重要角色,占据了重要位置。在当今社会,随着以大学生为主的买方市场逐渐形成,大学生们在消费水
ue*M#’#dkB4##8#”专利申请号:00109“7公开号:1278062申请日:00.06.23公开日:00.12.27申请人地址:(100084川C京市海淀区清华园申请人:清华大学发明人:隋森芳文摘:本发明属于生物技
ue*M#’#dkB4##8#”专利申请号:00109“7公开号:1278062申请日:00.06.23公开日:00.12.27申请人地址:(100084川C京市海淀区清华园申请人:清华大学发明人:隋森芳文摘:本发明属于生物技
随着全球科技进步和城市化建设的快速发展,薄型聚合物材料越来越多地应用到房屋装修中,例如大型娱乐商场的装饰用品和各种类型的广告牌等。这些薄型材料多处于公众聚集场所,
本文主要阐述了耐磨损混凝土配合比设计的要求、工程中常用耐磨损混凝土配合比设计等问题。 This paper mainly elaborates the requirements of mix design of wear-resist