[實用新型]一種水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520340010.X
• 申請日: 2015-05-23
• 公開（公告）號: CN204630880U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 俞自濤;易思陽;范利武;徐旭;金虹慶
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N27/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及物性測量技術領域，特別是涉及一種建筑領域的水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測量裝置。

背景技術

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人口的持續(xù)增長，能源問題成為全人類共同面臨的重大社會問題。目前，建筑與工業(yè)、交通運輸并列為中國三大高能耗行業(yè)。建筑圍護結構使用的大多是多孔材料，如混凝土、頁巖磚、木材等。在熱濕氣候中，多孔圍護結構存在著很強的濕遷移過程，其熱濕遷移及濕積累對建筑熱工性能、建筑能耗及室內(nèi)環(huán)境有著重要影響。例如，由于水的導熱系數(shù)是空氣的24倍左右，多孔建筑材料含濕量微小的變化都將對其傳熱性能產(chǎn)生巨大影響；同時，墻體高含濕量會導致室內(nèi)空氣含濕量升高，引發(fā)霉菌等微生物滋長，惡化室內(nèi)環(huán)境。故研究多孔建筑材料的濕遷移有著十分重要的意義。

多孔建筑材料的水蒸氣擴散系數(shù)是表征水蒸氣在建筑材料中遷移性能的重要物性參數(shù)，是定量求解濕遷移問題所必需的基礎數(shù)據(jù)，也是建筑圍護結構熱濕耦合傳遞研究的重要內(nèi)容。

多孔建材的水蒸氣擴散性能通常由穩(wěn)態(tài)干濕杯實驗表征，該方法在許多國家或地區(qū)已標準化。然而，等溫條件下多孔建材的水蒸氣擴散性能取決于其內(nèi)部的相對濕度，在典型建筑環(huán)境相對濕度范圍(40-95％)內(nèi)，水蒸氣擴散系數(shù)的最大值和最小值之間相差約一個數(shù)量級。由于建筑圍護結構熱濕耦合傳遞的數(shù)學模型日益復雜，對輸入數(shù)據(jù)準確性的要求日益提高，水蒸氣擴散性能在現(xiàn)有標準的基礎上需在更廣的濕度范圍中表征。但是由于水蒸氣在多孔建材內(nèi)傳遞緩慢，一次穩(wěn)態(tài)實驗需耗時數(shù)周，且一次穩(wěn)態(tài)實驗只能測得一個水蒸氣擴散系數(shù)，完整表征多孔建材的水蒸氣傳遞性能可能需耗時數(shù)月，所以發(fā)展高效、可靠的非穩(wěn)態(tài)測試方法有對于科學研究與工程應用都有著十分重要的意義。

Arfvidsson等人在《Building?and?Environment》2000年3期(A?transient?technique?for?determining?diffusion?coefficients?in?hygroscopic?materials，2000，35(3)：239-249)中搭建了在環(huán)境相對濕度階梯式變化時多孔建材質(zhì)量測試實驗臺，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)提出了一種以Kirchhoff勢為驅(qū)動力的計算水蒸氣擴散系數(shù)的方法，?計算結果與穩(wěn)態(tài)實驗結果吻合，但該方法需通過穩(wěn)態(tài)實驗求得材料的吸濕曲線，仍耗時較長。Pavlík等人在《Journal?of?Building?Physics》2012年3期中(A?Boltzmann?transformation?method?for?investigation?of?water?vapor?transport?in?building?materials，2012，35(3)：213-223)利用時域反射儀搭建了多孔建材水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測試實驗臺，然而作者用穩(wěn)態(tài)“干杯”法測得水蒸氣擴散系數(shù)在非穩(wěn)態(tài)法測得的擴散系數(shù)曲線上對應的相對濕度約為64％，與“干杯”法相對濕度條件為0/50％不符，可靠性不高，且時域反射儀價格昂貴。

盡管已有研究者開展了多孔建筑材料水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測量技術的研究，但這些方法仍存在耗時長、準確性不高、價格昂貴等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是為了測量出多孔建筑材料材料的水蒸氣擴散系數(shù)，提供一種多孔建筑材料的水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測量裝置，該裝置結構簡單、測量精度高并且能夠通過一次實驗確定水蒸氣擴散系數(shù)與相對濕度的關系。

本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測量裝置包括恒溫恒濕箱、有機玻璃箱、強制對流器、電容式相對濕度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機；裝置的布局如下：

埋設電容式相對濕度傳感器的待測樣品的一部分固定于有機玻璃箱內(nèi)，有機玻璃箱置于恒溫恒濕箱中，恒溫恒濕箱和有機玻璃箱中各放置一個強制對流器，電容式相對濕度傳感器通過恒溫恒濕箱側面開孔連接到數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器連接計算機。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測量裝置及方法利用高精度且價格低廉的電容式相對濕度傳感器測量水蒸氣在多孔建筑材料中一維非穩(wěn)態(tài)傳遞時的相對濕度分布，基于反問題原理精確反算出水蒸氣擴散系數(shù)。因此，克服了傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)測量方法及其他非穩(wěn)態(tài)測量方法耗時長、準確性不高、價格昂貴等缺點，有利于高效可靠地表征多孔建筑材料水蒸氣傳遞性能，進而促進建筑圍護結構熱濕耦合傳遞模型在工程中的應用。

附圖說明

圖1為本實用新型水蒸氣擴散系數(shù)非穩(wěn)態(tài)測量裝置示意圖；

圖2為本實用新型電容式相對濕度傳感器埋設示意圖；