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  • 一種多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定裝置及方法與流程

    文檔序號:25494301發布日期:2021-06-15 22:24
    一種多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定裝置及方法與流程

    本發明涉及多層多孔材料界面熱濕物性測試領域,尤其涉及一種多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定裝置及方法。



    背景技術:

    在典型建筑環境中多孔建筑材料會發生水蒸氣的滲透侵入現象,而水蒸氣對于建筑材料的耐久性和保溫性能都有很大的影響。因此對于水蒸氣在多孔材料內部的傳質系數對建筑結構設計具有指導意義。而在實際建筑結構中存在大量多孔介質連接的界面,如磚塊和水泥砂漿,水泥和外墻抹灰等。由于兩側材料發生物質相互滲透,導致在多孔材料界面處的孔隙率和孔隙直徑與兩側材料不同,因而兩種材料結合后整體的滲透系數和兩種材料單獨的滲透系數有所不同。為此需要對材料連接界面處的水蒸氣滲透系數進行定量測試。雖然現在已經很有多水蒸氣滲透系數測試裝置,但存在以下問題:

    1、缺少專門的方法和裝置對于多層多孔介質界面連接處的水蒸氣滲透系數進行測試。

    2、由于水蒸氣分壓在多層材料內部是非線性分布,所以常用的穩態測試裝置測試方法失效。



    技術實現要素:

    針對上述現有技術中存在的問題,本發明提供一種多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定裝置及方法,用于精準測量多孔建筑材料界面水蒸氣滲透系數。

    本發明通過以下技術方案來實現:

    一種多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定裝置,包括用于控制濕度和環境溫度的恒溫恒濕箱,以及設于恒溫恒濕箱內的天平和置于天平上的高濕度室;所述高濕度室內設有用于控制內部相對濕度的飽和鹽溶液,所述飽和鹽溶液控制環境相對濕度為30%-97%;高濕度室內設有溫濕度傳感器,高濕度室上部放有樣品;所述高濕度室上部開孔,樣品固定于高濕度室開口處,所述樣品與高濕度室之間利用封條密封,樣品四周隔絕水蒸氣,防止水蒸氣從側面滲透出去;所述樣品由若干多孔介質材料疊加或粘結得到,樣品上布置有溫濕度傳感器,用于測量樣品內部的溫度和濕度。

    上述技術方案中,進一步地,所述溫濕度傳感器布置在多孔介質材料界面兩側,且其數量多于2只,位于界面兩側的溫濕度傳感器相對界面對稱布置。

    進一步地,所述樣品中的不同層多孔介質材料為相同或不同材料。

    進一步地,所述天平為電子天平、機械天平或壓力傳感器。

    進一步地,所述溫濕度傳感器中,濕度采用電容式,電阻式,鏡面式濕度傳感器測量,溫度采用集成式熱電偶測量。

    本發明還提供一種多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定方法,該方法基于上述裝置實現,具體包括如下步驟:

    測試開始前,將樣品烘干,冷卻至室溫后測量樣品的底面積,并組裝各部件。組裝完成后,實時觀察天平示數,單位時間內質量損失量表示材料的水蒸氣質量流量jinterface,待水蒸氣質量流量jinterface穩定,此時進入測量階段。讀取樣品內部界面兩側溫濕度傳感器示數,利用公式1和公式2

    將界面兩側的相對濕度轉化為水蒸氣相對密度ρv1和ρv2,利用公式3和4計算界面水蒸氣滲透系數:

    其中,pv是水蒸氣分壓,p為當地大氣壓,為濕度,w為水的相對分子質量,r為摩爾氣體常數,t為當地溫度,k所述水蒸氣滲透系數,x1和x2為界面兩側溫濕度傳感器探頭距離樣品下界面的距離,jinterface為質量流量。

    rinterface為界面傳質阻力,也是衡量界面水蒸氣滲透性能的重要指標,rinterface和k可以相互轉換:

    本發明中,樣品四周隔絕水蒸氣,只允許樣品兩端有水蒸氣的滲透(樣品底端與高濕度室內空氣直接接觸,其頂部直接與恒溫保濕箱內的空氣接觸),可通過包裹保險膜等可以隔絕水蒸氣的材料實現。

    本發明的有益效果在于:

    1、采用本發明的測試裝置及方法可以對界面水蒸氣滲透系數進行定量測量,填補了相關領域的空白。

    2、通過恒定水蒸氣質量流,測量界面兩側水蒸氣分壓的方式來計算界面滲透系數,設置多組傳感器同時測量,相比其他方法精度有顯著提高。

    附圖說明

    圖1為本發明多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定方法及裝置。

    圖2為本發明所提的多層多孔材料樣品;

    其中,溫濕度傳感器1、樣品2、薄膜3、高濕度室4、封條5、飽和鹽溶液6、天平7、恒溫保濕箱8、界面9、多孔介質材料a10、多孔介質材料b11。

    具體實施方式

    下面結合附圖和具體實施例,對本發明的技術方案作進一步說明。

    如圖1為本發明的一種多層多孔材料界面水蒸氣滲透系數測定裝置。

    將溫濕度傳感器1安裝在樣品2中,其中樣品2四周被薄膜3包裹,從而防止水蒸氣從四周擴散;樣品2被安裝在高濕度室4上,并利用封條5封裝樣品2與高濕度室4的縫隙;高濕度室4內部裝有用于控制內部相對濕度是飽和鹽溶液6,所述飽和鹽溶液6控制環境相對濕度為30%-97%;高濕度室4內設有溫濕度傳感器1;再將上述部件放置在天平7上;整個裝置放置于恒溫恒濕箱8內,利用恒溫恒濕箱8控制濕度和環境溫度。所述樣品2由若干多孔介質材料疊加或粘結得到。如圖2所示,樣品2由多孔介質材料a10和多孔介質材料b11疊加或粘結得到,二者的材料可以相同或不同。

    測試開始前,將樣品烘干,冷卻至室溫后測量樣品的底面積,并組裝各部件。組裝完成后,實時觀察天平示數,單位時間內質量損失量表示材料的水蒸氣質量流量j,待水蒸氣質量流量j穩定,此時進入測量階段。讀取樣品2內部界面9兩側溫濕度傳感器1示數,利用公式1和公式2將界面兩側的相對濕度轉化為水蒸氣相對密度ρv1和ρv2,利用公式3和4計算界面水蒸氣滲透系數:

    其中,pv是水蒸氣分壓,p為當地大氣壓,為濕度,w為水的相對分子質量,r為摩爾氣體常數,t為當地溫度,k所述水蒸氣滲透系數,x1和x2為界面兩側溫濕度傳感器探頭距離樣品下界面的距離,jinterface為質量流量。

    rinterface為界面傳質阻力,也是衡量界面水蒸氣滲透性能的重要指標,rinterface和k可以相互轉換:

    再多了解一些
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