Влагопроницаемость

Геотермическая зона. Геотермический градиент и геотермическая ступень, пределы и причины их изменений

В пределах геотермической зоны температура постоянна во времени и растет с глубиной. Вертикальный профиль θ определяется распределением внутренних источников тепла. Если принять, что основной источник тепла - распад радиоактивных элементов и учесть, что наибольшая концентрация этих элементов отмечается до глубины 300 км, то можно сделать вывод, что наибольшая изменчивость температуры пород происходит до этой глубины.

Вертикальный профиль θ принято характеризовать такими параметрами как геотермический градиент (g_г) и геотермическая ступень (g_г¢), которые показывают на сколько градусов повышается температура при углублении в недра Земли на каждые 100 м (g_г) или расстояние (в метрах), на которое надо углубиться, чтобы Q повысиласьна 1 ^оС (g_г¢). Их значения зависят от теплопроводности горных пород, их химического состава, геологических и гидрогеологических условий, расстояния от вулканических очагов, концентрации радиоактивных элементов.

Значения g_г изменяются от 0 до 25 или даже 30 – 40 ^оС. Примерно одинаковые величины g_г отмечаются в Южной Австралии и в Архангельске, в то же время g_г в С-Петербурге – 5,1 ^оС, а в Москве – 2,6 ^оС. На Камчатке на глубине 400 – 500 м Q = 150 – 200 ^оС, а в Восточной Сибири (р.Вилюй) Q = 3,6 ^оС на глубине 1800 м.

Среднее значение g_г для осадочных пород – 3 ^оС, что соответствует значению g_г¢ = 33 м/ ^оС. Приведенные характерные значения g_г и g_г¢ отмечаются до глубины 15 – 20 км. Глубже – рост θ замедляется в соответствии с уменьшением содержания радиоактивных элементов. Большие различия имеются в вертикальном профиле температур для континентов и океанов. Так, на глубинах 40 и 50 км в пределах континентов отмечены температуры 650 и 700 ^оС, соответственно; на тех же глубинах для океанов значения θ достигают 850 и 1100 ^оС. На глубине 100 км на континентах θ достигает 1100 – 1300 ^оС. Приведенные цифры получены по температуре базальтовых лав и данным об электропроводности горных пород, которая зависит от их температуры.

На больших глубинах рост температуры замедляется. Ее изменение определяют по выделению тепла при адиабатическом сжатии вещества. Существуют несколько моделей поля температуры земных недр. По одной из них на глубине 400 км θ повышается до 1400 – 1700 ^оС, на глубине 1800 км θ = 1800 ^оС; на глубине 2900 км θ = 2200 - 4000 ^оС; экстраполяция последних значений до глубин 5000 – 6000 км дает θ, равную 5000 ^оС.

Влагопроницаемость - способность текстильных материалов проводить влагу из среды с повышенной влажностью в среду с пониженной влажностью является их важным гигиеническим свойством. Благодаря этому свойству обеспечивается вывод излишков парообразной и капельно-жидкостной влаги из пододежного слоя или изоляция тела человека от воздействия внешней влаги (атмосферные осадки, гидроизоляционная одежда и т.п.).

Процесс прохождения влаги через текстильный материал — сложный многоступенчатый процесс. Он складывается из диффузии влаги через поры в структуре материала и прохождения влаги путем ее сорбции и десорбции волокнами материала. В процессе влагопрохождения можно выделить три характерных периода:

В первый период происходят диффузия влаги по толщине материала и интенсивная сорбция влаги гидрофильными волокнами, протекает процесс влагопоглощения.

Во втором периоде происходит процесс диффузии влаги через материал и одновременно продолжается процесс дальнейшей сорбции влаги волокнами; при этом Наблюдается некоторое уменьшение диаметров капилляров из-за набухания волокон.

Третий период характеризуется наступлением динамического равновесия, при котором процессы сорбции и десорбции водяных паров уравновешены и протекает процесс диффузии влаги через поры.

Влагопроводность материала существенно зависит от сорбционных свойств волокон и нитей, составляющих материал, и пористости структуры материала. Установлено, что процесс влагопрохождения у гидрофильных и гидрофобных материалов неодинаков, гидрофильные материалы активно поглощают влагу и таким образом как бы увеличивают поверхность испарения, что практически не характерно для гидрофобных материалов. Наступление динамического равновесия у гидрофильных материалов требует значительного времени, а у гидрофобных происходит очень быстро.

В зависимости от плотности структуры материала преобладает тот или иной способ прохождения влаги. В материалах плотной структуры (с поверхностным заполнением более 85%) преобладает способ проникновения влаги путем ее сорбции-десорбции волокнами материала, поэтому влагопроницаемость таких материалов зависит главным образом от сорбционных свойств волокон, их способности поглощать влагу.

В материалах с поверхностным заполнением менее 85 но более 30% влага проходит, как правило, через поры материала, и влагопроницаемость этих материалов в меньшей степени зависит от гигроскопичности волокон, но зависит от структурных параметров материала (плотности, вида переплетения, толщины нитей и т.п.).

При заполнении по массе менее 30% способность тканей пропускать влагу существенно не зависит от гидрофильности волокон и нитей, так как влага проходит через поры материала.

На влагопроводность материала оказывает влияние движение воздуха. При малых скоростях воздуха преобладает процесс прохождения влаги путем сорбции-десорбции. С увеличением скорости движения воздуха проявляется более активно процесс диффузии влаги через поры. При скорости воздуха 3-10 м/с наблюдается тесная корреляционная связь между показателями воздухо- и влагопроницаемости.

Способность текстильных материалов пропускать пары влаги называется паропроницаемостъю.

Коэффициент паропроницаемости B_h, г/(м²-ч), показывает, какое количество водяных паров проходит через единицу площади материала в единицу времени:

B_h = A/(S · τ),

где А — масса водяных паров, прошедших через пробу материала, г;

S — площадь пробы материала, м²;

τ — продолжительность испытания, ч.

Коэффициент паропроницаемости зависит от величины воздушной прослойки h — расстояния от поверхности материала до воды, мм; с ее уменьшением коэффициент B_h увеличивается. Поэтому в обозначении коэффициента паропроницаемости всегда указывается величина h, при которой проводились испытания. Величина воздушной прослойки при проведении испытаний должна быть минимальной, так как сопротивление прохождению паров влаги складывается из сопротивления слоя воздуха и сопротивления самого материала.

Увеличение перепада температур воды и воздуха и уменьшение относительной влажности воздуха вызывают значительное повышение паропроницаемости. Проведение испытаний при температуре воды 35-36°С приближает условия испытания к условиям эксплуатации одежды, так как эта температура соответствует температуре тела человека.

Относительная паропроницаемость В₀, %, — отношение массы паров влаги А, испарившихся через испытываемый материал, к массе паров влаги В, испарившихся с открытой поверхности воды, находившейся в тех же условиях испытания:

В₀ = 100 А/В.

Для тканей, по данным Н.А.Архангельского, относительная паропроницаемость 20 - 50%.

Сопротивление паропроницаемости — характеристика, обратная проницаемости, показывает, какое сопротивление оказывает материал прохождению через него паров влаги.

Сопротивление выражается толщиной, мм, неподвижного слоя воздуха, обладающего одинаковым сопротивлением с испытываемым материалом.

Сопротивление паропроницаемости зависит от характера расположения волокон и нитей в структуре материала, от его толщины и плотности, вида волокна. Сопротивление паропроницаемости может быть рассчитано по формуле

R= 100 / (100 - E_m) [(0,9 + 0,34 E_m) δ] + 0,5

где E_m — заполнение ткани по массе, %;

δ — толщина материала, мм;

0,5 — коэффициент внешнего сопротивления ткани, которое определяется характером расположения волокон и нитей на ее поверхности.

И.А. Димитриева предложила объединить ткани в четыре группы в зависимости от их сопротивления паропроницаемости (табл. 16).

Таблица 16

Группирование тканей в зависимости от их сопротивления проникновению водяных паров

Группа ткани	Ткани	Сопротивление паропроницаемости, мм
	Легкие тонкие ткани из синтетических, вискозных волокон, натурального шелка	До 1
	Сравнительно плотные вискозные ткани, ткани из капроновых комплексных нитей, смешанной пряжи (капрон с шелком)	1-2,5
	Полушерстяные ткани для верхней зимней одежды	2,5-3,5
	Специальные ткани, парусина	Более 3,5

Дата добавления: 2014-01-07