专利名称：用于透湿实验的液位自平衡及监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热湿传递特性测试系统中的一种液位自平衡及监测系统。
背景技术：
防水透湿织物为一种不透水、却能散发汗液蒸汽的织物。用它制作的服装穿着舒适、无湿冷感，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装的首选面料，起到御寒保温并使穿着者保持身体的干爽和舒适；还可以用于军工、交通运输和粮食管理等。目前防水透湿织物越来越受到人们的重视，并在各个领域得到应用。防水透湿织物是在织物表面形成的PTFE(聚四氟乙烯)、PU(聚氨脂)高分子膜，覆盖了织物原有较大的空隙，使织物具有防水功能，但也降低了织物的透湿性能。高分子膜或形成微孔结构，如PTFE(聚四氟乙烯)，或赋予亲水性能，如PU(聚氨脂)，或赋予微孔膜亲水性、亲水膜微孔结构，但允许透过织物的湿传导通量仍然较低，不能透过织物的汗蒸汽会凝结在织物表面。RACKMAN(Intern.J.ClothingSci.and Tech.期刊Vol.9 Nol.1997)测试了防水透湿织物在温度梯度下(织物一侧水浴温度控制在33℃，织物另一侧气候温度控制在20℃、10℃、0℃)的透湿率，发现防水透湿织物表面产生凝结；周小红等(J.of Donghua University(Eng.，(2)，2003年))在测试防水透湿织物性能时发现了同样的现象，并分析了防水透湿织物的透湿性能与其结构及物理性能有关；朱庆勇等(计算力学学报，20(6)，(2003))对多孔有机织物的热湿传递过程进行了研究并建立具有相变和湿气吸附过程中的流体力学方程组； FUKAZAWA(J.Text.Inst.91Partl(2)，2000年)测试了不同孔径的PTFE膜和透湿性能；KIM(Text.Res.J.69(3)，193-202，1999年)测试了不同孔径的PTFE膜和亲水性PU膜的透湿性能，显示了膜的孔径大小和亲水性能的影响是不可忽略的；本申请人在自行研制的多功能低温试验台上测试了防水透湿织物热湿传递特性，发现在这类织物表面易产生凝结，并进行了相关研究。以后又提出并研制了织物在寒冷气候下热湿传递的测试装置，并申请了专利(专利申请号03116245.2.)。该装置模拟气候微环境-40℃～+50℃，满足在寒冷气候下多层织物热湿传递特性的测试要求，并通过测试织物内水蒸汽浓度来判断是否在织物上产生凝结。
而上述实验通常是在透湿杯上进行的，透湿杯内的水是预先灌装的，由于各种实验的透湿性不同，实验过程中透湿杯的水位变化差异较大，这样对透湿的稳定性产生影响。对于水分蒸发量的大小，只能通过对实验前后的含水透湿杯称重得到，而不能观察实验过程中的失水率大小，而实验过程中失水率的大小对分析透湿性能是十分重要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有防水透湿织物在透湿实验过程中透湿杯的水位变化差异较大，影响透湿的稳定性的缺点，提供一种用于透湿实验的液位自动平衡及监测系统，使防水透湿织物在进行透湿实验过程中能及时补水，同时可以在线监测失水量，使实验能稳定可靠地进行。
本发明的技术方案是一种用于透湿实验的液位自动平衡及监测系统，其特点是，它主要包括补水器，模拟试验箱；模拟试验箱上部为罩盖，下部为透水杯，罩盖与透水杯之间置有一衬套，透水杯与衬套间固定有模拟皮肤，织物置于罩盖和衬套之间，皮肤和织物之间形成微气候空间，在衬套中间置有一杆子，在杆子上置有至少一个测温传感器，在所述的罩盖内的织物上部置有另一杆子，杆子上置有多个测温度、测湿度和测风速传感器，罩盖左右引出联通的气流通道，所述的气流通道入口侧依次置有均流器、加湿器、制冷与加热器、风机，气流通道出口侧置有吸水器；所述的透水杯和补水器相连接。
所述的补水器由密封盖、测水管、出水管、连接软管、入水管所组成，密封盖盖住测水管的上部管口，测水管的下部为出水管，连接软管连接出水管和透水杯的入水管，测水管内的水通过连接软管进入透水杯。
本发明的有益效果是本系统根据在线检测，可对风速、温度、湿度进行控制，在可控条件下造成模拟环境，使防水透湿织物在透湿测试过程中达到一致性和准确性；本发明补水器的特殊结构，能进行自动补水，可使液面保持恒定，并能对失水量进行在线监测。
图1为用于透湿实验的液位自动平衡及监测系统示意图，图2为补水器结构原理图。
具体实施例方式
结合附图对本发明作进一步说明由图1所示，一种用于透湿实验的液位自动平衡及监测系统，其特点是，它主要包括一个补水器，一个模拟试验箱；模拟试验箱上部为罩盖8，下部为透水杯6，罩盖8与透水杯6之间置有一衬套13，透水杯6与衬套13之间绷紧固定有模拟皮肤16，织物14置于罩盖8和衬套13之间，皮肤16和织物14之间形成微气候空间15，在衬套13中间置有一杆子19，在杆子19上置有至少一个测温传感器20，在所述的罩盖8内置有另一杆子9，杆子上置有测温度传感器10、测湿度传感器11和测风速传感器12，罩盖8左右引出联通的气流通道，所述的气流通道入口侧依次置有均流器21、加湿器22、制冷与加热器24、风机23，气流通道出口侧置有吸水器7；所述的透水杯和补水器相连接，透水杯6的水18中还置有加热器17。
所述的补水器由密封盖1、测水管2、出水管3、连接软管4、入水管5所组成，密封盖1盖住测水管2的上部管口，测水管2的下部为出水管3，连接软管4连接出水管3和透水杯6的入水管，测水管2内的水通过连接软管4进入透水杯6。
在实验中，按标准尺寸制备的样品织物14，被水平夹持在模拟环境箱罩盖8和衬套13之间。样品织物14与模拟皮肤16之间是微气候区15，控制恒温水浴温度的基本要求为32±1℃。在实验过程中，透水杯6内的水会不断蒸发，补水器的特殊结构可使液面保持恒定，一旦水平面低于补水器的出口，补水器内的水又会流入透水杯，直至达到新的平衡。补水器的测水管2为一个有刻度的透明管，可直接读出水的蒸发量，该测水管可定制，也可由针筒或吸管等代替，根据透水杯内水的蒸发量确定管的直径和高度。模拟皮肤出汗率根据人体活动状态确定。样品织物两边的温度、湿度及风速等由传感器检测，通过数据采集接口与信号转换器，送给微机，由微机处理后发送控制命令，分别控制制冷、加热与加湿，使其成为对温、湿度及风速任意可调的模拟环境。同时，微机可对采集到的信号进行处理并拟合实验曲线。
透湿实验中补水器的操作步骤是1.将密封盖1打开，将水从测水管2上部灌入，使水沿着出水管3，连接软管4进入透水杯6；2.当透水杯6中的水位接近透水杯入水管管口时，用夹子夹住连接软管4，即不让水继续流入透水杯6；3.将水位加到测水管2适当高度；4.用密封盖1盖住测水管2上部；5.松开夹子，使水进入透水杯6，当透水杯中水位高度达到并淹没入水管管口时，水即自动停止进入；6.当水位下降至低于入水管口时，测水管2内的水又自动流入透水杯6直至水位高度达到并淹没入水管管口，使透水杯内水位保持恒定。
补水器的特殊结构可使液面保持恒定，其原理是补水器的顶端被封闭，内注水，上部是空气，补水器的出口与透水杯相连，当透水杯中水平面的高度低于透水杯水管管口时，补水器内的水流入透水杯，而透水杯内的空气通过连接管道进入补水器的上部，当透水杯内的水平面上升，直至封住透水杯水管管口，同时也封住了进入补水器的空气，当透水杯内水平面上的大气压与补水器内的液柱重力及液柱上部的气压总和达到平衡时，补水器内的水就不会进入透水杯。在实验过程中，透水杯内的水会不断蒸发，一旦水平面低于补水器的出口，补水器内的水又会流入透水杯，直至达到新的平衡。这样就能保证透水杯内的水平面保持恒定。补水器的垂直管部分为一个有刻度的透明管道，可定制，也可由针筒或吸管等代替，根据透水杯内水的蒸发量确定管的直径和高度，可直接读出水的蒸发量。
权利要求
1.一种用于透湿实验的液位自平衡及监测系统，其特征在于，它主要包括补水器，模拟试验箱；模拟试验箱上部为罩盖(8)，下部为透水杯(6)，罩盖(8)与透水杯(6)之间置有衬套(13)，透水杯(6)与衬套(13)之间固定有模拟皮肤(16)，织物(14)置于罩盖(8)和衬套(13)之间，皮肤(16)和织物(14)之间形成微气候空间(15)，在衬套(13)中间置有一杆子(19)，在杆子(19)上置有至少一个测温传感器(20)，在所述的罩盖(8)内置有另一杆子(9)，杆子上置有测温度传感器(10)、测湿度传感器(11)和测风速传感器(12)，罩盖(8)左右引出联通的气流通道，所述的气流通道入口侧依次置有均流器(21)、加湿器(22)、制冷与加热器(24)、风机(23)，气流通道出口侧置有吸水器(7)；所述的透水杯和补水器相连接，透水杯(6)的水(18)中还置有加热器(17)。
2.根据权利要求1所述的一种用于透湿实验的液位自平衡及监测系统，其特征在于，所述的补水器由密封盖(1)、测水管(2)、出水管(3)、连接软管(4)、入水管(5)所组成，密封盖(1)盖住测水管(2)的上部管口，测水管(2)的下部为出水管(3)，连接软管(4)连接出水管(3)和透水杯(6)的入水管，测水管(2)内的水通过连接软管(4)进入透水杯(6)。
全文摘要
本发明公开了一种透湿实验的液位自平衡及监测系统，特点是，它包括补水器，模拟试验箱；模拟试验箱上部为罩盖，下部为透水杯，罩盖与透水杯之间置有衬套，透水杯与衬套间固定有模拟皮肤，织物置于罩盖和衬套之间，皮肤和织物间形成微气候空间，在衬套中间置有测温传感器，罩盖内置有测温、测湿和测风速传感器，罩盖引出气流通道，其入口侧依次置有均流器、加湿器、制冷与加热器、风机，出口侧置有吸水器；透水杯和补水器相连接。织物两边的温度、湿度及风速等由传感器检测，通过数据采集送给微机，由微机控制制冷、加热与加湿，使其成为可调的模拟环境。同时，微机可对采集到的信号进行处理并拟合实验曲线；补水器使液面保持恒定，并可直接读出水的蒸发量。
文档编号G01N33/36GK1700000SQ20051002612
公开日2005年11月23日 申请日期2005年5月24日 优先权日2005年5月24日
发明者陈儿同, 叶继涛, 周冰 申请人:上海理工大学