陳 磊， 王 樹 剛， 張 騰 飛， 賈 子 光， 房 天 宇

( 1.大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院， 遼寧 大連 116622；2.大連理工大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)部， 遼寧 大連 116024；3.大連理工大學(xué) 海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 遼寧 盤錦 124221；4.中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司， 遼寧 沈陽 110016 )

0 引 言

由于多孔材料具有良好的保溫隔音效果，被廣泛應(yīng)用于食品加工、建筑材料、燃料電池等諸多領(lǐng)域[1-3]．多孔材料長(zhǎng)期置于溫、濕度間歇性變化的環(huán)境中，水分極易積聚于孔隙，若不能及時(shí)去除，將會(huì)引起保溫隔音性能下降、細(xì)菌滋生、腐蝕等諸多負(fù)面效應(yīng)．因此，多孔材料中水分傳遞過程一直備受關(guān)注．

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于水分在多孔材料中的傳遞及相變的研究主要集中于水分傳遞過程、能量傳遞過程及相間轉(zhuǎn)換3個(gè)方面．多孔材料孔隙中的水分會(huì)以水蒸氣、液態(tài)水和冰3種不同的相態(tài)存在，而孔隙間水分的遷移通常是以水蒸氣和液態(tài)水兩種形式．液態(tài)水的傳遞均是采用Darcy定律進(jìn)行求解[4]，當(dāng)液態(tài)水的體積分?jǐn)?shù)較小，自身重力無法克服毛細(xì)阻力時(shí)，其流動(dòng)可被忽略[5]．與液態(tài)水的傳遞過程相比，水蒸氣的傳遞方式呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣性．當(dāng)多孔保溫材料及其所處環(huán)境之間溫、濕度差異較小時(shí)，如多孔材料表面無高速濕空氣沖刷，可認(rèn)為水蒸氣的傳遞只取決于濃度差引起的自由擴(kuò)散而忽略流動(dòng)效應(yīng)[6]．當(dāng)多孔保溫材料與其所處環(huán)境間存在強(qiáng)制對(duì)流時(shí)，水蒸氣的流動(dòng)效應(yīng)凸顯，通常采用顯式的Darcy速度對(duì)水蒸氣的傳遞過程進(jìn)行描述[7-8]．而考慮到大溫差引起的多孔材料內(nèi)部的自然對(duì)流時(shí)，由于自然對(duì)流的非線性流動(dòng)特性，Darcy定律便不能準(zhǔn)確描述多孔材料孔隙間水蒸氣的流動(dòng)現(xiàn)象[9]，需采用Brinkman-Forchheimer-extended Darcy模型(Darcy擴(kuò)展模型)對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行求解[10-11]．當(dāng)多孔材料中水蒸氣、液態(tài)水和冰的3種水分相態(tài)的任意兩種同時(shí)存在時(shí)，相變的發(fā)生將不可避免．而當(dāng)多孔材料內(nèi)的溫度變化范圍跨越冰點(diǎn)時(shí)，其內(nèi)部的水分就會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的三相間的相互轉(zhuǎn)換，水分相態(tài)間的轉(zhuǎn)換必然伴隨著熱量的吸收與釋放．基于熱力學(xué)平衡原理，在計(jì)算多孔材料中的水分傳遞過程時(shí)，須考慮任意時(shí)刻同時(shí)滿足能量及質(zhì)量的守恒關(guān)系[12-13]．此外，為確保熱濕耦合模型對(duì)水分傳遞和相變過程預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，需對(duì)多孔材料的骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，并正確選取材料的物性參數(shù)[14-16]．

本文對(duì)多孔保溫材料的干燥過程進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步分析大溫差下水分傳遞和相變過程的速度、溫度、水蒸氣濃度、液態(tài)水及冰含量隨時(shí)間的變化規(guī)律，討論孔隙率、有效導(dǎo)熱系數(shù)和有效擴(kuò)散系數(shù)對(duì)水分傳遞過程的影響．

1 數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)過程

1.1 數(shù)學(xué)模型

為使得模型封閉并且能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)水分在多孔材料中的傳遞及相變過程，在方程求解前做出如下假設(shè)：

(1)氣相各組分具有相同的速度；

(2)水蒸氣飽和時(shí)相間發(fā)生轉(zhuǎn)化；

(3)多孔材料孔隙均勻．

根據(jù)假設(shè)條件(1)，干空氣與水蒸氣共享濕空氣的速度場(chǎng)，因本文采用的數(shù)學(xué)模型將應(yīng)用于大溫差條件下的自然對(duì)流，勢(shì)必誘發(fā)多孔材料中氣相速度的非線性分布，宜結(jié)合Darcy擴(kuò)展模型與浮升力模型對(duì)宏觀流動(dòng)進(jìn)行求解，其實(shí)質(zhì)是對(duì)Navier-Stokes方程組進(jìn)行擴(kuò)展．在源項(xiàng)引入黏性和慣性阻力項(xiàng)，表現(xiàn)形式如下[8]：

τ--)-

(1)

式中：φ為孔隙率；ρ為氣體密度，kg/m3；v為氣相速度，m/s；t為時(shí)間，s；p為氣相壓力，Pa；τ為剪切應(yīng)力，Pa；g為重力加速度，m/s2；β為熱擴(kuò)散系數(shù)，K-1；ΔT為特定參考溫度下的溫差，K；μ為動(dòng)力黏度，Pa·s；1/α為黏性阻力系數(shù)，m-2；C2為慣性阻力系數(shù)，m-1．

根據(jù)假設(shè)條件(2)，水蒸氣在多孔介質(zhì)中的傳遞過程分為兩種情況：當(dāng)水蒸氣未達(dá)飽和時(shí)，無相變發(fā)生，水蒸氣遵循質(zhì)量守恒原理在其分壓力的作用下傳遞于多孔材料的孔隙間；而當(dāng)水蒸氣達(dá)到當(dāng)前溫度下的飽和狀態(tài)時(shí)，孔隙中的水蒸氣密度將不發(fā)生改變，而水蒸氣的流入流出必將伴隨著相變的發(fā)生．水蒸氣質(zhì)量傳遞方程表達(dá)形式如下[17]：

(2)

式中：ρv為水蒸氣密度，kg/m3；Deff為有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；Sv為相變量，kg/m2s．

多孔材料中水蒸氣的相變，將會(huì)引起能量的吸收與釋放．能量方程表達(dá)式為[17]

(3)

式中：ρm為各組分構(gòu)成的混合密度，kg/m3；cp，m為混合比定壓熱容，kJ/(kg·K)；ρg為氣相密度，kg/m3；cp,g為氣相比定壓熱容；T為溫度，K；keff為有效導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；ST為由于相變產(chǎn)生的相變熱源．在能量方程中相關(guān)參數(shù)的定義式如下[17-18]：

ρmcp，m=agρgcp，g+asρscp，s+alρlcp，l+aiρicp，i

(4)

keff=agkg+asks+alkl+aiki

(5)

Deff=agDva/J

(6)

式中：a表示體積分?jǐn)?shù)，下標(biāo)s、g、l、i分別表示固體骨架、氣相、液相及固相；Dva表示水蒸氣在干空氣中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；J表示曲折因子．

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

本文以非吸濕性多孔材料(海綿)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其尺寸為210 mm×150 mm×44 mm．實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段將海綿浸入純凈水中，待海綿孔隙充滿液態(tài)水后，將其取出并擠壓拍打，以保證孔隙中含水量盡可能均勻．將含水海綿放入低壓箱中，并設(shè)置箱內(nèi)的溫度為-15 ℃，待海綿與環(huán)境間達(dá)到熱平衡時(shí)，海綿溫度穩(wěn)定在-14.1 ℃．經(jīng)精密天平稱量得到海綿的增重量為3.97 g．

完成上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，將海綿取出并迅速掛入恒溫箱中進(jìn)行自然干燥．恒溫箱頂部放置一部精密天平，帶有掛鉤的非吸水性細(xì)線穿過恒溫箱頂部微小孔隙與精密天平相連，以便通過精密天平實(shí)時(shí)記錄海綿中的水分散失量．在恒溫箱內(nèi)靠近測(cè)試對(duì)象區(qū)域分別布有溫度與濕度傳感器，用以記錄海綿周圍環(huán)境溫、濕度隨時(shí)間變化情況．為保證實(shí)驗(yàn)過程中，海綿所處的溫、濕度環(huán)境盡可能不受外界干擾，除對(duì)恒溫箱整體保溫處理外，恒溫箱的底部增設(shè)了加熱器與加濕用的水盤，實(shí)驗(yàn)示意圖如圖1所示．

圖1 實(shí)驗(yàn)示意圖Fig.1 Experimental schematic diagram

圖2為所監(jiān)測(cè)的海綿附近環(huán)境溫度和相對(duì)濕度隨時(shí)間變化情況．從環(huán)境溫、濕度隨時(shí)間的變化曲線可知，箱體內(nèi)的溫度在實(shí)驗(yàn)開始階段呈下降趨勢(shì)，20 min左右又出現(xiàn)微小的回升，并在140 min以后隨著時(shí)間的增加逐漸下降．主要原因在于，恒溫箱頂部的微小孔隙必將引起箱內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境間的溫、濕度交換，從而降低了恒溫箱的保溫性能．但從溫度變化的幅度來看，實(shí)驗(yàn)全程僅有1 K左右的波動(dòng)，足以說明海綿所處的溫度環(huán)境相對(duì)恒定．而從相對(duì)濕度曲線的變化趨勢(shì)可知，實(shí)驗(yàn)開始階段，相對(duì)濕度呈上升趨勢(shì)，原因在于海綿內(nèi)的水分以水蒸氣的形式融入周圍環(huán)境，從而導(dǎo)致箱內(nèi)空氣的含濕量增高，實(shí)驗(yàn)過程中，恒溫箱內(nèi)相對(duì)濕度一度升至65%．由于恒溫箱與大氣環(huán)境間(頂部開孔)的熱濕交換，箱內(nèi)水蒸氣在分壓力的驅(qū)動(dòng)下向恒溫箱外擴(kuò)散，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)后半段箱內(nèi)相對(duì)濕度逐漸下降．溫、濕度傳感器所記錄的海綿周圍環(huán)境的溫、濕度變化曲線將以第一類邊界條件應(yīng)用于模型中．

圖2 恒溫箱內(nèi)溫度及相對(duì)濕度隨時(shí)間變化曲線Fig.2 Temperature and relative humidity change with time in the thermostat

2 模型驗(yàn)證及過程分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型結(jié)合CFD軟件，對(duì)大溫差下多孔材料(海綿)的自然干燥過程進(jìn)行數(shù)值模擬．如圖1所示，因海綿所處的環(huán)境溫濕度相對(duì)均勻，選取半塊海綿采用二維數(shù)值模擬足以滿足計(jì)算要求．運(yùn)用網(wǎng)格生成軟件對(duì)尺寸為210 mm×22 mm的矩形海綿進(jìn)行網(wǎng)格劃分，由于研究對(duì)象形狀規(guī)則，可生成單位尺寸為1 mm的均勻結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格(詳見圖3)．求解以5 s為單位時(shí)間步長(zhǎng)，每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)迭代3 000次，保證動(dòng)量和連續(xù)性方程殘差低于10-3，標(biāo)量方程殘差在10-6以下，以此判定各求解方程的收斂性．為保證求解過程不受網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)格數(shù)量影響，分別選取單位尺寸為0.5 mm和1.5 mm的網(wǎng)格進(jìn)行獨(dú)立解的測(cè)試，不同網(wǎng)格尺寸的計(jì)算誤差小于1.3%．模型中采用的物性參數(shù)詳見表1．

圖3 網(wǎng)格劃分Fig.3 Meshing scheme

海綿內(nèi)部水分總量隨時(shí)間變化的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比如圖4所示．結(jié)果表明：在干燥過程的前20 min，海綿中的水分含量急劇下降，主要原因在于，冰凍后的海綿在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)被迅速放入恒溫箱中，海綿與恒溫箱的環(huán)境之間存在較大的溫差，當(dāng)?shù)蜏睾＞d接觸到相對(duì)高溫的環(huán)境時(shí)，熱量會(huì)迅速傳入引起溫升并為相變提供熱量．干燥過程初始階段，含冰孔隙的溫度低于冰點(diǎn)，因此，海綿內(nèi)的水分(冰)將以水蒸氣升華的形式滲出．隨著時(shí)間的增加，海綿溫度逐漸升高，當(dāng)溫度高于冰點(diǎn)后，海綿中的冰全部融化成液態(tài)水，水分將以水蒸氣蒸發(fā)的形式繼續(xù)從海綿孔隙脫離．隨著海綿溫度繼續(xù)升高，海綿內(nèi)外溫差逐漸縮小，其與環(huán)境間溫度梯度也隨之減小，外界提供用于相變的熱量亦隨之下降，從而降低了脫水率．從50 min 開始，海綿中的脫水率近似線性變化，主要原因在于，隨著海綿內(nèi)的溫度和水蒸氣濃度與環(huán)境間逐漸平衡，海綿和環(huán)境間的水蒸氣分壓力差趨于穩(wěn)定．值得注意的是，模擬結(jié)果的脫水率比實(shí)驗(yàn)測(cè)量值普遍偏低，此誤差主要來自測(cè)量?jī)x器響應(yīng)和實(shí)驗(yàn)讀數(shù)的延遲性．當(dāng)達(dá)到480 min時(shí)，水分基本蒸干．

表1 數(shù)學(xué)模型中物性參數(shù)[19-20]

圖4 海綿內(nèi)水分含量隨時(shí)間變化Fig.4 The change of moisture in sponge with time

3 分析與討論

3.1 各主要參數(shù)的分布規(guī)律預(yù)測(cè)

圖5展示了干燥過程進(jìn)行到10 min時(shí)，保溫材料內(nèi)部速度、溫度、水蒸氣濃度、液態(tài)水和冰體積分?jǐn)?shù)的分布規(guī)律．初始時(shí)海綿溫度較低(-14.1 ℃)，其與環(huán)境間存在較大的溫差，致使海綿孔隙間的水蒸氣(在空氣的攜帶下)形成自然對(duì)流，但由于多孔骨架所引起的黏性和慣性阻力，濕空氣流動(dòng)緩慢，數(shù)量級(jí)僅為10-3m/s．從流場(chǎng)分布來看，由于海綿中心區(qū)域與環(huán)境間存在較大的溫差，該區(qū)域水蒸氣流速要高于與環(huán)境相接觸的海綿孔隙的．從溫度分布的情況可知，由于海綿較低的導(dǎo)熱性能且水分蒸發(fā)需要吸收外界環(huán)境傳入部分熱量，因而靠近海綿中心區(qū)域溫升緩慢．此時(shí)，海綿中心區(qū)域溫度仍在冰點(diǎn)以下，仍有冰未完全融化．相比之下，近環(huán)境側(cè)海綿孔隙由于直接與溫度相對(duì)較高的低濃度水蒸氣相接觸，孔隙中冰迅速融化成水，并以水蒸氣蒸發(fā)的形式從海綿中脫離．根據(jù)文中假設(shè)條件(2)，含水孔隙的水蒸氣始終為飽和態(tài)．從水蒸氣濃度分布規(guī)律可知，此時(shí)，環(huán)境側(cè)海綿孔隙中水分已經(jīng)蒸干，此區(qū)域孔隙中水蒸氣濃度已低于飽和濃度，傳入熱量完全用于熱傳導(dǎo)和溫升，溫度已與環(huán)境相近，因此，其與環(huán)境間溫度梯度很?。?/p>

干燥過程至3 h時(shí)，海綿中水蒸氣流速、溫度、水蒸氣的濃度及液態(tài)水體積分?jǐn)?shù)分布如圖6所示．經(jīng)過3 h 的干燥，海綿逐漸升溫，且溫度已與周圍環(huán)境相近，僅有1 K左右的溫差．此時(shí)，由溫差引起的自然對(duì)流相比10 min時(shí)已明顯減弱，數(shù)量級(jí)已降至10-4m/s，從此時(shí)的邊界條件的測(cè)量值可知，干燥過程中環(huán)境溫度變化幅度只有1 K左右，而相對(duì)濕度也只相差10%(詳見圖2)．基于假設(shè)條件(2)，含水孔隙中的水蒸氣飽和，水蒸氣將在其分壓力的驅(qū)動(dòng)下(流速影響可忽略)從海綿中滲出，而水蒸氣的濃度梯度主要存在于含水孔隙(水蒸氣飽和)與恒溫箱內(nèi)的環(huán)境之間．因此，此過程海綿內(nèi)部的水蒸氣的脫水率相對(duì)恒定．而溫度、水蒸氣濃度和液態(tài)水體積分?jǐn)?shù)非線性分布現(xiàn)象明顯減弱．

圖7為干燥過程達(dá)到7 h時(shí)，海綿中主要參數(shù)的分布規(guī)律．溫度分布與3 h時(shí)相接近，此時(shí)，海綿內(nèi)部的溫度與環(huán)境之間已達(dá)平衡，溫差所引起自然對(duì)流進(jìn)一步減弱，海綿內(nèi)部因自然對(duì)流引起的水分遷移幾乎可以忽略．近海綿中心處溫度略低于邊界區(qū)域的孔隙，主要由于液態(tài)水的蒸發(fā)吸熱延緩了溫升．因中心區(qū)域的孔隙中仍有少量的液態(tài)水殘存，基于假設(shè)條件(2)，孔隙中水蒸氣亦為飽和，因此，從水蒸氣的濃度分布中仍可看出明顯的濃度梯度．

3.2 物性參數(shù)影響

如圖8所示，當(dāng)模擬過程采用的邊界條件及物性參數(shù)均不發(fā)生變化時(shí)，將有效導(dǎo)熱系數(shù)增大1倍至0.05 W/(m·K)，對(duì)上述干燥過程再次進(jìn)行數(shù)值模擬．雖然從數(shù)值上來看，有效導(dǎo)熱系數(shù)的改變量并不大，但多孔材料的一個(gè)重要特性就是其良好的保溫隔熱性能即導(dǎo)熱系數(shù)較小，因此，有效導(dǎo)熱系數(shù)增加1倍已經(jīng)遠(yuǎn)超模擬過程參數(shù)選取的極限誤差值．基于模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比可知，海綿的單位時(shí)間脫水率與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值(每5 min進(jìn)行一次稱重讀數(shù))的偏差小于5%，干燥時(shí)間的累計(jì)誤差小于7%．由此模擬結(jié)果可知，有效導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)多孔材料中的水分傳遞影響很小，選取此參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)可允許誤差范圍較大．

(a) 速度場(chǎng)(m/s)

(a) 速度場(chǎng)(m/s)

(a) 速度場(chǎng)(m/s)

圖8 海綿有效導(dǎo)熱系數(shù)為0.05 W/(m·K)時(shí)水分含量變化對(duì)比

Fig.8 Comparison of moisture change in sponge when the effective thermal conductivity is 0.05 W/(m·K)

如圖9所示，海綿曲折因子增大1倍，其他物性參數(shù)不變的情況下，對(duì)干燥過程進(jìn)行數(shù)值模擬．由模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比可知，單位時(shí)間脫水率最大偏差將近40%，干燥時(shí)間的累積誤差將近25%．從水分含量的變化規(guī)律來看，初始階段，由于自然對(duì)流流速較高(相比于擴(kuò)散作用)，20 min 內(nèi)，實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果具有較好的一致性，而隨著自然對(duì)流的減弱(海綿與環(huán)境間溫差縮小)，擴(kuò)散作用對(duì)水分傳遞的影響更加顯著．由式(6)可知，海綿的曲折因子的增大等同于有效擴(kuò)散系數(shù)的減?。M結(jié)果足以說明，有效擴(kuò)散系數(shù)是影響多孔介質(zhì)中水分傳遞的關(guān)鍵性參數(shù)．

圖9 海綿有效擴(kuò)散系數(shù)縮小至1.32×10-5m2/s時(shí)水分含量變化對(duì)比

Fig.9 Comparison of moisture change in sponge when the effective diffusion coefficient is 1.32×10-5m2/s

如圖10所示，在其他物性參數(shù)不變，僅忽略有效孔隙率的情況下，對(duì)干燥過程進(jìn)行再次數(shù)值模擬(結(jié)果詳見圖10中曲線P97，IC)，同時(shí)，為進(jìn)一步展示大溫差下自然對(duì)流效應(yīng)對(duì)海綿內(nèi)水分遷移的影響，增加了一組不考慮流動(dòng)的純擴(kuò)散的模擬結(jié)果(圖10中曲線P97，DO)，并分別與實(shí)驗(yàn)測(cè)試值進(jìn)行對(duì)比．由式(1)和式(6)可知，孔隙率的提高必然加強(qiáng)多孔材料中的流動(dòng)強(qiáng)度及擴(kuò)散效果．從水分傳遞規(guī)律(與圖4的模擬過程相比)和純擴(kuò)散的干燥過程可知，在孔隙率提高了20%的情況下，擴(kuò)散引起的偏差主要來自長(zhǎng)時(shí)間的模擬過程中脫水率的累積效應(yīng)，即單位時(shí)間內(nèi)對(duì)脫水率的影響并不明顯．因此，在多孔材料內(nèi)外溫差較小(自然對(duì)流效應(yīng)忽略)的短時(shí)間水分傳遞過程中，孔隙率的選取偏差并不會(huì)對(duì)水分傳遞造成較大影響．但大溫差條件(本文為15～35 ℃)，孔隙率增大，自然對(duì)流的作用大幅增強(qiáng)，致使干燥過程加快了近3 h．從而說明大溫差條件下孔隙率在建模時(shí)的正確選取將直接影響到模型的準(zhǔn)確性．

圖10 不考慮有效孔隙率(孔隙率97%)時(shí)對(duì)流(P97，IC)及純擴(kuò)散(P97，DO)模型水分含量變化對(duì)比

Fig.10 Comparison of moisture change when ignoring effective porosity (97% of porosity) under considering convection (P97,IC) and pure diffusion (P97,DO) model respectively

4 結(jié) 論

(1)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及模擬結(jié)果可以看出，所建立的數(shù)學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出大溫差條件下多孔介質(zhì)中水分的相變及傳遞過程．

(2)分析不同時(shí)刻模擬結(jié)果中的溫度、水蒸氣濃度、水分(冰或液態(tài)水)體積分?jǐn)?shù)可知，當(dāng)?shù)蜏囟嗫撞牧戏湃胂鄬?duì)恒定高溫環(huán)境時(shí)，雖然近35 ℃保溫材料內(nèi)外溫差所誘發(fā)自然對(duì)流的流速十分微弱，數(shù)量級(jí)只有10-3～10-4m/s，但其流動(dòng)卻導(dǎo)致了多孔材料中較為明顯的溫度、水蒸氣濃度和液態(tài)水的非線性分布(參見圖5～7)．

(3)由海綿這種多孔材料中水分傳遞過程的分析可知，有效導(dǎo)熱系數(shù)增大1倍(從0.025 W/(m·K) 增至0.05 W/(m·K))，模擬結(jié)果中海綿的單位時(shí)間脫水率與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值間偏差在5%以內(nèi)，由于累積誤差所引起的干燥時(shí)間的差異小于7%．單從有效導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)水分傳遞的影響來看，其并非重要參數(shù)．

(4)對(duì)于影響多孔材料內(nèi)水分傳遞過程的兩個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)，有效擴(kuò)散系數(shù)和孔隙率，當(dāng)多孔材料與環(huán)境間存有較大溫差時(shí)(文中取15～35 ℃)，自然對(duì)流作用相比于擴(kuò)散效應(yīng)在水分傳遞過程中將占主導(dǎo)地位(圖9和10)．當(dāng)保溫材料內(nèi)外溫差縮小(5 ℃以內(nèi))時(shí)，有效擴(kuò)散系數(shù)對(duì)水分傳遞過程的影響顯著，如圖9所示，干燥過程在20 min后，因自然對(duì)流作用的減弱，有效擴(kuò)散系數(shù)的減小，引起模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的偏差逐漸增大，其從2.01×10-5m2/s降至1.32×10-5m2/s，所帶來的水分遷移速率的累積偏差可達(dá)25%以上．

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