全热交换机能材料的性能试验

全热交换机能材料的性能试验研究摘要：参照JIS标准的有关评价标准，从材料的透湿性、透气度、阻燃性方面对15种静止式全热交换机能材料的性能进行评价，并对影响性能的有关因素进行了分析研究，提出了提高性能的研发方向。关键字：透湿性透气度阻燃性透湿剂1前言机能材料是全热交换器的主体，静止式全热交换器的性能主要取决于其机能材料的性能，随着全热交换器的愈来愈普及，机能材料的性能研究也就显得尤为重要。参照日本JIS标准，目前对机能材料的性能评价主要包括材料的传热性能、透湿性能、透气度、阻燃性能这几个方面。本文通过对目前国内外开发的15种机能材料的性能试验结果进行分析研究,分别从材料的透湿性、透气度及阻燃性方面对其性能进行了评价比较，并指出了影响机能材料性能的有关因素及其研究开发的方向。2性能的评价标准参照JIS标准，具体如下：2.1透湿性参照JISZ0208标准,通过测定一定时间内通过单位面积特定试纸的水蒸气量来评价，被测试纸一侧是指定吸湿剂，另一侧为湿空气（本试验中湿空气的状态为23℃，50％RH），并确保一侧的湿空气以0.5－2.5m/s的速度循环，每隔24小时测一次吸湿剂的质量，当连续两次所测的质量差△m<5mg时实验中止。用24小时内透过单位面积试纸的水蒸气量来评价的透湿度计算式为:透湿度(g/.24h)=；(1)式中，s为透湿面积(c)；t为从实验开始到实验中止所花的时间(h)；m为从实验开始到实验中止吸湿剂所增加的质量(mg)。2.2透气度参照JISP8117标准,透气度的评价方法分ISO透气度法和透气抵抗度法(Gurleymethod)两种。本试验采用的是透气抵抗度法，即利用垂直内筒的自重向下压缩空气，在一定条件下考察100ml空气完全通过面积为642mm的指定试验片的时间，P′=t；(2)式中，P′为透气抵抗度(s)；t为100ml空气通过的时间(s)。2.3阻燃性能参照JISZ2150标准,取形状为30×20cm的试验体，按照试验要求作一定的处理，在指定条件下进行加热,然后根据其残留物的特性，分为抗燃1级、2级、3级。如表1。其中，炭化长度表示试验体的加热面上炭化部分的最大距离；残炎表示试验体在停止加热后保持有焰的状态；无炎燃烧是指试验体在停止加热后保持无火焰的燃烧状态。表1种类炭化长度残炎无炎燃烧抗燃1级5cm以下无1分钟后停止抗燃2级10cm以下5秒以下1分钟后停止抗燃3级15cm以下5秒以下1分钟后停止3试验概要参照上述的JIS评价标准，分别测试了材料的透湿性、透气度及阻燃性，并考虑了厚度、PVA、透湿剂对材料性能的影响。试验的15种机能材料如表2所示。表2测试对象ER-01AER-01CER-03AER-03CER-05AER-05CZ-T5Z-T9C-JC-B1C-B2C-S1C-S2C-S15C-S184性能分析将试验的15种机能材料分为ER、Z、C三类，性能的测试结果比较如下。4.1厚度的比较试验的15种机能材料中ER类试纸是一种新开发的无孔类薄型试纸，其他类试纸为普通有孔试纸，以ER-01A和C-S15为例。其中ER类和Z类试纸的平均厚度仅为48μm,而C类试纸平均厚度为118μm。4.2透湿性能的比较参照JISZ0208标准，所测得的各类机能材料的透湿度如图1所示，各类材料透湿性相差不大，其中C类材料的透湿性能相对较好，这可能与C类试纸均使用了透湿剂有关。图4透湿性的比较4.3透气度的比较参照JISP8117标准，所测得的各类机能材料的透气度如图2所示，各类材料的透气度相差较大，其中ER类材料的透气度小，而Z类和C类材料的透气度较大，漏气现象较为严重，这可能与材料的结构有关，从图1和图2的比较就可以看出，ER类材料由于为无孔纸，其结构细密从而透气度低。图5透气度的比较4.4阻燃性能的比较参照JISZ2150标准，各类材料的阻燃性能测试结果如图3所示，可以看出，ER类和Z类纸基本为抗燃材料，而C类纸基本为易燃材料，未考虑阻燃对策。图6阻燃性的比较5性能影响因素分析5.1透湿剂透湿剂的使用是用来提高机能材料的透湿度，目前使用的透湿剂主要有LiCl和CaCl两种，将ER类和Z类材料中使用透湿剂和未使用透湿剂试纸的透湿性进行比较。可以看出，同类型的试纸中，使用了透湿剂会导致透湿性显著提高。5.2PVAPVA主要用来降低材料的透气度。其中ER类材料透气度很低，并未添加PVA。C类材料中仅C-J、C-S15、C-S18使用了PVA，比较结果如图8所示，其中C-S15和C-S18由于自身漏气现象非常严重，因而即使使用了PVA也未取得良好的效果，C-J的防漏性能稍好，可能还是与其自身的组织结构有关。图8PVA的使用5.3厚度厚度对材料的性能也具有一定的影响，通常材料的透湿性会随厚度的增加而降低，以ER类的A型和C类的B型和S型为例，如图9所示，在其他影响因素相同的情况下，厚度的增加会使得透湿性降低。材料的漏气度通常会随厚度的增加而增加，在本试验中，由于ER类试纸漏气度很低，而C类试纸漏气度过高，因而不能看出厚度对透气度的影响。图9厚度对透湿性的影响6结论6.1材料的选用对全热交换器的性能影响很大，其性能好坏直接影响全热交换器的经济性。6.2透湿剂的使用可以显著提高材料的透湿性能。6.3C类材料漏气现象严重，基本为可燃材料，未施行阻燃和防漏对策，需引起关注。6.4ER类材料性能良好，尤其防漏气性能突出，值得推广。6.5厚度对材料的性能有一定影响，提倡开发无孔类薄型材料以提高全热交换器的性能，但薄型材料加工性较差，需考虑适当的工艺参考文献[1]JA