La conductividad térmica detablero de fibra cerámicaes la suma de los tres efectos de transferencia de calor: transferencia de calor por conducción dentro de la fibra sólida y la parte de contacto de la fibra en el tablero de fibra cerámica, transferencia de calor por convección de aire en los poros y transferencia de calor por radiación entre las paredes de los poros compuestas de fibras sólidas, etc. , por lo que también se le llama conductividad térmica equivalente o conductividad térmica aparente. El siguiente es un breve análisis de los 8 factores anteriores que afectan la conductividad térmica del tablero de fibra cerámica.
1. Temperatura de uso
Generalmente, la conductividad térmica del tablero de fibra cerámica aumenta al aumentar la temperatura. La razón es que la transferencia de calor por radiación entre las paredes de los poros, la transferencia de calor por convección del aire en los poros y la conducción de calor dentro de la fibra sólida y la parte de contacto de la fibra aumentan proporcionalmente debido al aumento de la temperatura y al movimiento térmico mejorado. de moléculas gaseosas y sólidas. Cuando la temperatura supera los 800 grados, el tablero de fibra cerámica se transfiere principalmente por radiación de calor, y cuanto mayor es la temperatura, mayor es la proporción de transferencia de calor por radiación.
2. Porosidad y estructura y propiedades de los poros.
La porosidad se refiere a la relación entre el volumen de poros del tablero de fibra cerámica y el volumen total del tablero de fibra cerámica, expresado como porcentaje. Los poros del tablero de fibra cerámica están llenos de aire y la conductividad térmica del aire a temperatura ambiente es de solo 0.025w/(mk), que es mucho menor que la transferencia de calor por conducción del sólido de fibra cerámica. La placa de fibra cerámica es una estructura mixta compuesta por fibras sólidas y aire, con una porosidad superior al 80%. Una gran cantidad de aire de baja conductividad térmica se llena en los poros, destruyendo la estructura de red continua de las moléculas sólidas, obteniendo así un excelente rendimiento de aislamiento. El análisis anterior muestra que la función de aislamiento térmico y ahorro de energía de la lámina de fibra cerámica es principalmente utilizar el efecto de aislamiento del aire en los poros.
La estructura y las propiedades de los poros afectan principalmente la transferencia de calor por convección del aire en el tablero de fibra cerámica. Cuanto mayor es el diámetro de los poros, menor es la densidad de volumen correspondiente del tablero de fibra cerámica y mayor es la transferencia de calor por convección del aire en los poros, y mayor es la influencia del valor de conductividad térmica del tablero de fibra cerámica con el aumento de temperatura. Los poros del interior del tablero de fibra cerámica tienen tres formas: poros continuos (abiertos), poros semicontinuos (abiertos y cerrados) y poros aislados (cerrados). La conductividad térmica de la estructura de poros aislados (cerrada) es la más pequeña.
3. Densidad de volumen
① La conductividad térmica de la fibra cerámica disminuye con el aumento de la densidad, pero la disminución disminuye gradualmente, de modo que cuando la densidad excede un cierto rango, la conductividad térmica ya no disminuye y tiende a aumentar.
② A diferentes temperaturas, existe una conductividad térmica mínima y un valor mínimo de densidad correspondiente. La densidad correspondiente a la conductividad térmica mínima aumenta con el aumento de la temperatura.
4. Contenido de bolas de escoria
Las bolas de escoria son partículas esféricas que no se pueden fibrizar en el líquido fundido a alta temperatura durante el proceso de fibrización. El contenido de bolas de escoria se refiere al porcentaje de materia no fibrosa en la fibra cerámica refractaria y los productos después de pasar por el orificio del tamiz estándar de 75-micras, y el residuo del tamiz representa la cantidad total de la muestra. A medida que aumenta el contenido de bolas de escoria, la cantidad de fibras sólidas disminuirá y la densidad de las fibras mismas disminuirá. Por lo tanto, la conductividad térmica de los productos de fibra aumentará, el rendimiento de aislamiento térmico de los productos de fibra se deteriorará y la resistencia y elasticidad de los productos de fibra disminuirán. El efecto del contenido de bolas de escoria sobre la conductividad térmica de los productos de fibra aumenta al aumentar la temperatura.
5. Diámetro de la fibra
Cuando la densidad del tablero de fibra cerámica es la misma, cuanto más fino es el diámetro de la fibra, menor es el tamaño de los poros y mayor es el efecto de amortiguación sobre la transferencia de calor; en segundo lugar, cuanto más fina es la fibra y mayor es la longitud total de la fibra, mayor es la amortiguación de la conducción del calor, por lo que la conductividad térmica disminuye. Por otro lado, cuanto más fino es el diámetro de las fibras cerámicas, mayor es la contracción de la línea de calentamiento del producto y menor es el índice de resistencia al calor. Para obtener las mejores prestaciones técnicas integrales, la fibra debe tener una finura (diámetro) adecuada, generalmente de 2 a 4 micras.
6. Humedad de la fibra
La conductividad térmica del agua a {{0}} grados es 0.522w/(mk), que es más de 20 veces mayor que la conductividad térmica del aire en las mismas condiciones de 0,0247w/ (mk). Por lo tanto, el aumento de la humedad de la fibra o del contenido de humedad aumentará inevitablemente la conductividad térmica de los productos de fibra. Por ejemplo, el agua en los poros de la fibra se congela y se convierte en hielo, porque la conductividad térmica del hielo en las mismas condiciones es 2,32w/(mk), que es cerca de 100 veces la conductividad térmica del aire en las mismas condiciones. Por esta razón, para proyectos de aislamiento de tuberías, la humedad de los materiales de aislamiento de tuberías debe controlarse al contenido más bajo y, al mismo tiempo, deben existir requisitos estrictos correspondientes a prueba de humedad en los materiales de la capa protectora exterior y en las estructuras de la tubería para Garantizar el rendimiento de aislamiento térmico de la estructura de aislamiento de fibra.
7. Utilice la atmósfera
Por lo general, los tableros de fibra cerámica se utilizan en un ambiente atmosférico y el gas en los poros es aire. Por lo tanto, la función de la fase gaseosa en los productos de fibra cerámica es en realidad la función de aislamiento térmico del aire. Sin embargo, en algunos casos, los productos de fibra cerámica se usan al vacío, en atmósfera protectora o en diversas condiciones que requieren una atmósfera controlada, como el uso de atmósferas como hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarburos y gases inertes. En este momento, cambia el valor de conductividad térmica de las fibras cerámicas. La conductividad térmica de un gas está relacionada con la composición y estructura del gas. En general, cuanto menor sea el peso molecular del gas y cuanto más simple sea su estructura, mayor será su conductividad térmica.
8. Dirección de la fibra
Cuando el material y la densidad volumétrica son iguales, la conductividad térmica cuando la dirección del flujo de calor es perpendicular a la fibra es menor que la conductividad térmica cuando la dirección del flujo de calor es paralela a la fibra. Generalmente, la dirección del flujo de calor de la estructura en capas es casi perpendicular a la dirección de la fibra y la conductividad térmica del producto de fibra es pequeña; mientras que la dirección del flujo de calor de la estructura apilada es casi paralela a la dirección de la fibra y la conductividad térmica del producto de fibra es grande. En las mismas condiciones de material y densidad de volumen, la conductividad térmica del producto de fibra de estructura apilada es entre un 20 % y un 30 % mayor que la del producto de fibra de estructura en capas.
