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8個影響陶瓷纖維板導熱系數的因素

點擊次數:   更新時間:23/11/29 17:02:11     來源:www.478tv.com關閉分    享:
    陶瓷纖維板的導熱系數是其本身的物理屬性,表征了其對熱量的傳遞能力,導熱系數越小,越不容易傳熱,也就是說其保溫節能效果越好。
  熱量的傳遞有三種方式:固體傳導傳熱,氣體或液體的對流傳熱,以及輻耐傳熱。陶瓷纖維板的導熱系數是陶瓷纖維板中固態纖維內部及纖維接觸部位的傳導傳熱、氣孔中空氣對流傳熱及由固態纖維等構成的氣孔壁之間的輻耐傳熱這三種傳熱效果的總和,故又稱其為當量導熱系數或表觀導熱系數。
  陶瓷纖維板導熱系數主要取決于其使用溫度、氣孔率與氣孔結構及性質、體積密度、渣球含量、纖維直徑、纖維濕度、使用氣氛、纖維方向。下面對以上8個影響陶瓷纖維板導熱系數的因素進行簡要分析。
  (1)使用溫度
  一般陶瓷纖維板的導熱系數隨溫度升高而較大。其原因是孔壁間輻耐傳熱、孔隙中空氣對流傳熱、固態纖維內部及纖維接觸部位的導熱均因溫度升高及氣體、固體分子熱運動增強而成比例的較大,當溫度升至800℃以上,陶瓷纖維板內是以輻耐傳熱為主,并且溫度越高,輻耐傳熱量所占的比例越大。
  (2)氣孔率與氣孔結構及性質
  氣孔率系指陶瓷纖維板中的氣孔體積與陶瓷纖維板總體積之比,以百分率表示。陶瓷纖維板的氣孔中充滿了空氣,常溫下空氣導熱系數僅有0.025w/(m.k),遠低于陶瓷纖維固體的傳導傳熱。陶瓷纖維板系由固態纖維等固體和空氣組成的混合結構,氣孔率高達百分之80以上,大量低導熱率空氣充滿于氣孔中,并破壞了固態分子的連續網絡結構,從而獲得優良的絕熱性能。上述分析表明,陶瓷纖維板的保溫節能功能主要就是利用氣孔中空氣的絕熱作用。
  氣孔結構及性質主要影響到陶瓷纖維板中空氣的對流傳熱,氣孔孔徑越大,相應陶瓷纖維板體積密度越小,而氣孔中的空氣對流傳熱越大,且陶瓷纖維板導熱系數值隨溫度升高的影響越大。陶瓷纖維板內部的氣孔有連續氣孔(開口)、半連續氣孔(有開有閉)及孤立狀氣孔(閉口)等三種形態,以孤立狀氣孔(閉口)結構的導熱系數較小。
  (3)體積密度
  陶瓷纖維板體積密度系指陶瓷纖維的重量與其體積之比,經過研究,陶瓷纖維的導熱系數與密度的關系具有一定的規律。
  (4)渣球含量
  渣球是高溫熔融液在纖維化過程中沒能成纖的球狀粒子。渣球含量系指耐火陶瓷纖維及制品中非纖維化物在通過75微米標準篩孔后,篩余量占試樣總量的百分率。隨著渣球含量的提高,將導致固態纖維量減少,纖維自身密度降低,因此,將導致纖維制品導熱系數的提高,劣化纖維制品的絕熱性能,并使纖維制品強度、彈性降低。渣球含量對纖維制品導熱系數的影響隨溫度升高而較大。
  (5)陶瓷纖維板直徑
  陶瓷纖維板密度相同時,纖維直徑愈細,氣孔尺寸愈小,對傳熱的阻尼作用愈大;其次,纖維愈細,纖維總長度愈長,則熱傳導的阻尼增加,因此,導熱系數降低。另一方面,陶瓷纖維直徑愈細,則制品加熱線收縮愈大,耐熱性指標下降。為獲得較佳綜合技術性能,纖維應有一個合適細度(直徑),一般以24微米為宜。
  (6)陶瓷纖維板纖維濕度
  0℃時水的導熱系數為0.522w/(m.k),比同條件下空氣的導熱系數0.0247w/(m.k)大20倍以上,因此,纖維濕度或含水率較大,結果必然使纖維制品的導熱系數較大。如纖維中氣孔內水凍結成冰,陶瓷纖維板因為同條件下冰的導熱系數為2.32w/(m.k),接近同條件下空氣導熱系數的100倍。為此,對管道絕熱工程,須對管道絕熱材料的濕度控制在低含量,同時在管道的外保護層材料和結構上都應有相應的嚴格防潮要求,以保證纖維絕熱結構的絕熱性能。
  (7)使用氣氛
  通常陶瓷纖維制品是在大氣環境下使用,存在于氣孔中的氣體是空氣。因此,氣相在陶瓷纖維制品中所起的作用實際上也就是空氣的絕熱作用。但在有些情況下,陶瓷纖維制品在真空、保護氣氛或要求控制氣氛的各種條件下使用,如采用氫氣、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物及惰性氣體等氣氛,此時陶瓷纖維的導熱系數值就發生了改變。氣體的導熱系數與氣體的組成和結構有關,一般來說,氣體的分子量愈小,結構愈簡單,其導熱系數也就愈大。陶瓷纖維制品使用在A氣體中的導熱系數值。
  (8)纖維方向
  在材質和體積密度相同時,熱流方向與纖維垂直時的導熱系數小于熱流方向與纖維平行時的導熱系數。一般層鋪結構的熱流方向與纖維方向接近垂直,纖維制品的導熱系數較小;而疊砌結構的熱流方向與纖維方向接近平行,纖維制品的導熱系數較大。 陶瓷纖維板材質和體積密度相同條件下,疊砌結構纖維制品的導熱系數比層鋪結構纖維制品的導熱系數提高百分之20。
陶瓷纖維板
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