- NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT TỪ XƠ SỢI VÔ CƠ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI –2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT TỪ XƠ SỢI VÔ CƠ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. - LÊ PHÚC BÌNH HÀ NỘI – 2015 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin trân trọng cảm ơn đến quý thầy cô trong Viện dệt may - Da giầy và Thời trang lời cảm ơn sâu sắc. - Xin bày tỏ lòng cảm ơn đến các anh chị phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng - Bureau Veritas Consumer Products Services Việt Nam và các thầy cô phòng thí nghiệm công nghệ vật liệu - ĐH Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thí nghiệm để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn. - Học viên Nguyễn Thị Phương Hoà LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và tính chất cơ lý của một số vật liệu cách nhiệt từ xơ sợi vô cơ” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của TS. - Các số liệu trong luận văn là số liệu trung thực được thực hiện tại phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng - Bureau Veritas Consumer Products Services Việt Nam và phòng thí nghiệm công nghệ vật liệu - ĐH Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh. - TP.Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Phương Hòa LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa. - 6 1.1 Khái niệm chung về truyền nhiệt và cách nhiệt. - 10 1.1.2 Cách nhiệt. - 11 1.1.2.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tính cách nhiệt. - 11 1.2 Vật liệu cách nhiệt. - 11 1.2.2 Phân loại vật liệu cách nhiệt. - 18 1.2.3 Các tính chất chủ yếu của vật liệu cách nhiệt. - 19 1.2.3.1 Các tính chất nhiệt lý của vật liệu cách nhiệt. - 19 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B iv 1.2.3.2 Tính chất cơ, lý của vật liệu cách nhiệt. - 22 1.2.4 Một số loại sản phẩm cách nhiệt từ xơ. - 27 1.2.4.3 Xơ polyester cách nhiệt. - 33 1.2.5 Quá trình truyền nhiệt qua vật liệu cách nhiệt dạng xơ. - 40 1.2.5.1 Các hình thức truyền nhiệt qua vật liệu cách nhiệt dạng xơ. - 40 1.2.5.2 Tính toán độ dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt dạng xơ. - 43 1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến truyền nhiệt trong vật liệu cách nhiệt dạng xơ. - 66 2.6.1 Xác định các đặc điểm cấu tạo của vật liệu. - 66 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B v 2.6.2 Đo độ dày của tấm vật liệu. - 71 3.1.2 Đặc điểm liên kết các xơ trong tấm xơ thủy tinh cách nhiệt. - 78 3.3 Mối quan hệ giữa hệ số dẫn nhiệt và cách nhiệt với khối lượng thể tích của tấm xơ thủy tinh. - 88 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B vi DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Vật liệu cách nhiệt dạng tấm được sử dụng trong xây dựng. - 3 Hình 1.2: Thị trường vật liệu cách nhiệt. - 4 Hình 1.3: Dẫn nhiệt xảy ra trên vật liệu khi có chênh lệch nhiệt độ. - 8 Hình 1.5: Vật liệu cách nhiệt dạng ống, tấm. - 15 Hình 1.6: Vật liệu cách nhiệt dạng rời. - 16 Hình 1.7: Vật liệu cách nhiệt dạng cuộn. - 16 Hình 1.8: Sơ đồ phân loại vật liệu cách nhiệt theo nguyên liệu. - 17 Hình 1.9: Truyền nhiệt giữa 2 vách sử dụng vật liệu cách nhiệt ở giữa. - 27 Hình 1.12: Xơ polyester cách nhiệt. - 30 Hình 1.14: Tấm panel cách nhiệt. - 32 Hình 1.15: Tấm xơ dừa. - 33 Hình 1.16: Xơ thủy tinh dạng cuộn. - 34 Hình 1.17: Xơ thủy tinh dạng ống. - 34 Hình 1.18: Xơ thủy tinh dạng tấm. - 35 Hình 1.19: Quá trình sản xuất tấm xơ thủy tinh cách nhiệt. - 41 Hình 1.21: Các phương thức truyền nhiệt qua vật liệu cách nhiệt dạng xơ. - 42 Hình 1.22: Quan hệ giữa độ rỗng và độ dẫn nhiệt. - 47 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B vii Hình 1.23: Ảnh hưởng của độ rỗng và hệ số truyền nhiệt của tấm xơ thủy tinh cách nhiệt. - 48 Hình 1.24: Mối tương quan giữa khối lượng riêng và độ dẫn nhiệt với vật liệu là bã mía. - 50 Hình 1.26: Ảnh hưởng nhiệt độ đối với hệ số dẫn nhiệt. - 51 Hình 1.27: Mối quan hệ nhiệt độ, thành phần vật liệu và hệ số dẫn nhiệt. - 51 Hình 1.28: Mối quan hệ độ ẩm, thành phần vật liệu và hệ số dẫn nhiệt. - 52 Hình 1.29: Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ dẫn nhiệt. - 52 Hình 1.30: Mối quan hệ giữa nhiệt độ, khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt. - 53 Hình 1.31: Quan hệ giữa độ dẫn nhiệt và đường kính xơ. - 54 Hình 1.32: Ảnh hưởng của khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt. - 55 Hình 1.33: Quan hệ khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt với xơ gai. - 56 Hình 1.34: Mô hình thể hiện sự phân bố xơ trong vật liệu. - 59 Hình 2.1: Các thiết bị thí nghiệm. - 65 Hình 2.2: Vị trí đo độ dày. - 66 Hình 2.3: Vị trí lấy mẫu thí nghiệm khối lượng thể tích. - 67 Hình 3.1: Cấu trúc phân bố trong tấm xơ thủy tinh. - 73 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B viii Hình 3.5: Ảnh SEM chụp tiết diện xơ. - 74 Hình 3.6: Biểu đồ quan hệ độ rỗng và khối lượng thể tích. - 78 Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt của tấm xơ thủy tinh. - 79 Hình 3.8: Quan hệ giữa khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt, hệ số cách nhiệt. - 80 Hình 3.9: Ảnh hưởng của độ rỗng đến hệ số dẫn nhiệt của tấm xơ thủy tinh cách nhiệt. - 83 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B ix DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tính chất của một số vật liệu cách nhiệt. - 12 Bảng 1.2: Phân loại vật liệu cách nhiệt theo độ dẫn nhiệt. - 18 Bảng 2.1: Thông số mẫu vật liệu thí nghiệm. - 78 Bảng 3.6: Hệ số dẫn nhiệt và cách nhiệt của tấm xơ thủy tinh. - 79 LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 1 MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài: Từ thời xa xưa, lúc bắt đầu nền văn minh, con người đã nhận ra nhu cầu cách nhiệt. - Lúc đó, vật liệu làm quần áo cho con người là len và da của động vật. - Họ đã xây dựng những ngôi nhà bằng gỗ, đá, đất…và các vật liệu khác để bảo vệ và tránh cái nóng của mùa hè, cái lạnh của mùa đông. - Một số loại vật liệu cách nhiệt mà con người đã sử dụng như xơ sợi amiăng, vật liệu có 85% là magie…. - Vì thế các vật liệu khác đã được đưa vào sử dụng thay thế cho amiăng với công dụng làm vật liệu cách nhiệt đó là vật liệu từ xơ sợi thiên nhiên. - Sử dụng vật liệu cách nhiệt mang lại nhiều lợi ích [64. - Tiết kiệm năng lượng: Cách nhiệt có thể được sử dụng trong tất cả các phần của hệ xây dựng bao gồm cả xây dựng mái nhà, trần, vách ngăn, tường bên ngoài, mặt tiền thông thoáng. - Sử dụng vật liệu cách nhiệt để cải thiện hiệu suất năng lượng của tòa nhà và tiết kiệm năng lượng. - Với giá năng lượng liên tục tăng, các nhà đầu tư xây dựng và tất cả các chủ sở hữu nhà, những người nhìn xa trông rộng họ sẵn sàng bỏ ra với chi phí hợp lý nhưng các tòa nhà của họ vẫn đảm bảo hiệu quả cách nhiệt. - Điều khiển quá trình: Bằng cách giảm lượng nhiệt mất đi hoặc tăng lên, cách nhiệt có thể giúp duy trì nhiệt độ quá trình ở một giá trị xác định trước hoặc trong một phạm vi xác định trước. - Độ dày của vật liệu cách nhiệt phải đủ để hạn chế sự truyền nhiệt trong hệ LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 2 thống đang hoạt động hoặc hạn chế sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian trong hệ thống tĩnh. - Bảo vệ con người: Vật liệu cách nhiệt là một trong những phương tiện hiệu quả nhất để bảo vệ người lao động khỏi bị bỏng mức độ 2 và 3 khi da tiếp xúc với đường ống nóng hoặc thiết bị hoạt động ở nhiệt độ 136.4oF khoảng hơn 5 giây. - Vật liệu cách nhiệt làm giảm nhiệt độ bề mặt của đường ống hoặc thiết bị đến một mức độ an toàn hơn, dẫn đến gia tăng mức độ an toàn lao động và tránh thời gian ngưng làm việc của công nhân do chấn thương. - Phòng cháy chữa cháy: Trong trường hợp hỏa hoạn, sự lựa chọn vật liệu cách nhiệt có thể trở thành một vấn đề quan trọng nhằm giảm thiệt hại về tài sản, thương vong hay thiệt hại về môi trường. - Do tính chất của nguyên liệu được sử dụng, sản phẩm cách nhiệt có thể kết hợp với một một số vật liệu khác để nâng cao tính chống cháy của nó. - Việc sử dụng những vật liệu cách nhiệt không gây cháy sẽ nâng cao tính an toàn hơn rất nhiều so với việc không sử dụng chúng. - Trong thực tế, nó đã được mô tả như là chất gây ô nhiễm môi trường phổ biến nhất Vật liệu cách nhiệt có thể được sử dụng trong việc thiết kế các bộ phận lắp ráp có mức độ mất mát âm thanh khi truyền dẫn cao được lắp đặt giữa nguồn phát âm thanh và khu vực xung quanh. - Đôi khi, các vật cách nhiệt có khả năng hấp thụ âm thanh cao có thể được sử dụng bên cạnh nguồn phát tiếng ồn giúp làm giảm sự LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 3 tiếp xúc với tiếng ồn của các khu vực xung quanh nguồn phát ra tiếng ồn bằng cách hấp thụ và qua đó làm giảm tiếng ồn tác động đến các khu vực khác. - Giảm khí nhà kính: Cách nhiệt cho các hệ thống cơ khí giúp giảm lượng CO2, NOx và các chất khí gây hiệu ứng nhà kính phát thải ra môi trường bên ngoài bằng cách giảm lượng nhiên liệu cần tiêu thụ bởi hệ thống có mức tăng nhiệt và mất nhiệt thấp. - Sử dụng vật liệu cách nhiệt là một trong những giải pháp đơn giản để tiết kiệm năng lượng và giảm lượng khí thải CO2. - Với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Việt Nam, nếu vật liệu xây dựng không đảm bảo tốt các yếu tố: cách nhiệt, chống thấm dột, ẩm mốc, bền vững, khó bị hư hoại trước những tác động khắc nghiệt… thì trong quá trình vận hành các công trình xây dựng sẽ phải sử dụng thiết bị điều hòa, thông gió nhân tạo, có thể hiệu quả, xong tốn nhiều năng lượng. - Hình 1.1: Vật liệu cách nhiệt dạng tấm được sử dụng trong xây dựng. - Nguồn:http://www.sandwichpanel.asia/Products/Hidden-PU-Glass-Wool-Wall-Panel.html LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 4 Vật liệu cách nhiệt giúp cải thiện môi trường làm việc và sinh sống của con người. - Vì tầm quan trọng đó mà vật liệu cách nhiệt tiếp tục được nghiên cứu, sản xuất và phát triển. - Vật liệu cách nhiệt thời đầu có hiệu quả cách nhiệt thấp do nguyên liệu thô sơ và công đoạn chế biến đơn giản. - Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, vật liệu cách nhiệt ngày càng hoàn thiện và có hiệu quả cao. - Trong thị trường sử dụng vật liệu cách nhiệt, xơ vô cơ có nguồn gốc từ khoáng chất chiếm thị phần khá lớn hình 1.2. - Hình 1.2: Thị trường vật liệu cách nhiệt [17]. - Tuy nhiên trong các xơ vô cơ thì xơ thủy tinh được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt phổ biến hơn cả. - Các sản phẩm cách nhiệt từ xơ thủy tinh rất phong phú với các dạng tấm, cuộn, ống đúc…. - Hiện nay, các tấm xơ thủy tinh cách nhiệt được sử dụng ở thị trường Việt Nam chủ yếu là nhập khẩu. - Từ nhiều năm qua, cát trắng khai thác từ các địa phương này đã được xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới, để trở thành các loại pha lê cao cấp, kính float, sợi thuỷ tinh, linh kiện điện tử kỹ thuật cao...Với nguồn nguyên liệu cát như vậy, việc nghiên cứu và sản xuất tấm xơ thủy tinh cách nhiệt ở Việt Nam sẽ góp phần mang lại nhiều lợi ích kinh tế. - LUẬN VĂN CAO HỌC Ngành công nghệ vật liệu dệt may NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 5 Mục đích nghiên cứu Học viên đã lựa chọn đề tài:” Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và tính chất cơ lý của một số vật liệu cách nhiệt từ xơ sợi vô cơ”, nhằm tìm hiểu cấu tạo tấm vật liệu cách nhiệt làm từ xơ thủy tinh và nghiên cứu đặc tính cách nhiệt của nó đồng thời tìm ra các mối quan hệ giữa chúng. - Mẫu vật liệu để nghiên cứu là tấm xơ thủy tinh ký hiệu: Isoglass Glasswool blanket without foil, xuất xứ từ Trung Quốc, có khối lượng thể tích 32 kg/m3, kích thước dài×rộng×dày độ dày: 7500 x1200 x 50 mm
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt