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                    保溫隔熱耐火材料的保溫機理與影響因素

                    添加時間:2017年8月1日  瀏覽次數:

                        熱能傳遞的方式有對流、傳導和輻射以及他們之間的相互作用。因為保溫隔熱耐火材料由氣體和固體兩相組成,所以熱量也就在相內及相界面來傳遞。保溫隔熱耐火材料的保溫效果關鍵在于它的組織結構,即使在1500℃的溫度下,固相傳導依然是主要的熱量傳遞方式。故相對于致密耐火材料而言,保溫隔熱材料的多孔結構可以被看做是氣相隔離了固相,由固相傳導變成了氣相傳導,從而降低了導熱系數。

                    保溫隔熱耐火材料

                        當熱量從高溫面傳遞時,首先進行的是固相熱傳導,遇到氣孔后,傳熱路線增加一條:通過氣孔內的氣體對流傳熱,另一條仍通過固相傳遞,但是傳熱方向已經發生了變化,總熱傳導路線延長。此外,熱量還可通過輻射進行能量傳遞,雖然這部分能量在低溫時很小,可忽略不計,但輻射能與溫度的三次方成正比,高溫時輻射傳熱作用非常顯著。

                        保溫隔熱耐火材料的熱導率即與材料的化學礦物組成、結晶狀態有關,也與各相的分布、含量、排列有關。保溫隔熱耐火材料的氣孔尺寸、材料組份以及體積密度這三個因素對保溫隔熱效果具有重要影響。

                        1、氣孔的影響。

                        保溫隔熱耐火材料的氣孔率恒定時,導熱系數主要取決于材料內部氣孔形狀、氣孔尺寸及相互之間的連通情況。隨著氣孔尺寸變小,材料的隔熱性能提高。氣孔尺寸變小意味著氣孔數量增多,一方面,氣孔尺寸變小降低了空氣對流的幅度,對流傳熱的效率隨之降低;另一方面,氣孔數量增多會使材料內孔壁總表面積變大,固體反射面增加,從而導致輻射傳熱的效率降低。因此,當氣孔率恒定時,氣孔尺寸減小會降低材料的導熱系數。

                        2、材料組份的影響。

                        熱輻射導熱系數與物體的熱發射率成正比,發射率越小,保溫隔熱效果就越好。氧化物的熱發射率與顆粒粒徑、溫度及組成有關,提高隔熱制品Al2O3、ZnO、MgO、CaO的含量有利于降低其熱發射率,而添加少量的過渡元素氧化物能明顯提高材料的熱發射率。因此,保溫隔熱材料中盡量不要混入Fe、Cr等過渡元素。此外,減小原料的顆粒粒徑也有助于減小材料熱發射率。

                        3、體積密度的影響。

                        由于固體導熱系數高于靜止空氣,因此常溫下保溫隔熱耐火材料的導熱系數隨著單位體積內固體物質含量的減少而降低,即體積密度越小,導熱系數越低。在保溫隔熱耐火材料常見的氣孔尺寸范圍內,隨著體積密度減小,氣孔數量增多,氣孔平均尺寸增大,固體總界面減少,這些都會加劇氣孔內部空氣的輻射傳熱。因此,要想使某種保溫隔熱耐火材料具有最低的導熱系數,不是體積密度越小越好,而應該對應某一特定的使用溫度,在該溫度下一個使材料導熱系數最低的最佳的體積密度。

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