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耐火材料行业知识

纤维隔热材料的隔热机理

20世纪80年代初,纤维质隔热材料凭借其优异的防火和保温性能,被广泛的应用在建筑保温中,随着高性能纤维的开发,纤维质隔热材料,尤其是薄型制品,具有质轻、高热熔、低热导率等优点,逐渐被应用在军工及航空及航天领域的热防护工程中。纤维质隔热材料很重要的一个性能就是其良好的隔热性能,多孔质隔热材料之所以具有皮好的隔热性能与较低的导热系数,原因就在于材料中包含有大量的气体,据研究,纤维质隔热材料中,90%以上为空气,而气体的导热系数远小于固体的,表1列出的是常见的几种气体的导热系数。

  1.png

  衡量隔热材料的隔热性能的一个重要指标,就是材料的导热系数,它取决于隔热材料的组织结构、气孔率和组成隔热材料固、气相材料本身的性质。隔热纤维材料主要由固体纤维基质和空隙中的气体组成,且固体基质和气孔两者均为连续相。传热的基本方式主要有传导、对流和辐射,对于纤维质隔热材料,其导热过程是由固相纤维间的传热、纤维和气体间的传热、空隙中气体间的对流、以及气体泡间的辐射等四部分组成。材料的隔热机理可用导热微观理论加以解释。根据导热的微观理论,多孔隔热材料的有效导热系数λe,由下面所述导热因子组成:

  2.png

  由导热的声子模型和动力学理论,上述导热因子可分别表示为

3.png

  由上式可以看出,辐射对有效导热系数的贡献与材料使用的热力学温度的三次方成正比,所以当材料在高温下使用时,辐射是影响导热系数的主要因素;而在常温使用时,固体基质的热传导和空隙中气体的对流则成为主要因素,辐射则转化为次要因素。


TAG标签: 隔热纤维 耐火纤维

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