玻璃纤维织物的热传递性能研究

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玻璃纤维因强度高、耐热性好等优点在热防护材料领域中有广泛应用。目前企业在开发新型防护材料时,仍然主要依靠大量的热防护性能测试:通过大量制各样品并对其进行反复测试,这增加了材料的开发成本,浪费了资源。因此,探究出织物几何结构参数与其热传递性能的关系,以及快速、准确的预测出织物的热防护性能意义重大。本课题首先通过设计织物的组织结构参数,织造玻璃纤维织物,探讨各组织结构参数对织物热防护性能的影响,制备出具有优异隔热阻燃性能的玻璃纤维基材织物。通过织物仿真软件TexGen对玻璃纤维织物进行模拟,并将创建好的织物模型导入Analysis软件中预测织物的热防护性能。研究热在织物中的传递情况,为热防护材料的设计和开发提供理论依据。  研究结果表明:在相同的纱线型号,相同的经密,纬密的情况下,在试验范围内,玻璃纤维织物的组织结构越复杂,其平均浮长线越长,其织物内含有的静止空气越多,该织物的隔热性越好。在其它条件相同的情况下,改变织物的经密能够改变织物中静止空气的含量,从而导致织物的隔热性能不同。玻璃纤维机织物和玻璃纤维非织造毛毡的厚度与传热关系都是随着厚度的增加,其传热系数呈减小的趋势。最后筛选出组织为3/3斜纹、经密为160根/10cm,纬密为100根/10cm,纱线细度280tex的玻璃纤维织物为隔热性能最优试样,并对其正反两面进行硅树脂涂层,将玻璃纤维涂层布与纤维毡复合使用,显著地提高了材料的隔热性能。  对织物几何建模所用参数的测试方法进行了探讨并成功创建了平纹、斜纹、缎纹和双层接结织物的几何模型。将创建的平纹织物和2/1斜纹织物模型导入到ANSYS软件中,以平纹为例进行了稳态和瞬态热分析,得到温度在织物内部的分布情况。织物的ANSYS分析结果与试验测试结果较为接近,织物热传递数值模拟为热防护纺织材料的制备和性能评估奠定了基础。
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