Тема работы: Теплозащитные свойства верхней одежды

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 новых материалов неизбежно требует создания новых методов их всестороннего исследования и, на этой основе, разработки рекомендаций по созданию оптимальных пакетов для верхней одежды.

Цель работы – исследование теплопроводности и воздухопроницаемости пакетов материалов для производства верхней одежды с улучшенными теплозащитными свойствами. В данной работе представлен теоретический материал, это первая часть. Во второй части представлены экспериментальные данные, в подробными разъяснениями.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1  Ассортимент материалов пакета для верхней одежды

1.1.1    Основная ткань для теплозащитной одежды

1.1.2    Ветрозащитные прокладки

1.1.3    Теплоизолирующий слой

1.1.4    Прокладочная ткань

1.2  Требования и свойства материалов верхней одежды

1.2.1    Теплозащитные свойства

1.3  Влияние влажно-тепловой обработки материалов

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Определение показателей теплофизических свойств материалов

2.2 Определение воздухопроницаемости на приборе ВПТМ-2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Верхняя одежда – это многослойное изделие, эксплуатационные свойства которого определяются внешним видом и свойствами комплектующих его материалов. Схема пакета материалов представлена на рисунке 1.
В данном разделе рассматривается каждый материал в отдельности, его физико-механические свойства, и требования, предъявляемые к нему.
1.1.1 Основная ткань для теплозащитной одежды
Ассортимент материалов используемых для данного слоя представлен тканями, трикотажными полотнами, комплексными и ворсовыми материалами, искусственной кожей и замшей и др. Наибольший удельный вес среди них составляют ткани.
Данные ткани можно условно разделить на два вида:
− пальтовые ткани;
− ткани для плащей и курток.
Ткани для демисезонных и зимних женских, мужских и детских пальто вырабатывается преимущественно чисто-и полушерстяными.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Определение показателей теплофизических свойств материалов
Теплофизические свойства текстильных материалов включает в себя способность проводить (теплопроводность, температуропроводность) и поглощать тепло (теплоемкость), способность сохранять или изменять свойства при действии повышенных или пониженных температур (тепло-, термо-, и морозостойкость, огнестойкость). Способность текстильных материалов проводить и поглощать тепло определяет в значительной степени тепло защитные свойства одежды[9].
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*۫К), характеризует интенсивность теплопередачи и показывает, какой количество теплоты проходит в единицу времени через 1 м2 материала толщиной 1 м при разности температур в 1К:

λ= Φδ/[Т1 – Т2)*S], (1)

где Φ – тепловой поток, Вт; δ – толщина материала, м; Т1, Т2 – температура поверхностей материала, К; S – площадь пробы материала, м2.
Коэффициент теплоотдачи α, Вт/м2*۫К), характеризует интенсивность конвективного теплообмена, т. е. теплообмен поверхности материала и воздушной среды за счет конвекции и излучения. Он показывает, какое количество тепла передается в единицу поверхности и среды в 1 ۫К.

α = Ф/[(Тм - Тг) * S], (2)

где Тм – температура поверхности материала, К; Тг – температура газовой среды, К.
Тепловое сопротивление R м2*۫К/Вт, характеризует способность материала препятствовать прохождения тепла, т. е. его теплозащитная способность:

R=δ/λ (3)

Суммарное тепловое сопротивление Rсум, м2*۫К/Вт, характеризует теплозащитную способность материала и пакета одежды в условиях эксплуатации и является комплексным теплофизическим показателем, так как включает в себя сопротивление тепловому переходу из положенного слоя воздуха к внутренней поверхности материала 1/α1, тепловое сопротивление материала или многослойного пакета δ/λ и сопротивление теплопередачи с поверхности наружного слоя материала во внешнюю вреду 1/α2.

Rсум = 1/α1 + δ/λ + 1/α2, (4)

Удельная теплоемкость С, Дж/(кг*КС), показывает, какое количество тепла необходимо сообщить материалу массой 1 кг ,чтобы повысить его температуру на 1 ۫ К.

С = Q/[m(Тk – Тo)], (5)

где Q – количество тепла, Дж; m - масса материала, кг; Тк – температура нагрева материала, К; То – температура материала первоначальная, К.
Удельная теплоемкость материала, однородного по волокнистому составу, равна удельной теплоемкости волокна, из которого он изготовлен. Если текстильный материал состоит из различных видов волокон, удельная теплоемкость которых известна, то удельную теплоемкость такого материала можно подсчитать по формуле

С\' = (С1x1 + C2x2 +……+ Cnxn), (6)
где С1,С2, Сn – удельная теплоемкость составляющих волокон ; x1,x2,xn – процентное содержание волокон в смеси.
Удельная теплоемкость характеризует тепловую инерцию материала и является одним из показателей его теплозащитных свойств.
Коэффициент температуропроводности α, м2/с, характеризует способность материала выравнивать температуру, передавая тепло от более нагретых участков к менее нагретым.

α = λ/(Ср), ((7)

Все рассмотренные выше характеристики теплофизических свойств текстильных материалов являются показателями теплозащитных свойств одежды и учитывается при ее проектировании и выборе материалов при составлении пакетов одежды[10].
В работе при изучении теплозащитных свойств исследуемой ткани использовался принцип тепловой диагностики, состоящий в сравнении эталонного и анализируемого полей температуры. Аномалии температуры служат индикаторами дефектов, а величина температурных сигналов и их поведение во времени лежат в основе количественных оценок тех или иных параметров объектов. Тепловизионную систему на базе инфракрасной камеры TermoCamTMSC 3000 можно рассматривать как соединение самых высоких технологий в области полупроводникового материаловедения и оптического приборостроения (фотография 1, схема 1).