專利名稱：用于透濕實驗的液位自平衡及監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱濕傳遞特性測試系統(tǒng)中的一種液位自平衡及監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
防水透濕織物為一種不透水、卻能散發(fā)汗液蒸汽的織物。用它制作的服裝穿著舒適、無濕冷感，可用作登山服、滑雪服、海上救生服、消防服等；也是冬季普通百姓御寒服裝的首選面料，起到御寒保溫并使穿著者保持身體的干爽和舒適；還可以用于軍工、交通運輸和糧食管理等。目前防水透濕織物越來越受到人們的重視，并在各個領域得到應用。防水透濕織物是在織物表面形成的PTFE(聚四氟乙烯)、PU(聚氨脂)高分子膜，覆蓋了織物原有較大的空隙，使織物具有防水功能，但也降低了織物的透濕性能。高分子膜或形成微孔結構，如PTFE(聚四氟乙烯)，或賦予親水性能，如PU(聚氨脂)，或賦予微孔膜親水性、親水膜微孔結構，但允許透過織物的濕傳導通量仍然較低，不能透過織物的汗蒸汽會凝結在織物表面。RACKMAN(Intern.J.ClothingSci.and Tech.期刊Vol.9 Nol.1997)測試了防水透濕織物在溫度梯度下(織物一側水浴溫度控制在33℃，織物另一側氣候溫度控制在20℃、10℃、0℃)的透濕率，發(fā)現(xiàn)防水透濕織物表面產生凝結；周小紅等(J.of Donghua University(Eng.，(2)，2003年))在測試防水透濕織物性能時發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，并分析了防水透濕織物的透濕性能與其結構及物理性能有關；朱慶勇等(計算力學學報，20(6)，(2003))對多孔有機織物的熱濕傳遞過程進行了研究并建立具有相變和濕氣吸附過程中的流體力學方程組； FUKAZAWA(J.Text.Inst.91Partl(2)，2000年)測試了不同孔徑的PTFE膜和透濕性能；KIM(Text.Res.J.69(3)，193-202，1999年)測試了不同孔徑的PTFE膜和親水性PU膜的透濕性能，顯示了膜的孔徑大小和親水性能的影響是不可忽略的；本申請人在自行研制的多功能低溫試驗臺上測試了防水透濕織物熱濕傳遞特性，發(fā)現(xiàn)在這類織物表面易產生凝結，并進行了相關研究。以后又提出并研制了織物在寒冷氣候下熱濕傳遞的測試裝置，并申請了專利(專利申請?zhí)?3116245.2.)。該裝置模擬氣候微環(huán)境-40℃～+50℃，滿足在寒冷氣候下多層織物熱濕傳遞特性的測試要求，并通過測試織物內水蒸汽濃度來判斷是否在織物上產生凝結。
而上述實驗通常是在透濕杯上進行的，透濕杯內的水是預先灌裝的，由于各種實驗的透濕性不同，實驗過程中透濕杯的水位變化差異較大，這樣對透濕的穩(wěn)定性產生影響。對于水分蒸發(fā)量的大小，只能通過對實驗前后的含水透濕杯稱重得到，而不能觀察實驗過程中的失水率大小，而實驗過程中失水率的大小對分析透濕性能是十分重要的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有防水透濕織物在透濕實驗過程中透濕杯的水位變化差異較大，影響透濕的穩(wěn)定性的缺點，提供一種用于透濕實驗的液位自動平衡及監(jiān)測系統(tǒng)，使防水透濕織物在進行透濕實驗過程中能及時補水，同時可以在線監(jiān)測失水量，使實驗能穩(wěn)定可靠地進行。
本發(fā)明的技術方案是一種用于透濕實驗的液位自動平衡及監(jiān)測系統(tǒng)，其特點是，它主要包括補水器，模擬試驗箱；模擬試驗箱上部為罩蓋，下部為透水杯，罩蓋與透水杯之間置有一襯套，透水杯與襯套間固定有模擬皮膚，織物置于罩蓋和襯套之間，皮膚和織物之間形成微氣候空間，在襯套中間置有一桿子，在桿子上置有至少一個測溫傳感器，在所述的罩蓋內的織物上部置有另一桿子，桿子上置有多個測溫度、測濕度和測風速傳感器，罩蓋左右引出聯(lián)通的氣流通道，所述的氣流通道入口側依次置有均流器、加濕器、制冷與加熱器、風機，氣流通道出口側置有吸水器；所述的透水杯和補水器相連接。
所述的補水器由密封蓋、測水管、出水管、連接軟管、入水管所組成，密封蓋蓋住測水管的上部管口，測水管的下部為出水管，連接軟管連接出水管和透水杯的入水管，測水管內的水通過連接軟管進入透水杯。
本發(fā)明的有益效果是本系統(tǒng)根據在線檢測，可對風速、溫度、濕度進行控制，在可控條件下造成模擬環(huán)境，使防水透濕織物在透濕測試過程中達到一致性和準確性；本發(fā)明補水器的特殊結構，能進行自動補水，可使液面保持恒定，并能對失水量進行在線監(jiān)測。


圖1為用于透濕實驗的液位自動平衡及監(jiān)測系統(tǒng)示意圖，圖2為補水器結構原理圖。
具體實施例方式
結合附圖對本發(fā)明作進一步說明由圖1所示，一種用于透濕實驗的液位自動平衡及監(jiān)測系統(tǒng)，其特點是，它主要包括一個補水器，一個模擬試驗箱；模擬試驗箱上部為罩蓋8，下部為透水杯6，罩蓋8與透水杯6之間置有一襯套13，透水杯6與襯套13之間繃緊固定有模擬皮膚16，織物14置于罩蓋8和襯套13之間，皮膚16和織物14之間形成微氣候空間15，在襯套13中間置有一桿子19，在桿子19上置有至少一個測溫傳感器20，在所述的罩蓋8內置有另一桿子9，桿子上置有測溫度傳感器10、測濕度傳感器11和測風速傳感器12，罩蓋8左右引出聯(lián)通的氣流通道，所述的氣流通道入口側依次置有均流器21、加濕器22、制冷與加熱器24、風機23，氣流通道出口側置有吸水器7；所述的透水杯和補水器相連接，透水杯6的水18中還置有加熱器17。
所述的補水器由密封蓋1、測水管2、出水管3、連接軟管4、入水管5所組成，密封蓋1蓋住測水管2的上部管口，測水管2的下部為出水管3，連接軟管4連接出水管3和透水杯6的入水管，測水管2內的水通過連接軟管4進入透水杯6。
在實驗中，按標準尺寸制備的樣品織物14，被水平夾持在模擬環(huán)境箱罩蓋8和襯套13之間。樣品織物14與模擬皮膚16之間是微氣候區(qū)15，控制恒溫水浴溫度的基本要求為32±1℃。在實驗過程中，透水杯6內的水會不斷蒸發(fā)，補水器的特殊結構可使液面保持恒定，一旦水平面低于補水器的出口，補水器內的水又會流入透水杯，直至達到新的平衡。補水器的測水管2為一個有刻度的透明管，可直接讀出水的蒸發(fā)量，該測水管可定制，也可由針筒或吸管等代替，根據透水杯內水的蒸發(fā)量確定管的直徑和高度。模擬皮膚出汗率根據人體活動狀態(tài)確定。樣品織物兩邊的溫度、濕度及風速等由傳感器檢測，通過數據采集接口與信號轉換器，送給微機，由微機處理后發(fā)送控制命令，分別控制制冷、加熱與加濕，使其成為對溫、濕度及風速任意可調的模擬環(huán)境。同時，微機可對采集到的信號進行處理并擬合實驗曲線。
透濕實驗中補水器的操作步驟是1.將密封蓋1打開，將水從測水管2上部灌入，使水沿著出水管3，連接軟管4進入透水杯6；2.當透水杯6中的水位接近透水杯入水管管口時，用夾子夾住連接軟管4，即不讓水繼續(xù)流入透水杯6；3.將水位加到測水管2適當高度；4.用密封蓋1蓋住測水管2上部；5.松開夾子，使水進入透水杯6，當透水杯中水位高度達到并淹沒入水管管口時，水即自動停止進入；6.當水位下降至低于入水管口時，測水管2內的水又自動流入透水杯6直至水位高度達到并淹沒入水管管口，使透水杯內水位保持恒定。
補水器的特殊結構可使液面保持恒定，其原理是補水器的頂端被封閉，內注水，上部是空氣，補水器的出口與透水杯相連，當透水杯中水平面的高度低于透水杯水管管口時，補水器內的水流入透水杯，而透水杯內的空氣通過連接管道進入補水器的上部，當透水杯內的水平面上升，直至封住透水杯水管管口，同時也封住了進入補水器的空氣，當透水杯內水平面上的大氣壓與補水器內的液柱重力及液柱上部的氣壓總和達到平衡時，補水器內的水就不會進入透水杯。在實驗過程中，透水杯內的水會不斷蒸發(fā)，一旦水平面低于補水器的出口，補水器內的水又會流入透水杯，直至達到新的平衡。這樣就能保證透水杯內的水平面保持恒定。補水器的垂直管部分為一個有刻度的透明管道，可定制，也可由針筒或吸管等代替，根據透水杯內水的蒸發(fā)量確定管的直徑和高度，可直接讀出水的蒸發(fā)量。
權利要求
1.一種用于透濕實驗的液位自平衡及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，它主要包括補水器，模擬試驗箱；模擬試驗箱上部為罩蓋(8)，下部為透水杯(6)，罩蓋(8)與透水杯(6)之間置有襯套(13)，透水杯(6)與襯套(13)之間固定有模擬皮膚(16)，織物(14)置于罩蓋(8)和襯套(13)之間，皮膚(16)和織物(14)之間形成微氣候空間(15)，在襯套(13)中間置有一桿子(19)，在桿子(19)上置有至少一個測溫傳感器(20)，在所述的罩蓋(8)內置有另一桿子(9)，桿子上置有測溫度傳感器(10)、測濕度傳感器(11)和測風速傳感器(12)，罩蓋(8)左右引出聯(lián)通的氣流通道，所述的氣流通道入口側依次置有均流器(21)、加濕器(22)、制冷與加熱器(24)、風機(23)，氣流通道出口側置有吸水器(7)；所述的透水杯和補水器相連接，透水杯(6)的水(18)中還置有加熱器(17)。
2.根據權利要求1所述的一種用于透濕實驗的液位自平衡及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的補水器由密封蓋(1)、測水管(2)、出水管(3)、連接軟管(4)、入水管(5)所組成，密封蓋(1)蓋住測水管(2)的上部管口，測水管(2)的下部為出水管(3)，連接軟管(4)連接出水管(3)和透水杯(6)的入水管，測水管(2)內的水通過連接軟管(4)進入透水杯(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透濕實驗的液位自平衡及監(jiān)測系統(tǒng)，特點是，它包括補水器，模擬試驗箱；模擬試驗箱上部為罩蓋，下部為透水杯，罩蓋與透水杯之間置有襯套，透水杯與襯套間固定有模擬皮膚，織物置于罩蓋和襯套之間，皮膚和織物間形成微氣候空間，在襯套中間置有測溫傳感器，罩蓋內置有測溫、測濕和測風速傳感器，罩蓋引出氣流通道，其入口側依次置有均流器、加濕器、制冷與加熱器、風機，出口側置有吸水器；透水杯和補水器相連接?？椢飪蛇叺臏囟取穸燃帮L速等由傳感器檢測，通過數據采集送給微機，由微機控制制冷、加熱與加濕，使其成為可調的模擬環(huán)境。同時，微機可對采集到的信號進行處理并擬合實驗曲線；補水器使液面保持恒定，并可直接讀出水的蒸發(fā)量。
文檔編號G01N33/36GK1700000SQ20051002612
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權日2005年5月24日
發(fā)明者陳兒同, 葉繼濤, 周冰 申請人:上海理工大學