Số liệu sử dụng được là số liệu đo trong 10 phỳt khi mụ hỡnh đó đạt trạng thỏi ổn định. Khi đú ta thu được 10 số liệu đo cuối cựng của 16 cặp nhiệt. Quỏ trỡnh toỏn kết quả được thực hiện như sau:
140 1 1 = = = i j w t (2.5)
Trong đú: tij - nhiệt độ của cỏc cặp nhiệt trong 10 phỳt cuối - i số thứ tự của phỳt, i = 1,2,3,..,10
- j số thứ tự của cặp nhiệt, j = 1, 2, 3,...,14
Nhiệt độ trung bỡnh của mụi trường tf được tớnh theo nhiệt độ của cặp nhiệt số 15, 16:
20 10 1 10 1 16 15 ∑ ∑ = = + = i i i i f t t t (2.6)
Hệ số truyền nhiệt k được xỏc định theo cụng thức: (tw tf) F Q k − = (2.7) Trong đú: -
Q cụng suất nhiệt, Q = P = UI, W
P- cụng suất điện, W -
U hiệu điện thế đầu vào thiết bị khi đó ổn định, V (đọc trờn vụn kế)
-
I dũng điện chạy qua thiết bị khi đó ổn định, A (đọc trờn ampe kế) -
F diện tớch bề mặt mụ hỡnh , F =h.С= 700 x 480.10-6 = 0,336 m2
3.3.5 Đỏnh giỏ sai số của kết quả thớ nghiệm
Đỏnh giỏ độ chớnh xỏc của phương phỏp và thiết bị đo là vấn đề rất phức tạp. Thường đỏnh giỏ độ chớnh xỏc bằng cỏch so sỏnh kết quả cú được khi tiến hành thớ nghiệm trờn cỏc mẫu chuẩn với số liệu biết trước về nú một cỏch chớnh xỏc, mà việc này khụng thể thực hiện được ở điều kiện nước ta hiện nay. Vỡ vậy, luận ỏn đó tiến hành chọn loại vật liệu dệt điển hỡnh để xỏc định hệ số truyền nhiệt k và đỏnh giỏ 3 sai số kết quả thớ nghiệm cho cỏc mẫu này qua 3 lần đo Kết quả thớ nghiệm được . trỡnh bày trờn bảng 2.7.
Bảng 2.7: Sai số của kết quả thớ nghiệm
Vật liệu k(W.m-2.K-1) s (W.m-2.K-1) cv (%) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Vải A 7,05 7,33 7,26 7,21 0,11 1,51 Vải C 7,23 7,70 7,57 7,50 0,18 2,40 Vải ABC 3,22 3,20 2,92 3,11 0,13 4,14
Trong đú: ∑ = = 3 1 3 1 i i i k k ; 3 2 1 ) ( 3 1 i i i k k s= ∑ − = ; .100 k s cv =
ki – giỏ trị hệ số truyền nhiệt tớnh được sau mỗi lần đo, W.m-2.K-1
i – số lần đo, i =1,n
s - độ lệch chuẩn của hệ số truyền nhiệt, W.m-2.K-1
cv – hệ số biến động của hệ số truyền nhiệt, %
Kết quả đo cỏc lần ở mỗi một phương ỏn thớ nghiệm cho thấy độ hội tụ của chỳng rất lớn, tức là độ lệch tiờu chuẩn rất bộ, sai số khụng quỏ 4,14%. Theo [2] kết quả này cho thấy mụ hỡnh thực nghiệm xỏc định hệ số truyền nhiệt của vật liệu dệt và kết cấu quần ỏo là hoàn toàn tin cậy.
2.4 ỨNG DỤNG CỦA Mễ HèNH THỰC NGHIỆM
* Cỏc kết quả kiểm tra, đỏnh giỏ mụ hỡnh thực nghiệm cho thấy mụ hỡnh hoàn toàn đảm bảo độ chớnh xỏc và tin cậy khi sử dụng để phục vụ nghiờn cứu hệ số truyền nhiệt của vật liệu dệt và quần ỏo.
* Mụ hỡnh thực nghiệm cú khả năng ứng dụng trong ngành cụng nghiệp Dệt – May và Thời trang với cỏc mục đớch:
- Xỏc định hệ số truyền nhiệt cho cỏc loại vật liệu dệt. Cú thể sử dụng mụ hỡnh để gúp phần xõy dựng sổ tay tra cứu hệ số truyền nhiệt cho từng loại vật liệu dệt.
- Xỏc định hệ số truyền nhiệt cho cỏc kết cấu quần ỏo khỏc nhau (loại quần ỏo mỏng, quần ỏo dày…)
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc yếu tố thiết kế, cụng nghệ và điều kiện mụi trường đến hệ số truyền nhiệt của vật liệu dệt hay quần ỏo.
Chương 3
NGHIấN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ TỚI ĐẶC TRƯNG TRUYỀN NHIỆT – TRUYỀN ẨM CỦA QUẦN ÁO
Quỏ trỡnh truyền nhiệt truyền ẩm qua quần ỏo ấm chịu tỏc động của những yếu tố – nào, ở mức độ ra sao và đặc biệt trong mụi trường lạnh ẩm của khớ hậu Việt Nam thỡ quỏ trỡnh truyền nhiệt truyền ẩm qua quần ỏo ấm thay đổi như thế nào. Để làm rừ – cỏc vấn đề trờn, luận ỏn đó tiến hành nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc yếu tố thiết kế quần ỏo, yếu tố khớ hậu, yếu tố sử dụng tới quỏ trỡnh truyền nhiệt truyền ẩm qua – quần ỏo ấm trong điều kiện khớ hậu của Việt Nam.
Kết quả nghiờn cứu thu được sẽ là cơ sở cho lựa chọn vật liệu thiết kế, chế tạo ra
quần ỏo ấm và khuyến cỏo cho nhà sản xuất tiết kiệm được nguyờn vật liệu may, người sử dụng khai thỏc hiệu quả quần ỏo ấm.
3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIấN CỨU 3.1.1 Vật liệu thớ nghiệm
* Vải thớ nghiệm
Vải may quần ỏo ấm phải cú tớnh dẫn nhiệt thấp để giữ cho vựng vi khớ hậu giữa da và quần ỏo được tiện nghi.
Vật liệu may giữ nhiệt cao nhất là lụng thỳ, nhưng loại vật liệu này khỏ nặng và lại cú giỏ thành quỏ cao. Vỡ vậy, để giảm khối lượng quần ỏo khi thiết kế quần ỏo ấm, người ta thường sử dụng kết hợp cỏc lớp vật liệu nhằm khai thỏc ưu việt của từng loại vật liệu. Khi đú quần ỏo ấm được chia thành cỏc lớp: lớp vải vỏ bao phủ bờn ngoài, lớp giữ nhiệt, lớp lút,v.v…
Theo kinh nghiệm của cỏc nhà sản xuất quần ỏo trờn thế giới, người tiờu dựng thớch những loại quần ỏo ấm khối lượng nhẹ từ những vật liệu vừa phải khụng quỏ đắt tiền nhưng lại cú được tớnh chất giữ nhiệt khụng kộm gỡ quần ỏo bằng lụng thỳ.
Vỡ vậy, luận ỏn đó lựa chọn 4 mẫu vật liệu dệt sản xuất trong nước (sản phẩm của cụng ty liờn doanh Hualon, Viko – Glowin và Dệt kim Hà nội), được sử dụng phổ biến để sản xuất quần ỏo ấm trong nước như sau:
Mẫu 1 : Vải dựng làm lớp vỏ ngoài của quần ỏo ấm (kớ hiệu A), cú độ bền cơ lý cao, cú tỏc dụng cản giú, khối lượng nhẹ, mặt vải đẹp và hợp thời trang.
Mẫu 2 : Vải dựng làm lớp đệm ở giữa cỏch nhiệt (kớ hiệu B), nhằm tăng cường tớnh chất giữ nhiệt cho quần ỏo ấm. Chiều dày của lớp này cú ý nghĩa giữ nhiệt, thậm chớ loại vật liệu này cần thiết phải trỏng phủ 1 lớp keo mỏng trờn bề mặt để tăng khả năng cản giú và hạn chế hiện tượng sợi bụng đõm qua vải lút hay vải ngoài làm mất mỹ quan của quần ỏo ấm.
Mẫu 3 : Vải dựng làm lớp lút cho quần ỏo ấm cú nhiệm vụ tăng cường giữ nhiệt (kớ hiệu C) và bảo vệ cho lớp bụng đệm cỏch nhiệt khụng bị thủng, rỏch. Lớp này yờu cầu
phải nhẵn phẳng, cú hệ số ma sỏt thấp để thao tỏc mặc vào, cởi ra được dễ dàng, khụng cản trở quỏ trỡnh hoạt động của cơ thể người mà vẫn đảm bảo độ bền cơ lý, độ ổn định cao.
Mẫu 4: Vải dựng làm quần ỏo mặc lút, 100% cotton, mặc sỏt cơ thể (kớ hiệu D). Ở đõy luận ỏn đó sử dụng loại vải này tạo ra cơ chế đổ mồ hụi của cơ thể.
Cỏc thụng số kỹ thuật của cỏc mẫu vải được thể hiện trong bảng 3.1
Bảng 3.1: Thông số kĩ thuật của mẫu vải
Mẫu Tên mẫu hiệu Kí Thành phần Kiểu dệt Chi số sợi Độ dày (mm) l ợng Khối (g/m2)
Mật độ sợi Dọc Ngang Dọc Ngang 1 tráng phủ Vải PET A PET 100 % Vân điểm 75D 65D 0,9 93,8 512 290 2 X ơ PET ộp B PE 100%T (liên kết hóa lýKhông dệt ) - - 13,22 100 - - 3 Lụa lót C Nylon 100% Vân điểm 75D 68D 0,88 86,5 460 320 4 Vải dệt kim D 100% cotton Dệt kim đan trơn - - 0,95 172 - - * Chỉ thớ nghiệm
Chỉ may được chọn phải tương thớch với thụng số kỹ thuật của vải về độ bền, độ co,
chi số và cỏc chỉ tiờu bề mặt khỏc...Do vậy, luận ỏn lựa chọn loại chỉ nghiờn cứu 100% PET filament, cú hướng xoắn Z, chi số 60/3 (sản phẩm của cụng ty Coats Total Phong Phỳ).
3.1.2 Kết cấu quần ỏoỞ Việt Nam: Ở Việt Nam:
- Thời tiết mựa đụng đa phần là lạnh và ẩm, đụi khi cú mưa phựn giú bấc. - Phương tiện đi lại chủ yếu bằng mụ tụ và xe gắn mỏy.
- Người dõn cú tập quỏn mặc ỏo ấm nhiều lớp phủ bờn ngoài tất cả cỏc lớp quần ỏo
bờn trong. Người mặc thường giữ nguyờn tổ hợp kết cấu quần ỏo này khi đi ngoài đường cũng như vào trong phũng làm việc. Vỡ vậy, việc mặc quần ỏo ấm khoỏc ngoài là rất quan trọng đảm bảo cản giú, giữ nhiệt. Tựy theo thời tiết và khả năng chịu rột của mỗi người mà sử dụng kiểu ỏo khoỏc 1,2,3 hoặc 4 lớp.
Vỡ v , ậy đối ượng chọn t nghiờn c ứu là c lo ỏc ại kết cấu quần ỏo khoỏc ngoài được sử dụng phổ biến là 1, 2, 3 lớp.
- Loại kết ấu c QA 1 l : A hay C ớp
- Loại kết ấu c QA 2 l p: l ngo ớ ớp ài + lớp lút (AC)
- Loại kết cấu QA 3 lớp: lớp ngo ài + l p bụng + lớp lút (ABC) ớ
Hỡnh 3.1: Kết cấuQA3 lớp ABC
3.1.3 Đường may
Loại kết cấu quần ỏo lựa chọn nghiờn cứu là sản phẩm dệt thoi và khụng dệt nờn hiện tượng tuột sợi ở mộp vải ớt xảy ra. Mặt khỏc loại vật liệu may này cú tớnh đàn hồi khụng cao mà đường may yờu cầu độ bền cơ lý cao. Do vậy đường may mũi xớch ớt được sử dụng, đường may mũi thoi sử dụng phổ biến hơn.
Kế thừa cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu trước đõy, kết hợp với đặc tớnh sử dụng sản phẩm quần ỏo ấm ở Việt Nam, luận ỏn lựa chọn đường may mũi thoi 301 thực hiện may liờn kết cỏc lớp vật liệu may.
* Mỏy may
Luận ỏn đó sử dụng mỏy may DDL 5500 của hóng Juki để thực hiện đường may - mũi thoi 301 trờn cỏc mẫu vải thớ nghiệm.
Thụng số kỹ thuật của mỏy : - Tốc độ cực đại : 3000 v/ph
- Chiều dài mũi may cực đại : 5 mm - Hành trỡnh trục kim : 36 mm
- Kim DB x 1 # 14 phự hợp với chỉ may và vải đó được chọn . * Thiết bị xỏc định độ truyền nhiệt của Mỹ theo TCVN 6176 : 1996.
* Mụ hỡnh thực nghiệm xỏc định đặc trưng truyền nhiệt của kết cấu quần ỏo (đó được trỡnh bày trong chương 2).
* Đồng hồ đo tốc độ chuyển động, nhiệt độ, độ ẩm khụng khớ của Mỹ, kớ hiệu: 8347. Luận ỏn sử dụng đồng hồ để đo tốc độ chuyển động khụng khớ. Phạm vi đo tốc độ giú của đồng hồ: 0 – 30 m.s-1- Sai số theo chức năng đo tốc độ giú: ± 0,015m.s-1. * Phũng vi khớ hậu "Microclimate room" tạo ra mụi trường ổn định theo ý muốn cho từng chế độ nghiờn cứu thực nghiệm, kớ hiệu: FBWGD/SH3 21 do Trung Quốc - sản xuất. Phạm vi điều chỉnh: nhiệt độ từ -300C đến 800C; độ ẩm khụng khớ từ 20% đến 96%. Kớch thước: Cao x Rộng x Dài = (2500 x 2400 x 3400) mm. Cụng suất làm mỏt: 100.000 Btu.h-1. Vật liệu cỏch nhiệt bằng gỗ dày 100 mm và inox dày 0,8 mm. Phũng vi khớ hậu được đặt tại phũng 103 C7 Viện KH và CN Nhiệt Lạnh.– –
3.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ Lí KẾT QUẢ 3.2.1 Giới hạn và phạm vi nghiờn cứu thực nghiệm
3.2.1.1 Giới hạn và phạm vi nghiờn cứu một số yếu tố thiết kế và gia cụng may a/ Giới hạn nghiờn cứu về lượng dư cử động
Kết quả nghiờn cứu của Kондратьев [31] đưa ra kết luận chiều dày lớp vkh tối thiểu là δ ≥8mm. Mặt khỏc theo kinh nghiệm nhà sản xuất quần ỏo ở Việt Nam, chiều dày lớp vkh quỏ lớn sẽ khụng phự hợp với vúc dỏng của người Việt. Vỡ vậy, chiều dày lớp vkh nghiờn cứu được giới hạn trong phạm vi từ 0 đến 16 mm. Cụ thể sẽ chọn cỏc chiều dày lớp vkh δ =0, 8, 9, 11, 12, 14, 16 mm.
b/Giới hạn nghiờn cứu về bước đường may chần
Đường may chần là đường may dớnh cỏc lớp vật liệu lại với nhau mục đớch hạn chế cỏc lớp vật liệu khụng bị xụ lệch trong quỏ trỡnh sử dụng hoặc tạo đường trang trớ trờn bề mặt của vải. Cỏc đường may chần cú thể cú hỡnh dạng và phương chiều khỏc nhau: chần đường dọc, đường ngang, hỡnh ụ vuụng, hỡnh hoa,v.v...
Bước đường may chần là khoảng cỏch giữa hai đường may chần liờn tiếp. Bước đường may càng lớn thỡ cỏc đường may càng thưa (H.3.2 e)
Liờn kết cỏc lớp: Trong kết cấu ba lớp cú cỏc dạng liờn kết sau: + Ba lớp vải độc lập
.3.2 a & d) + Lớp vỏ may chần với bụng, lớp lút độc lập (H
.2 b & c) + Lớp lút may chần với bụng, lớp vỏ độc lập (H.3
Trong nghiờn cứu này giới hạn cỏc đường may phổ biến + Đường may chần ngang
+ Đường may chần dọc + Đường may chần ụ vuụng
Với cỏc bước đường may thụng dụng là: M = 50, 100, 150, 200, 700 mm.
M
M
(a) (b) (c) (d) (e) a.Vải lút chần bụng theo đường ngang
b.Vải vỏ ngoài chần bụng theo đường ngang c.Vải lút chần bụng theo đường dọc d.Vải vỏ ngoài chần bụng theo đường dọc
1. Bề mặt mụ hỡnh 2. Lớp vải lút
3. Lớp bụng cỏch nhiệt 4. Lớp vải vỏ ngoài
Hỡnh 3.2: Cỏc kiểu đường may chần cỏc lớp vật liệu may quần ỏo
c/ Giới hạn nghiờn cứu về hỡnh dỏng khe hẹp khụng khớ giữa bề mặt da và mặt trong của quần ỏo
Khi thi k ết ế chế ạo quần ỏo ấm, ngoài t những hi ệu ứng thẩm m t ỹ ạo đường may chần, cũn cú kiểu tạo ra đường may thắt ngang làm cho quần bú s v c th theo ỏo ỏt ào ơ ể
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
những đường song song và c h ỏc đều nhau. Chỳng được ạo ra bằng ỏch may chần t c chun liờn kết cả 3 lớp v l v ải ại ớinhau. Khi mặc t nhại ững vị trớ được may chun quần ỏo bú chặt l c thấy ơ ể. C ỏcđường ắt ngang n tạo ra c th ày ỏc khe hẹp khụng khớ gi c ữa ơ th ngể ười và quần ỏo. Cỏch tạo ra cỏc khe hẹp khụng khớ được thực hiện như sau :
a)
Hỡnh 3.3: Mụ tả kiểu đường may chần chun liờn kết 3 lớp vải ABC
-Thực hiện may chần chun liờn kết ba lớp vải ABC (H.3.3a).
- Quấn cỏc mẫu thớ nghiệm lờn mụ hỡnh thực nghiệm sao cho khoảng cỏch giữa cỏc đường may chần chun trờn thõn mụ hỡnh thực tế là m = 100, 150, 200, 350, 700 mm. 3.2.1.2 Giới hạn và phạm vi nghiờn cứu của một số yếu tố sử dụng
a/ Giới hạn nghiờn cứu về nhiệt độ bề mặt mụ hỡnh
Theo [15], nhiệt độ trung bỡnh của cỏc vựng trong cơ thể người là 31 – 370C. Đụi khi do mụi trường lao động mà nhiệt độ da cú thể lờn đến 390C. Nhiệt độ của vựng vi khớ hậu giữa cơ thể và quần ỏo là dải nhiệt độ nằm trong khoảng nhiệt độ cơ thể người và nhiệt độ mụi trường bờn ngoài. Vỡ thế, nhiệt độ của bề mặt mụ hỡnh được giới hạn nghiờn cứu trong khoảng 31ữ39oC.
b/ Giới hạn nghiờn cứu về cỏc yếu tố khớ hậu
Bảng 3.2: Đặc tr ng các yếu tố khí t ợng mựa đụng [32] Mức Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 11 Tháng 12 t oC ϕ% ωm.s-1 ot C ϕ% m.sω-1 oT C ϕ% ωm.s-1 ot C ϕ% ωm.s-1 0t C ϕ% ωm.s-1 ot C ϕ% m.sω-1 TB 14.7 81 1.7 16.2 84 1.9 20.3 89 1.8 25.2 87 2.0 21.7 75 1.4 20.6 74 1.3 Max 20.5 94 2 21.8 100 3 25.2 100 3 28.6 97 3 24.5 95 2 24.2 98 2 M in 11.2 45 1 11.3 45 1 10.9 51 1 21.5 44 1 17.6 35 1 16.1 30 1