2022-10-08 阅读次数:5132次
10月8日寒露,北京制冷学会带领大家了解为何被子晒一晒,可以变暖和。
一场秋雨一场寒,最近,北京市断崖式降温,让许多人直呼“受不了”,拿出了冬天专属的厚被子。在裹紧我们的被子之前,为了让被窝更加暖和,大家都会先把被子拿出来晒一晒,还要对棉被进行一番“拍打”,那么晒被子背后的原理是什么呢?
热量的传递有三种方式:热传导(导热)、热对流和热辐射。热传导是指物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递;热对流是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移,冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程;热辐射是指物体因为热的原因而发出辐射能的现象[1]。
图1 导热过程
以棉絮填充的被子可以看作是一种多孔介质[4],棉被经过晾晒以后,可使棉絮发生膨胀,棉絮空隙里便进入了更多的空气,空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热[3],其中导热过程根据傅里叶定律进行计算:
由公式可以看出,传热量是与导热系数相关,导热系数越小,保温效果就越好,由于空气的导热系数较小,因此晒过的被子就会有更好的保温性能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入,因而效果更明显。
此外,在多孔材料的组成固定之后,其导热系数主要随着温度、容重和含水率的变化而变化,其中对其影响最大的是含水率[2]。长时间不用的被子还可能吸湿受潮,也就是棉花的空隙中有了水分(包括水蒸气),而水的导热系数为空气的20倍左右[5],因此,受潮的被子导热系数增大,被窝里的热量更容易散失到周围环境中,保温性能下降,盖上后人体感觉更冷。
图2 单层棉被示意图
所以在冬天,被子在拿出来使用前一定要记得晒一晒,既能杀菌消毒,还能更暖和。寒冷的冬夜躺在温暖的被窝里,幸福感满满!
[1] 杨世铭, 陶文铨. 传热学 [M].第4版. 北京:高等教育出版社, 2006
[2] 刘晓燕, 郑春媛, 黄彩凤. 多孔材料导热系数影响因素分析[J]. 低温建筑技术, 2009,31(09):121-122.
[3] 崔鹏. 高蓬松纤维集合体保温性检测机理与应用[D]. 东华大学, 2011.
[4] 黄敏华, 郝小礼, 张开通等. 睡眠过程中不同被子组合的热阻[J]. 湖南科技大学学报(自然科学版), 2020, 35(04):32-37.
[5] 黄坤. 多孔介质等效导热系数预测方法研究[D]. 大连理工大学, 2021.
撰稿人:北京市煤气热力工程设计院有限公司科研管理部、道石研究院院长、高级工程师吴荣(北京市科协2021-2023年度青年人才托举工程被托举人)