保温材料多孔介质热湿耦合传递机理研究

发布时间：2020-08-23 13:50

【摘要】：能源、环境和可持续发展是21世纪人类社会生存和发展的主题,三者之中可持续发展是中心,能源和环境是保障和基础。近些年来,随着我国国民经济快速发展、城市化进程加快和现代生活方式转变,能耗逐年增加,供需矛盾加剧,人们更加重视节能问题。保温材料在建筑围护结构及采暖空调等方面的应用极大程度地减少了建筑能耗,提高了人们的生活质量,因而已成为一项受到国家政策鼓励和支持的产业。但在保温材料的使用过程中,湿分的影响是不可避免的,其不仅会降低保温材料的保温性能,还会缩短使用寿命,甚至会对建筑环境和人体健康造成一定的影响。为了探究湿分与热量在保温材料内的传递机理及提出相应的防潮措施,研究保温材料多孔介质热湿耦合传递机理很有必要,具有重要的理论与实际意义。本文以保温材料粗宏观表征体元为研究对象,在多孔介质孔隙中含有湿分时,建立了不同含湿程度下的黑箱热湿耦合传递并联模型、黑箱热湿耦合传递串联模型、灰箱热湿耦合传递模型和白箱热湿耦合传递模型,由粗略到精确地反映了传热传湿过程,导出了各个模型所对应的导热系数和导湿系数的公式。根据多孔介质的结构特点,分析了湿分和热量在其中的传递机理,以温度梯度和水蒸气分压力梯度为驱动势,建立了热湿耦合传递的数学模型。以岩棉为例,通过数值计算的方法研究了保温材料导热系数的影响因素。结果发现:孔隙率和孔隙通道分布系数越大,导热系数越小;含湿率、含水率和迂曲度越小,导热系数越小。以玻璃棉毡为例,通过导热系数测量实验所得数据与模拟计算结果的对比分析,验证了四个热湿耦合传递模型的导热系数计算公式的准确性,说明本文给出的公式可以用于保温材料导热系数的计算。本文的研究结果,能够简单分析含湿保温材料的传热和传湿过程,有效获得导热系数和导湿系数,在理论研究和工程实践中具有一定的参考价值,为多孔介质传热传质研究提出了新的建议。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU551
【图文】：

建筑能耗,建筑规模,能耗,能源消耗

东北石油大学硕士研究生学位论文第一章绪论背景筑能耗经济的飞速发展，使得我国的能源消耗量也在持续增加，能源消耗总位。在全社会能源消耗主要领域中，能耗最大的 3 个分别是工业、交中国建筑能耗研究报告》中看出，2016 年中国在建筑方面的能源消标准煤，占全国能源消费总量的 20.62%，其中公共建筑能耗量为 3筑能耗总量的 38.53%，城镇居住建筑能耗量为 3.39 亿吨标准煤，占建筑能耗量为 2.14 亿吨标准煤，占比 23.76%[1]。

含湿多孔介质,湿分,非饱和多孔介质,饱和多孔介质

第一章绪论筑材料热湿物理性能分析及防潮和植物抗寒机理研究等方面普遍存在并且有着重要的影响作用。按照湿分的含量和形态可将含湿多孔介质分为三种类型（图 1.3）：干饱和多孔介质、非饱和多孔介质及湿饱和多孔介质，干饱和多孔介质是指湿分在孔隙中以纯蒸汽的形式存在，非饱和多孔介质是指湿分在孔隙中以液体和蒸汽的形式共存，湿饱和多孔介质是指液体充满整个孔隙空间[8]。

示意图,迂曲度,示意图,多孔介质

0L 为弯曲孔隙通道真实长度；L为连接弯曲孔隙通道两端的直线长度，如图1.4 所示。图 1.4 迂曲度定义示意图迂曲度受到固体颗粒和孔隙尺寸及分布的影响。4．渗透率渗透率（m）表示在一定的与流动相关的驱动势作用下流体经过多孔介质的能力，是多孔介质流体传输性能的参数，由达西定律所定义，表达式为：

【参考文献】