含湿多孔建材有效导热系数的理论推算.pdf

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1、徐婷婷等：含湿多孔建材有效导热系数的理论推算l19含湿多孔建材有效导热系数的理论推算徐婷婷，詹树林(浙江大学建筑工程学院。杭州310058)【摘要】建筑节能中广泛使用的大部分多孔建筑材料属于含湿非饱和多孔介质，其有效导热系数受含水率影响显著，绝不是简单的线性关系。文中以加气混凝土砌块为例，基于三种理论模型推算了有效导热系数和含水率之间的关系式，建立了含湿状态与绝干状态下的有效导热系数之间的联系，并加以实验验证。结果表明，实验数据和WM模型的理论计算值有较好的吻合性。该模型计算式也可推广到其他多孑L建筑材

2、料含湿状态下有效导热系数的预测和计算，可广泛应用于工程实际。【关键词】多孔建筑材料；有效导热系数；含水率【中图分类号】TU111．19【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)06一Ol19—02多孑L建筑材料越来越广泛地应用于节能建筑围护结其中，A。，A，A分别为固、气、液三相的导热系数；，构，因其内部含有大量连通的微小孔隙，材料吸湿性增强，s，分别为固、气、液三相体积占总体积的比例，有：所以大部分多孔建筑材料属于含湿非饱和多孔介质。湿分：v．／v，s=v／v，8，=／V，的存在不仅削

3、弱建筑物的耐久性、防水性，增加霉菌滋生的+s+占-=1，占g+-=风险，更严重影响建筑物的热工性能，围护结构墙体的传，，分别为多孔介质中固、气、液三相所占体积；V热传湿研究因而显得十分重要。国内外在这方面做了不少为多孔介质总体积；为多孔介质的孔隙率。工作，建立了一系列由简单到复杂并逐渐成熟的数学模2．2串联模型型【2]，而在求解控制方程之前，要先确定材料的热湿迁移特若热流方向与多孔孔隙通道垂直，则其有效导热系数性参数，其中包括有效导热系数，它强烈地取决于温度、含A为：水率、孔隙率和结构特性j。而直到9o

4、年代，人们还普遍采用线性关系来表述含水率和导热系数的变化关系"。I／A=s。／A。+8／Ag十，／A(2)1含水率和导热系数关系的研究现状2．3WM模型目前，理论推算多孔介质有效导热系数的方法主要基本模型在文献[9]中的两相模型Woodside～Messmer于两种思路：一是连续介质逼近法对热传导方程进行严格model基础上作出一些修正，其有效导热系数A如下式：数学求解。如潘宏亮用Invent公司开发的Fastest程序求A=J}，A：sA(3)解多孔介质流动与传热控制方程以确定有效导热系数。二其中，k

5、为在纯导热基础上考虑湿迁移效应的修正系是欧姆定律方法，即热阻分析方法J。如陈则韶”J、陈数，对不同材料取值不同，由实验确定。奎引、吕兆华、公维平㈣、张寅平“在推算气固两相多孔3含水率和导热系数关系式理论推算介质等效导热系数表达式方面做了大量的工作。胡雪蛟上述三种模型的计算式均需要先确定固相的导热系数考虑了湿分的存在，但只是定性地分析了液相饱和度对导A。，这给多孔介质有效导热系数的计算带来了不便。若能将热系数的影响。可见，除了绝干和湿饱和的情况外，非饱和含湿材料在任何含水率状态下的导热系数与材料绝干状态含

6、湿多孔介质的导热系数尚缺少公认的实验数据和预测模下的导热系数联系起来，则对工程实际应用意义是重大的。型，而针对非饱和多孔建筑材料的研究更少，开展含水率对下面便针对三种模型分别推算其表达式。多孔建筑材料导热系数影响的研究具有一定的理论意义和为了简化起见，假定材料的含水率变化是由于水分的实用价值。存在取代了孔隙中原有的空气，从而水分占有率的增加量2多孔介质有效导热系数模型△(△。=s-一s)等于砌块中气体占有率的减少量现有多孔介质有效导热系数模型只针对材料两相(绝△g(△占=占I—Ew2)即：干和湿饱和)状

7、态，以下将其扩展到三相(含湿非饱和)状态进行讨论。△占+△占=0(4)2．1平行传导模型工程中常用表征材料含水程度的往往是重量含水率，将多孔材料看作许多相互平行的圆柱形孔隙通道，流以下将导出s与的关系。W=m．／m体在其中流动。若热流方向与多孔孔隙通道平行，即满足,，又=，V=m舯平行传导模型。其有效导热系数A为：所以=／V=W·(P舶／p)A。PⅡ=。A。+gg+A(1)从而厶=(pro／p)f一l(5)120低温建筑技术2010年第6期(总第l44期)由(1)至(5)式，体积含水率分别为8、的同种材

8、料A=A卸WM(A／A)(11)的有效导热系数A与A、A。与A、A与A之间存4实验数据验证在如下关系：文中选取上虞多元新型墙体材料有限公司生产的陶粒A—A=(p。o／p)1一I(A一A)(6)增强加气混凝土砌块，参考GB／T10295一m0s(绝热材料稳态1／A一l／A=(P肿／p)f一I(1／A一1／a)热阻及有关特性的测定热流计法》，使用北京东方奥达仪器(7)设备有限公司生产的Jw—III型热流计式导热仪，测得砌块~．IMIIWM)a鲤