Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Sedigheh Borhani,Ahmad Reza Pishevar
محسن دوازده امامی (استاد راهنما) صدیقه برهانی (استاد مشاور) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zeinab Kabiri Tadi
زینب کبیری طادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Investigation of Coupled heat and Moisture Transfer in Porous Textiles with Moisture Sorption in Fibers
Development in the textile industry expands executive boundaries to produce industrial clothing and textiles. Better understanding of traort phenomena in textiles could help in optimizing aspects of the making textiles process and development of new textile with special applications. The coupled heat and mass transfer mechanism in porous textiles is complicated. Heat and moisture transfer in textile is coupled with the sorption of water vapor in the fibers and the associated energy change within. The heat transfer mechanism in porous textiles includes conduction by the solid material of the fibers, conduction by intervening air, radiation, and convection. Meanwhile, the moisture transfer mechanisms include vapor diffusion in the void spaces, moisture sorption by the fibers, capillary effects and evaporation/condensation. The water vapor diffuses in the void spaces of porous fibrous media due to the difference in the water vapor concentration. The moisture sorption by the fibers takes place because of the water vapor’s internal chemical compositions and structures. Until now, the study of traort phenomena spent much time and energy, but nowadays with the advancement of numerical methods, and tools like Computational Fluid Dynamics (CFD), accurate simulation of textiles and fibers and adsorption in fibers is possible. In the present study, using these tools, the fabric will be simulated with two methods. The first approach is to consider fabric as a porous media. The second approach is to simulate fabric as a structure composed from large number of fibers. Textiles ability in the excess heat and moisture transfer from the body are studied in this project. For this purpose, the diffusion of heat and mass from the body skin into the fabric and its surrounding media is simulated. The moisture of the skin by diffusion through the fabric is transferred from lower layers of fabric, adjacent to the skin, to the fabric surface and then to the surrounding environment. Therefore, in this study, the governing heat and mass transfer equations and structural relationships are presented and solved, using CFD. The first approach modeling is performed to model a fabric as a porous media for two cases of PAN fibers and wool fibers. The effect of physical variables is considered on transfer properties of textiles. To verify the results, the experimental data is used for comparing the predictions of PAN fibers. The second approach, which takes into account the water vapor sorption mechanisms in fibers, is developed to describe and predict the coupled heat and moisture diffusion in porous textile. The model is based on the energy and moisture conservation equations during the traortation for textiles made from PAN fibers. This model takes the geometrical characters of the fiber into account. It allows the study of the direct sorption in fibers and the influence between the fibers. The presence of moisture in textiles heavily affects its performance. In this model, absorption of water vapor in the air within the fibers by suitable boundary conditions is simulated. In order to determine the boundary conditions on the fibers surface, appropriate subprograms are developed and implemented into the present CFD code. The processes of water vapor transfer in the void space between fibers, sorption in fibers and their interaction with heat transfer are illustrated. The effects of porosity of the fabric on heat and mass transfer are also discussed. Key Words : Coupled Heat and Moisture Transfer, Moisture Sorption, Porous Textiles.
پیشرفت ها در صنعت نساجی مرزهای اجرایی برای تولید البسه و پارچه های صنعتی را گسترش می دهد. درک بهتر پدیده های انتقال در منسوجات می تواند به بهینه ساختن جوانب زیادی از فرایند ساخت منسوجات کمک کند و توسعه ی منسوجات جدید با کاربردهای خاص را ممکن سازد. قبلاً مطالعه پدیده انتقال با صرف زمان و نیروی زیادی همراه بود اما امروزه با پیشرفت روش های عددی و وجود ابزاری همچون دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، امکان شبیه سازی منسوجات و الیاف و همچنین جذب سطحی الیاف به منظور پیش بینی های دقیق و مناسب بوجود آمده است. در پروژه حاضر، با استفاده از این ابزار، تحلیل پدیده های انتقال (انتقال جرم و انرژی) در محیط الیاف متخلخل ارائه می شود. حضور رطوبت در منسوجات به شدت بر کارایی و عملکرد آن ها تاثیرگذار است. در این پروژه قابلیت منسوجات در انتقال حرارت و رطوبت اضافی از بدن بررسی می شود. به این منظور شرایط تعریق بدن انسان در مجاورت پارچه شبیه سازی می شود. پارچه با گرفتن رطوبت از پوست توسط لایه زیری که در تماس با پوست بدن است رطوبت گرفته شده را از طریق دیفیوژن به سطح رویی پارچه منتقل می کند و در آنجا این رطوبت وارد محیط اطراف می شود. بنابراین در این پژوهش معادلات انتقال جرم و حرارت برای شبیه‌سازی این محصولات و روابط ساختاری و معادلات کمکی استخراج شده و با استفاده از نرم‌افزار تجاری Fluent 6.3.26این معادلات با مدل کردن پارچه به صورت یک محیط متخلخل برای منسوجات متشکل از الیاف PAN و پشم حل شده و نهایتاً بررسی پارامتریک روی متغیرهای موثر بر ساختار پارچه و متغیرهای موثر محیطی صورت می گیرد. برای صحت سنجی نتایج، از داده های آزمایشگاهی برای الیاف PAN استفاده می شود. همچنین روش جدیدی برای شبیه سازی پارچه بصورت شبکه ای از الیاف برای منسوج متشکل از الیاف PAN ارائه خواهد شد. دراین حالت معادلات انتقال بر روی الیاف و همچنین جذب بخار آب موجود در هوا درون الیاف توسط شرایط مرزی مناسب بر روی الیاف شبیه سازی می شود. به این منظور از یک UDF برای تعیین شرایط مرزی بر روی دیواره ی الیاف استفاده می شود. به این ترتیب در سطح مشترک سیال- جامد غلظت جزء جذب شونده از شار ورودی به جامد محاسبه شده و همچنین دیفیوژن بخارآب در داخل لیف نیز مدل می شود. به کمک این مدل می توان از فرضیات بکار گرفته شده در مدل محیط متخلخل اجتناب کرد. کلمات کلیدی: انتقال همزمان رطوبت و حرارت، جذب رطوبت، منسوجات متخلخل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی