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隔热耐火材料导热性能的影响因素

文章编辑:耐火材料 发表时间:2020-08-10 浏览次数:

        热量传递的方式有三种:热传导Q1、对流传热Q2以及辐射传热Q3,如图1所示。其中热传导是指相互接触的物 体通过自由电子、分子、原子等微观粒子的热运动来进行热量传递对流传热是指流体间相对位移,引起冷热流体间相 互渗透达到热量传递,辐射传热是指物体自身温度向外发射电磁波或光子来传递热量。



                                                                  (高铝隔热砖)


        隔热材料的物相通常是由固相和气相组成,所以其隔热机理与相组成有着密切的联系。热能是由温度高的面传导 给温度低的面,首先只有固相传导,当热能从固相中的孔隙穿过时,粘土砖就出现了固相传导和气相传导两种方式,因此固 相传导的路线长度延长;其次跟热辐射有关,在温度较低时,热辐射对隔热作用的影响微乎其微,即可忽略不计。当 温度较高时,热能的传导就会被辐射影响,从而起到了隔热的作用。


                                                    图1  隔热耐火材料中的热传递


        通常隔热材料是多相材料,各物相具有自身独特的结构,所以隔热材料的导热系数受到物相的组成、含量、内部 结构等诸多因素的影响。因此隔热机理和影响其隔热效果的原因较多,隔热材料的导热系数与材料的体积密度、气孔率、物相组成等的相互影响。

        (1)气孔尺寸:

        气孔数量和孔径大小一般两者是同时呈现,在保持气孔总量不变的前提下,减小孔径可使气孔数量增大,从而减 小材料的导热系数;当气孔数量增多时,隔热材料的比表面积就会增大,辐射传导率减小。

        (2)体积密度:

        固体的热导率高于气体的热导率,体积密度的减小意味着材料中气相增多,所以热导率下降。然而当体积密度过 低时,材料中的气相传热的作用就会增强,热导率就会升高。所以欲使隔热材料具有优良的保温隔热性能,并非体积 密度越低越好,在特定温度下,每种材料都会有一个适宜的导热系数。

        (3)材料组分:

        隔热材料的发射率与材质、温度及颗粒大小有关,因此在隔热材料配比中可以适当提高或加入Al2O3、MgO、C aO、ZnO等发射率小的组分,同时避免Fe、Ni、Cr等过渡元素氧化物的掺入。


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