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影響隔熱材料導熱係數的主要因素

2019-11-04 17:47:01

一、材料類型

隔熱材料(絕熱材料)類型不同,導熱係數不同。隔熱材料的物質構成不同,其物理熱性能也就不同;隔熱機理存有區別,其導熱性能或導熱係數也就各有差異。

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即使對於同一物質構成的隔熱材料,內部結構不同,或生產的控製工藝不同,導熱係數的差別有時也很大。對於孔隙率較低的固體隔熱材料,結晶結構的導熱係數較大,微晶體結構的次之,玻璃體結構的最小。但對於孔隙率高的隔熱材料,由於氣體(空氣)對導熱係數的影響起主要作用,固體部分無論是晶態結構還是玻璃態結構,對導熱係數的影響都不大。

二、工作溫度

溫度對各類絕熱材料導熱係數均有直接影響,溫度提高,材料導熱係數上升。因為溫度升高時,材料固體分子的熱運動增強,同時材料孔隙中空氣的導熱和孔壁間的輻射作用也有所增加。但這種影響,在溫度為0-50℃範圍內並不顯著,隻有對處於高溫或負溫下的材料,才要考慮溫度的影響。

三、含濕比率

絕大多數的保溫絕熱材料都具有多孔結構,容易吸濕。材料吸濕受潮後,其導熱係數增大。當含濕率大於5%-10%時,導熱係數的增大在多孔材料中表現得最為明顯。

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這是由於當材料的孔隙中有了水分(包括水蒸氣)後,孔隙中蒸汽的擴散和水分子的運動將起主要傳熱作用,而水的導熱係數比空氣的導熱係數大20倍左右,故引起其有效導熱係數的明顯升高。如果孔隙中的水結成了冰,冰的導熱係數更大,其結果使材料的導熱係數更加增大。所以,非憎水型隔熱材料在應用時必須注意防水避潮。

四、孔隙特征

在孔隙率相同的條件下,孔隙尺寸越大,導熱係數越大;互相連通型的孔隙比封閉型孔隙的導熱係數高,封閉孔隙率越高,則導熱係數越低。

五、容重大小

容重(或比重、密度)是材料氣孔率的直接反映,由於氣相的導熱係數通常均小於固相導熱係數,所以保溫隔熱材料往往都具有很高的氣孔率,也即具有較小的容重。一般情況下,增大氣孔率或減少容重都將導致導熱係數的下降。

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但對於表觀密度很小的材料,特別是纖維狀材料,當其表觀密度低於某一極限值時,導熱係數反而會增大,這是由於孔隙率增大時互相連通的孔隙大大增多,從而使對流作用得以加強。因此這類材料存在一個較佳表觀密度,即在這個表觀密度時導熱係數最小。

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