Разработка метода прогнозирования теплопроводности трикотажных полотен на основе численного моделирования теплопередачи

• Автор: Бройко, Антон Петрович
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 330 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Теплообмен в текстильных материалах

1.2 Методы определения теплофизических характеристик

текстильных материалов

1.2.1 Экспериментальные методы

1.2.2. Расчетные методы

1.3 Анализ и достоверность данных о теплофизических

свойствах трикотажа

Выводы и постановка задачи

ГЛАВА II ОБЪЕКТЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Описание трикотажа главных переплетений. Объекты исследования.
2.2 Теоретическое обоснование эксперимента по определению теплофизических характеристик текстильных материалов методом двух температурно временных интервалов
2.3. Установка для определения теплофизических свойств трикотажа
2.4. Методика обработки экспериментальных данных
2.5 Усовершенствование прибора и методики
ГЛАВА Ш ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТРИКОТАЖЕ
3.1. Основные соглашения, обозначения и определения
3.2. Требования к физической модели объекта исследования.
3.3. Формулировка математической модели процесса
3.4. Метод численного решения на ЭВМ.
3.4.1. Метод построения разностной схемы
3.4.2. Метод решения алгебраических уравнений
3.5. Дискретизация и обезразмеривание уравнений
3.6. Алгоритм и программная реализация.
3.7. Тестовые численные эксперименты
3.8 Порядок проведения расчетов
3.9. Выводы
ЛАВА IV ИССЛЕДОВАНИЕ
ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПРЯЖИ
1.1 Принципиальная схема методики.
к2 Разработка методики определения теплопроводности пряжи
4.3 Порядок измерения эффективной теплопроводности пряжи.
4.4. Определение эффективной теплопроводности пряжи.
4.5. Выводы
ГЛАВА V. РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ МЕТОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН
5.1 Общая схема исследования трикотажных полотен
5.2 Экспресс методики определения
теплопроводности трикотажных полотен.
5.3 Пример расчета теплопроводности глади и ластика
по экспресс методике
5.4. Экспериментальная проверка точности метода
5.5 Выводы
Эбщие выводы по работе
Библиографический список
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Введение
Актуальность


Структура температурного отклика 1(х,у,г,т) как показывает опыт, существенно зависит от геометрии тела (образца), функционального вида теплового воздействия q(x,y,z,т)5 а также от стадии вызванного этим воздействием теплового процесса. В связи с этим при разработке методов определения теплофизических свойств практический интерес представляют только простейшие внутренние обратные задачи теории теплопроводности, приводящие к явным аналитическим (решениям) выражениям для коэффициентов Л, с, а исследуемого материала, независимо связывающих их с тепловым воздействием, температурным полем и геометрией образца. Простейшую структуру (при прочих равных условиях) имеют одномерные температурные поля 1(г,т). Двух- и трех мерность полей обычно не обеспечивает заметного улучшения эксплуатационных показателей метода и при этом, как правило, ухудшает его метрологические возможности. В связи с этим при создании прямых методов обычно строго согласовывают пространственное распространение теплового источника с геометрией образца, обеспечивая по возможности одномерный отклик 1(г,т) и лишь в специальных случаях рассматриваются задачи с 2-х и 3-х мерными температурными полями. Иными словами, теоретическую основу большинства методов определения теплофизических свойств составляют аналитические закономерности одномерных плоских, цилиндрических и сферических тепловых и температурных полей в образцах, которые могут быть отнесены соответственно к классу плоского, цилиндрического или сферического полупространства. Выше было отмечено, что пространственно-временной характер температурного возмущения 1(г,т) однозначно зависит от вида теплового воздействия на образец. Гораздо реже, но все же используются локальные тепловые источники постоянной мощности, линейно перемещающиеся по поверхности или внутри объема образца. Интерес к перечисленным тепловым источникам объясняется прежде всего тем, что для них имеются строгие аналитические решения, а так же тем, что многие из них достаточно легко реализуются в опыте. Анализ показывает’, что в простейших тепловых процессах удается обычно выделить три стадии опыта, начальную, регулярную и стационарную(иногда квазистационарную). Для каждой из них характерны специальная (иногда весьма простая) структура температурного поля и свои особые приемы аналитической обработки результатов опыта. Строгие аналитические решения позволяют определить границы стадии и ее практическую значимость при теплофизических измерениях. Вид теплового воздействия, форма образца и рабочая стадия теплового процесса определяют область применения и общие возможности выбранного метода теплофизических измерений. Наиболее часто в литературе в качестве классификационного признака методов определения теплофизических свойств используют рабочий тепловой режим опыта. Т.е. Г - площадь стенки, м2; б - толщина стенки, м. Простыми и достаточно точными являются методы пластин, цилиндра или шара. В Институте технической теплофизики АН Украины разработана установка [], работающая по абсолютному методу пластины. Теплота подводится к одной из сторон и отводится охлаждающей водой. При этом температура контролируется термопарой, а тепловой поток - многоспайным термоэлектрическим датчиком. Аналогичный метод заложен в стандартном методе Франции []. Прибор состоит из нагревательной пластины с охранной рамкой и охлаждающего блока, между которыми помещается исследуемый материал. Методика стационарного режима реализована на приборе, разработанном в ЦНИИ Шерсти [5]. Образец помещается между нагревательной и холодильной плитами. Коэффициент теплопередачи рассчитывается через ток и напряжение в сети нагревательной плиты в условии равновесного положения плит. По симметричному двухпластинчатому методу работает прибор, созданный в НИИ текстильной промышленности в городе Карл - Марис -Штадте (Германия) [3]. Метод профессора Алимбета [6] строится на определении проводимости тепла через испытуемый образец, расположенный в плоскости между двумя рабочими головками: нагревающей (верхней) и охлаждающей (нижней). Метод осуществляется на приборе Т5.