La conductivitat tèrmica detauler de fibra ceràmicaés la suma dels tres efectes de transferència de calor de la transferència de calor de conducció dins de la fibra sòlida i la part de contacte de la fibra al tauler de fibra ceràmica, la transferència de calor per convecció d'aire als porus i la transferència de calor per radiació entre les parets dels porus compostes per fibres sòlides, etc. , per això també s'anomena conductivitat tèrmica equivalent o conductivitat tèrmica aparent. A continuació es fa una breu anàlisi dels 8 factors anteriors que afecten la conductivitat tèrmica del tauler de fibra ceràmica.
1. Temperatura d'ús
En general, la conductivitat tèrmica del tauler de fibra ceràmica augmenta amb l'augment de la temperatura. El motiu és que la transferència de calor per radiació entre les parets dels porus, la transferència de calor per convecció de l'aire als porus i la conducció de calor dins de la fibra sòlida i la part de contacte de la fibra augmenten proporcionalment a causa de l'augment de temperatura i el moviment tèrmic millorat. de gasos i molècules sòlides. Quan la temperatura augmenta per sobre dels 800 graus, el tauler de fibra ceràmica és principalment una transferència de calor per radiació, i com més alta sigui la temperatura, més gran serà la proporció de transferència de calor per radiació.
2. Porositat i estructura i propietats de porus
La porositat es refereix a la relació entre el volum de porus del tauler de fibra ceràmica i el volum total del tauler de fibra ceràmica, expressat com a percentatge. Els porus del tauler de fibra ceràmica s'omplen d'aire i la conductivitat tèrmica de l'aire a temperatura ambient és només de 0,025w/(mk), que és molt inferior a la transferència de calor per conducció del sòlid de fibra ceràmica. La placa de fibra ceràmica és una estructura mixta composta per fibres sòlides i aire, amb una porositat superior al 80%. Una gran quantitat d'aire de baixa conductivitat tèrmica s'omple als porus, destruint l'estructura de xarxa contínua de les molècules sòlides, obtenint així un excel·lent rendiment d'aïllament. L'anàlisi anterior mostra que la funció d'aïllament tèrmic i d'estalvi d'energia de la làmina de fibra ceràmica és principalment utilitzar l'efecte d'aïllament de l'aire als porus.
L'estructura dels porus i les propietats afecten principalment la transferència de calor convectiva de l'aire al tauler de fibra ceràmica. Com més gran sigui el diàmetre dels porus, menor serà la densitat de volum corresponent del tauler de fibra ceràmica, més gran serà la transferència de calor convectiva de l'aire als porus, i més gran serà la influència del valor de conductivitat tèrmica del tauler de fibra ceràmica amb l'augment de temperatura. Els porus dins del tauler de fibra ceràmica tenen tres formes: porus continus (oberts), porus semicontinus (oberts i tancats) i porus aïllats (tancats). La conductivitat tèrmica de l'estructura de porus aïllats (tancat) és la més petita.
3. Densitat de volum
① La conductivitat tèrmica de la fibra ceràmica disminueix amb l'augment de la densitat, però la disminució disminueix gradualment, de manera que quan la densitat supera un cert rang, la conductivitat tèrmica ja no disminueix i tendeix a augmentar.
② A diferents temperatures, hi ha una conductivitat tèrmica mínima i un valor de densitat mínim corresponent. La densitat corresponent a la conductivitat tèrmica mínima augmenta amb l'augment de la temperatura.
4. Contingut de boles d'escòria
Les boles d'escòria són partícules esfèriques que no es poden fibrar en el líquid fos a alta temperatura durant el procés de fibra. El contingut de la bola d'escòria es refereix al percentatge de matèria no fibrada a la fibra i els productes ceràmics refractaris després de passar pel forat de tamís estàndard de 75-micres, i el residu del tamís representa la quantitat total de la mostra. A mesura que augmenta el contingut de boles d'escòria, disminuirà la quantitat de fibres sòlides i disminuirà la densitat de les mateixes fibres. Per tant, la conductivitat tèrmica dels productes de fibra augmentarà, el rendiment d'aïllament tèrmic dels productes de fibra es deteriorarà i la resistència i elasticitat dels productes de fibra disminuiran. L'efecte del contingut de boles d'escòria sobre la conductivitat tèrmica dels productes de fibra augmenta amb l'augment de la temperatura.
5. Diàmetre de la fibra
Quan la densitat del tauler de fibra ceràmica és la mateixa, com més fi és el diàmetre de la fibra, més petita és la mida dels porus i més gran és l'efecte amortidor de la transferència de calor; en segon lloc, com més fina és la fibra i més llarga és la longitud total de la fibra, més gran és l'amortiment de la conducció de calor, de manera que la conductivitat tèrmica disminueix. D'altra banda, com més fi és el diàmetre de les fibres ceràmiques, més gran és la contracció de la línia de calefacció del producte i menor és l'índex de resistència a la calor. Per obtenir el millor rendiment tècnic integral, la fibra ha de tenir una finesa (diàmetre) adequada, generalment de 2 a 4 micres.
6. Humitat de la fibra
La conductivitat tèrmica de l'aigua a {{0}} grau és 0,522w/(mk), que és més de 20 vegades més gran que la conductivitat tèrmica de l'aire en les mateixes condicions de 0,0247w/ (mk). Per tant, l'augment de la humitat de la fibra o el contingut d'humitat augmentarà inevitablement la conductivitat tèrmica dels productes de fibra. Per exemple, l'aigua dels porus de la fibra es congela en gel, perquè la conductivitat tèrmica del gel en les mateixes condicions és de 2,32 w/(mk), que és prop de 100 vegades la conductivitat tèrmica de l'aire en les mateixes condicions. Per aquest motiu, per als projectes d'aïllament de canonades, la humitat dels materials d'aïllament de la canonada s'ha de controlar amb el contingut més baix i, al mateix temps, hi hauria d'haver requisits estrictes a prova d'humitat sobre els materials de la capa protectora exterior i les estructures de la canonada. garantir el rendiment d'aïllament tèrmic de l'estructura d'aïllament de fibra.
7. Utilitza l'atmosfera
Normalment, les plaques de fibra ceràmica s'utilitzen en l'ambient atmosfèric i el gas dels porus és l'aire. Per tant, el paper de la fase gasosa en els productes de fibra ceràmica és en realitat el paper d'aïllament tèrmic de l'aire. No obstant això, en alguns casos, els productes de fibra ceràmica s'utilitzen sota buit, atmosfera protectora o diverses condicions que requereixen atmosfera controlada, com l'ús d'atmosferes com hidrogen, monòxid de carboni, diòxid de carboni, hidrocarburs i gasos inerts. En aquest moment, el valor de conductivitat tèrmica de les fibres ceràmiques canvia. La conductivitat tèrmica d'un gas està relacionada amb la composició i l'estructura del gas. En termes generals, com més petit sigui el pes molecular del gas i com més senzilla sigui l'estructura, major serà la seva conductivitat tèrmica.
8. Direcció de la fibra
Quan el material i la densitat de volum són iguals, la conductivitat tèrmica quan la direcció del flux de calor és perpendicular a la fibra és menor que la conductivitat tèrmica quan la direcció del flux de calor és paral·lela a la fibra. En general, la direcció del flux de calor de l'estructura en capes és propera a la perpendicular a la direcció de la fibra i la conductivitat tèrmica del producte de fibra és petita; mentre que la direcció del flux de calor de l'estructura apilada és paral·lela a la direcció de la fibra i la conductivitat tèrmica del producte de fibra és gran. En les mateixes condicions de material i densitat de volum, la conductivitat tèrmica del producte de fibra d'estructura apilada és del 20% al 30% superior a la del producte de fibra d'estructura en capes.
