建筑围护结构多孔材料两相湿度场理论模型探讨.pdfVIP

建筑围护结构多孔材料两相湿度场理论模型探讨1 触才丰 冯雅 陈启高 (重庆大学) 羹要：本文在对建筑咀护结构多孔材料湿迁移过程的合理假设基础上，首先推导建立了水蒸汽和浪态水分 的湿迁移数学理论模型，透过引入平衡湿度关系式将汽液迁移方程统一为用古涅量表示的湿迁移模型。采 用该模墅计算匿护结构灌温矧匮的结果准确度高于传统的蒸汽渗透计算法，与经典的雷科夫理论模型相比 T 具有形式简单参数易于确定的优点。 关翰：多孔材料，浸迁移·丫模型 ● 1 }．．；■●■}；0 0簟言 研究建筑目护多孔材料中水分和水蒸汽的渗透机理，对于建筑材料的物理性能和建筑匿护结构保温隔 热性能的研究具有非常重要构意义．丽国店外及我置建筑界对房屋圈护结构中韵潮湿计算伺慝是采用蒸汽 渗透计算法，由于该方法仅考虑了多孔材料中的蒸汽渗透丽忽略了渍态水分的迁移，因而是不全面的。陈 启高从经典的雷科夫多孔材料热质迁移理论摸型出发，结合多孔材料中水的汽渡两态方程，经梯度运算． i芷现水蒸汽与渍态承分的两梯度大小相等和方I旬相反，指出建筑围护结构多孔材料中水分是以汽，液两相 同时存在的，并且二者之间韵迁移方向相反，在建筑田护结构热工设计中必须同时考虑水蒸汽和液态水分 的共局影睛．但是，一方面由于雷科夫理论模型涉及鲥的物理参数难以获得而限射了其应用；另一方面尽 管液态水分和承蒸汽两者之间的迁移扩教方向相反，但根据二者之间的相互作用机理，彼此之问应该是统 一的，印理论上存在一个将液态水分和水蒸汽扩散统一为一体的数学描述方程，但遗憾的是且前尚未有人 提出此类方程．本文根据建筑圉护结构实际应用状况，首次采用两相流渗透理论模型，在一定假设基础上 斌母建立一十模型参数易于确定、．且又厨时考虑永蒸汽和液态水分的迁移渗透的多孔材瓣漫迁移理论模 型，以便指导建筑目护结构的热工设计。 l基奉假设 建筑匿护结构多孔材料表面水分的蒸发过程不厨于工业中的对流干燥过程。对流干燥过程赊掉的主要 是多孔材料中的机械联结水分以厦渗透联结水分等自由水分，多孔材料一般处于湿饱和状态，多孔材料内 部含漫量基本上与环境空气湿度无关。而建筑围护结构与大气之闯为一开放系统，在热质变换过程中，多 孔材料中的机槭联结水分、渗透联结水分最先迁移扩散进入人气中．当多孔材辩不受爵湃或没有外界液态 水分盼来源时，在自熬环境条件的长期作用下．经过—段时何以后．多孔材牛车中的机槭联结水分、渗透联 结东分将全都迁移扩散进入人气环境中。困此，建筑圈护结构的多孔材料一般都处于吸湿区范围内。在吸 湿区范国内，材料的湿迁移主要涉及吸附连结水和毛细连结水．多孔材料处于欠饱和状态，含湿量主要取 商寡自然科学基垒资助课置(基金号 148 决于环境相对湿度。 根据建筑屠护结构多孔材料所处自然环境以及内部的热湿迁移过程的特点和规律．作出如下假定 1)伺、液、汽帽都可以处理成连续介质； 2)多孔介质宏鼹统计上是均匀的； 3)过程进行缓慢，汽、液、固三相总是处于热力学平衡，t=乃=t： 4)水蒸汽和空气可以当作理想气体处理，在常温条件下远小于液态水分的含量，传热传质过程中可 以忽略； 5)材料处于吸湿区范日内。 2 浸迁移理论筷室前推导 根据质量守恒定律有： 墨掣：-V．(L+五)+以 口r 式中，，。为多孔介质中某种组分的扩散通量 五为对流质量通量；“为组分的相对质重浓度，含义 是组分的重量与干燥状态下的多孔材料重量之比值。 · 多孔材料中不同组分的迁移是由多种迁移现象的综合作用来完成的．对于水蒸汽和空气等气体主要是 分子的扩数以及压力的策动产生对流扩散：对于液态水主要是由传质势梯度{}起迁移。下面具体推导质扩 散方程中的各个扩