Modelowanie procesów wymiany ciepła w dzianinach futerkowych

Abstract

Ciepłochronność jest podstawowym parametrem determinującym praktyczne zastosowanie dzianin futerkowych. Analiza wymiany ciepła oraz metodyka określenia podstawowych parametrów struktury do optymalizacji konstrukcji z uwagi na wymagany poziom izolacyjności cieplnej nie zostały jeszcze dotychczas opisane dla dzianin futerkowych. Brak rozwiązań problemów ciepłochronności dla tego typu dzianin wskazuje na celowość podjęcia rozważanej tematyki. Celem prac prowadzonych w ramach dysertacji doktorskiej było opracowanie modelu przepływu ciepła, który może być wykorzystany do projektowania dzianin futerkowych o wymaganych właściwościach termofizycznych. Zaprezentowany model opisu zjawiska przepływu ciepła ma uzasadnienie praktyczne w odniesieniu do dzianin futerkowych. Przyjęta metoda pozwala uniknąć badań wielu parametrów, ograniczając je do minimum: udział objętościowy poszczególnych składników w stosunku do każdej warstwy oraz stosunek grubości poszczególnych warstw do grubości całego wyrobu. Do badań wykorzystuje się powszechnie dostępne urządzenia pomiarowe. Uzyskuje się ponadto możliwość symulacji eksperymentu, bez konieczności wytwarzania dzianiny futerkowej. Metoda ta pozwala na dowolne modelowanie warunków brzegowych i początkowych, co nie zawsze jest możliwe dla metod empirycznych ze względu na ograniczenia sprzętowe. [...]The fundamental function of the knitted fur fabrics, which are commonly used to manufacture the clothes and shoes, is to protect the human body against heat loss in low environmental temperature. Thus, the heat-insulating properties of fur fabrics are the basic criterion for their functional characteristics. The aim of this work is to determine the heat transfer model, which can be applied to design the knitted fur fabrics of the required thermophysical properties. The mathematical model of heat transport within knitted fur fabrics allows to obtain the temperature distribution in the structure and can be a starting point to optimize the structural shape in respect of the requested properties. The available literature does not introduce the heat transport problems in the knitted fur fabrics. A few works describe in general form some parameters of the structure whereas the corresponding standards are inaccessible. To explain the nature of heat transfer inside the knitted fur fabrics, the dissertation describes the basic phenomena of heat transfer. The heat conduction is defined more precisely as the dominant heat transport mechanism in textiles. The material properties influencing the heat flux density transferred in textile product are also described. The particular cases of heat conduction mechanisms in the single layer and the multi-layer structure have been analysed and next applied to determine the heat transfer in the homogenized fur fabric. The solution methodology of simple and complex heat transfer problems has been explained.[...]