纺织材料学第十九章(07) 织物的舒适性

• 试验仪器:微气候仪,暖体铜人.
• 一般认为人体在衣服内温度32±l℃，相 对湿度50％±10％，气流速度25±l5 cm/s的范围内感到舒适。织物就是维持 这一状态、进行热湿传递、调节的。
100 80 闷热
Ws(%)
40
(%)
冷区 26 TS 29 /℃ 32
60
20 0
舒适区 35
热湿舒适区及Ws 与Ts曲线
• (3)环境条件的影响 • 当温度一定时，织物透气量随空气相对 湿度（RH）的增加而呈下降趋势。 • 在相对湿度一定时，织物透气量随环境 温度升高下降。 • 当温度和相对湿度不变时，织物两面的 气压差p的变化，会影响实测的流量，而 且是非线性的。
苎麻织物透气性能实际测试：
随着织物紧度和织物厚度的增大，织物透气性随 之降低； 织物厚度对透气性和透湿量的降低，效果更为明 显和确定，下降趋势线的拟合程度更高。
如果织物由多层组成，则：

Tf1 Tf 2 q n L 1 1 i
1
i 1
i
2
织物热湿传递基础理论
将织物作为多孔材料考虑时
导热微分方程是依据傅里叶定律和能量守恒定律建 立的。 由织物中取出一个微元体，其体积为v，表面 积为A，表面积的外法向为n。根据热力学 第一定律，微元体内的能量平衡关系为：
7000 6000 5000 传湿指标 4000 （g/㎡•d） 3000 2000 1000 0 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
吸湿法透湿 蒸发法透湿 动态透湿 多项式 (动态透湿) 多项式 (蒸发法透湿) 多项式 (吸湿法透湿)
织物厚度(mm)
织物厚度与各传湿透气指标关系
麻类织物热湿传递性能测试与分析
透湿性能测试：
7000.0 6000.0 5000.0
传湿指标 4000.0 （g/㎡•d） 3000.0 吸湿法透湿 蒸发法透湿 动态透湿 多项式 (动态透湿) 多项式 (蒸发法透湿) 多项式 (吸湿法透湿)
2000.0 1000.0 0.0 0.60 0.70 0.80 0.90 织物总紧度
织物总紧度与各传湿透气指标关系
• 一、织物的透气性 • 1．织物透气性涵义 • 气体分子通过织物的性能称为织物的透气性，是织物透 通性中最基本的性能。 • 2．织物透气性表征方法 • 织物的透气性常以透气率Bp来表示，它是指织物两边维 持一定压力差p条件下，在单位时间内通过织物单位面积 的空气量，mL/(cm2· s)，本质上是气体的流动速度。
基本 理论
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先将织物考虑为固体进 行热湿传递研究
织物热湿传递基础理论
将织物考虑为固体时
织物热流密度：
q dT (Tw1 Tw 2 ) dx L
T Tf1
α1 Tw1
α2 Tw2
T f 1 Tf 2 q 1 L 1
Tf2
L
1

2
x
第三类边界条件下织物一维平壁导热
织物厚度与各传热指标关系
随着织物厚度的增加，使织物间的静止空气含 量增加，流动空气减少，保温性能变得良好， 克罗值逐渐增大，传热系数降低。而且基本呈 线性变化规律。
麻类织物热湿传递性能测试与分析
保暖性能测试：
70 60 50 40
保温率(%) 传热系数(w/m2) 20 克罗值(100clo) 保温率 传热系数 克罗值 多项式 (克罗值) 多项式 (传热系数) 多项式 (保温率)
• 2）大气条件 • 空气相对湿度增加时，织物对人体的蒸 发散热阻力增加，织物透湿性降低。 • 环境气候(或风速)对织物热湿传递性影响 很大，风速大时，服装织物的隔热值随 风速增加而降低，透湿性则随风速增加 而增大，表明气流速度增加有利于服装 织物的传热和传湿。
苎麻织物透湿性能实际测试：
人体在无感出汗状态下织物静态透湿量测试 人体在有感出汗状态下织物静态透湿量测试 织物动态透湿量测试
5000
透气性(ml)
5000.0 4000.0
透气性(ml)
4000 3000 2000 1000 0 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
3000.0 2000.0 1000.0 0.0 0.60 0.70 0.80 织物总紧度 0.90
织物厚度(mm) 织物厚度与透气性的关系
织物总紧度与透气性的关系
• Is your clothing comfortable? What are some of the factors that influence your answer with regard to the clothes that you are presently wearing? • It is likely that some of the textile characteristics of fabrics will influence your answer. • Some factors that may influence your answer are whether you feel hot, cold, dry, or damp wearing these particular garments.
V Bp At
V—t秒时间内通过织物的空气体积（ mL ） A——试样面积（cm2）
织物 (腔 I)
气孔 (腔 II) 风扇 压差计 2
p 压差计 1
h
织物透气仪原理图
• • • • • • •
3．影响织物透气性的因素 （1）织物结构的影响 平纹< 斜纹 < 缎纹 < 多孔组织 织物紧度 织物经后整理，一般透气性降低. （2）纤维性质的影响 纤维的回潮率对透气性有明显影响。如毛织物 随回潮率的增加，透气性显著下降. • 大多数异形纤维织物比圆形截面纤维织物具有 较好的透气性. • 纤维越短，刚性越大，产品毛羽的概率越大， 形成的阻挡和通道变化越多，故透气性越小。
n
qv dv q n dA
A
cv
T dv
dA
q
A 织物微元体
织物热湿传递基础理论
织物材料分形计算
实际上织物中纤维的几何结构是复杂多变的，其中纤维排列 既可能是有序的，如正方形、三角形排列，又可能是无序排列 ，介于二者之间。但是，对于这种情况，从统计学的意义上来 说，局域分形仍然存在。因此，需要利用分形的相似性对其复 杂的几何结构进行简化，转化为如图 所示的具有相同截面积 的正方形网格。
30 10 0 0.6 0.7 0.8
织物总紧度
0.9
织物总紧度与各传热指标关系
织物的保温率和克罗值开始随着织物总紧度的 增加而增大，但在总紧度大于85%后，保温率 与克罗值呈下降趋势。
麻类织物热湿传递性能测试与分析
织物热湿传递基础理论发展方向
最后引入分形 理论，对实际 比较复杂的织 物多孔结构进 行分析，将传 统方法求得的 计算结果改造 成与内部形状 直接联系起来 的分形导热系 数和渗透率 再将织物作为多孔 材料进行分析
• 舒适性是人体对织物的生理感觉，往往 以人体对织物的不适感为评价。 • 涉及织物的透通性、热湿舒适性、刺痒 作用、静电及湿冷刺激等具体内容。 • 前两项一般属热湿舒适性范畴；后两项 属接触舒适性。
导热
干热 热传递性能
对流 辐射
舒适性
湿热 透气性 透气湿传递性能 湿蒸汽传递 液态水传递 冷暖感 皮肤接触舒适性 刺痒感
• 第一节 织物的透通性与保暖性 • 织物的透通性是反映织物对“粒子”导 通传递的性能，粒子包括气体、湿汽、 液体等。因为人体对环境的舒适感取决 于气、热、湿能量、质量的交换及其平 衡状态。
厚度变化 皮肤 织物
内 气流 人体 （热源 湿源） 境 外环境 环 热冷 辐射
位置变化 微气候
人体 － 织物 － 环境的相互作用
热流
N

织物材料分形计算剖面图 织物热湿传递基础理论
• 第二节 织物的热湿舒适性
织物的热湿舒适性是指织物在人体与环境的热湿 传递间维持和调节人体体温稳定，微环境湿度适宜的 性能。 服用织物的热湿舒适性是一个物理学与生物学的 综合问题。热湿传递性能好的织物，并不一定代表热 湿舒适性也好。 舒适性的研究方法概括起来可分为：人体穿着试 验与仪器试验两大类。舒适性离不开人的感觉，用人 体做实验虽然比较直观，但在现场穿着试验中，需要 进行大量复杂的试验工作，实验时间长，且耗费财力 与物力。用暖体铜人不失为一种较好的测试热湿舒适 性的方法。但这种测试装置只能“模拟”人体，而不 能与人体生理和心理完全一致。
麻类织物热湿传递性能测试与分析
• 二、织物的透湿性 1. 透湿汽性的测量 • 1）吸湿法 • 透湿率 • 2）蒸发法 • 透湿量
60G U tA
G B 100% G0
织物
支承板
锥形实验杯 橡胶圈
l
织物 试样
硅酮粘合剂 底板
G0→G
正杯法
倒杯法
• 2.影响透湿汽性的因素 • 1）织物结构与组成的影响 • 水汽通过织物传递的途径主要有三个方 面： • 一是水汽通过织物中微孔的扩散； • 二是纤维自身吸湿，并在水汽压较低的 一侧逸出； • 三是大量的水汽分子会产生凝露，而通 过毛细管作用扩展并在水汽压低处产生 较多的蒸发。
加压
p = 常数、静压法 p = p(t)、动压法 p 织物
滴落 液体 （滤布）
水珠 （防水织物）
（a）
• 2) 喷淋法 • 3) 浸液法 • 4) 接触角法 当纤维的接触角θ< 90° 时，纤维集合体材料是 一个导水材料，结构紧 密只会导致更多的毛细 孔，而芯吸导水。当纤 维θ> 90°时，纤维集合 体具有防水特征。
3、麻类织物热湿传递性能测试与分析