A condutividade térmica deplaca de fibra cerâmicaé a soma dos três efeitos de transferência de calor: transferência de calor por condução dentro da fibra sólida e a parte de contato da fibra na placa de fibra cerâmica, transferência de calor por convecção de ar nos poros e transferência de calor por radiação entre as paredes dos poros compostas por fibras sólidas, etc. , por isso também é chamada de condutividade térmica equivalente ou condutividade térmica aparente. A seguir está uma breve análise dos 8 fatores acima que afetam a condutividade térmica da placa de fibra cerâmica.
1. Use temperatura
Geralmente, a condutividade térmica da placa de fibra cerâmica aumenta com o aumento da temperatura. A razão é que a transferência de calor por radiação entre as paredes dos poros, a transferência de calor por convecção do ar nos poros e a condução de calor dentro da fibra sólida e da parte de contato da fibra aumentam proporcionalmente devido ao aumento da temperatura e ao aumento do movimento térmico. de moléculas gasosas e sólidas. Quando a temperatura sobe acima de 800 graus, a placa de fibra cerâmica é principalmente transferência de calor por radiação, e quanto mais alta a temperatura, maior a proporção de transferência de calor por radiação.
2. Porosidade e estrutura e propriedades dos poros
A porosidade refere-se à relação entre o volume dos poros na placa de fibra cerâmica e o volume total da placa de fibra cerâmica, expressa em porcentagem. Os poros da placa de fibra cerâmica são preenchidos com ar e a condutividade térmica do ar à temperatura ambiente é de apenas 0 0,025w/(mk), o que é muito menor do que a transferência de calor por condução do sólido de fibra cerâmica. A placa de fibra cerâmica é uma estrutura mista composta por fibras sólidas e ar, com porosidade superior a 80%. Uma grande quantidade de ar de baixa condutividade térmica é preenchida nos poros, destruindo a estrutura de rede contínua das moléculas sólidas, obtendo assim um excelente desempenho de isolamento. A análise acima mostra que a função de isolamento térmico e economia de energia da folha de fibra cerâmica consiste principalmente em utilizar o efeito de isolamento do ar nos poros.
A estrutura e as propriedades dos poros afetam principalmente a transferência de calor por convecção do ar na placa de fibra cerâmica. Quanto maior o diâmetro dos poros, menor será a densidade de volume correspondente da placa de fibra cerâmica, e maior será a transferência de calor convectiva do ar nos poros, e maior será a influência do valor da condutividade térmica da placa de fibra cerâmica com o aumento de temperatura. Os poros no interior da placa de fibra cerâmica apresentam três formas: poros contínuos (abertos), poros semicontínuos (abertos e fechados) e poros isolados (fechados). A condutividade térmica da estrutura de poro isolado (fechado) é a menor.
3. Densidade de volume
① A condutividade térmica da fibra cerâmica diminui com o aumento da densidade, mas a diminuição diminui gradativamente, de modo que quando a densidade ultrapassa uma determinada faixa, a condutividade térmica não diminui mais e tende a aumentar.
② Em diferentes temperaturas, existe uma condutividade térmica mínima e um valor de densidade mínimo correspondente. A densidade correspondente à condutividade térmica mínima aumenta com o aumento da temperatura.
4. Conteúdo da bola de escória
As bolas de escória são partículas esféricas que não podem ser transformadas em fibra no líquido fundido em alta temperatura durante o processo de fibração. O conteúdo da bola de escória refere-se à porcentagem de matéria não fibrosa na fibra cerâmica refratária e nos produtos após passar pelo orifício da peneira padrão de 75- mícron, e o resíduo da peneira representa a quantidade total da amostra. À medida que o conteúdo das bolas de escória aumenta, a quantidade de fibras sólidas diminuirá e a densidade das próprias fibras diminuirá. Portanto, a condutividade térmica dos produtos de fibra aumentará, o desempenho do isolamento térmico dos produtos de fibra irá deteriorar-se e a resistência e elasticidade dos produtos de fibra diminuirão. O efeito do teor de bolas de escória na condutividade térmica dos produtos de fibra aumenta com o aumento da temperatura.
5. Diâmetro da fibra
Quando a densidade da placa de fibra cerâmica é a mesma, quanto mais fino o diâmetro da fibra, menor o tamanho dos poros e maior o efeito de amortecimento na transferência de calor; em segundo lugar, quanto mais fina for a fibra e quanto maior for o comprimento total da fibra, maior será o amortecimento da condução de calor, pelo que a condutividade térmica diminui. Por outro lado, quanto mais fino for o diâmetro das fibras cerâmicas, maior será o encolhimento da linha de aquecimento do produto e menor será o índice de resistência ao calor. Para obter o melhor desempenho técnico abrangente, a fibra deve ter uma finura (diâmetro) adequada, geralmente de 2 a 4 mícrons.
6. Umidade da fibra
A condutividade térmica da água em {{0}} grau é 0,522w/(mk), que é mais de 20 vezes maior que a condutividade térmica do ar nas mesmas condições de 0,0247w/ (mk). Portanto, o aumento da umidade ou do teor de umidade da fibra aumentará inevitavelmente a condutividade térmica dos produtos de fibra. Por exemplo, a água nos poros da fibra congela em gelo, porque a condutividade térmica do gelo nas mesmas condições é de 2,32w/(mk), o que é perto de 100 vezes a condutividade térmica do ar nas mesmas condições. Por esta razão, para projetos de isolamento de dutos, a umidade dos materiais de isolamento de dutos deve ser controlada no teor mais baixo e, ao mesmo tempo, deve haver requisitos rigorosos correspondentes à prova de umidade nos materiais e estruturas da camada protetora externa do duto para garantir o desempenho de isolamento térmico da estrutura de isolamento de fibra.
7. Use atmosfera
Normalmente, placas de fibra cerâmica são utilizadas em ambiente atmosférico, e o gás nos poros é o ar. Portanto, o papel da fase gasosa nos produtos de fibra cerâmica é, na verdade, o papel de isolamento térmico do ar. No entanto, em alguns casos, os produtos de fibra cerâmica são utilizados sob vácuo, atmosfera protetora ou diversas condições que exigem atmosfera controlada, como o uso de atmosferas como hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarbonetos e gases inertes. Neste momento, o valor da condutividade térmica das fibras cerâmicas muda. A condutividade térmica de um gás está relacionada à composição e estrutura do gás. De modo geral, quanto menor o peso molecular do gás e mais simples a estrutura, maior será a sua condutividade térmica.
8. Direção da fibra
Quando o material e a densidade de volume são iguais, a condutividade térmica quando a direção do fluxo de calor é perpendicular à fibra é menor do que a condutividade térmica quando a direção do fluxo de calor é paralela à fibra. Geralmente, a direção do fluxo de calor da estrutura em camadas é quase perpendicular à direção da fibra e a condutividade térmica do produto de fibra é pequena; enquanto a direção do fluxo de calor da estrutura empilhada é quase paralela à direção da fibra e a condutividade térmica do produto de fibra é grande. Sob as mesmas condições de densidade de material e volume, a condutividade térmica do produto de fibra de estrutura empilhada é 20% a 30% maior do que a do produto de fibra de estrutura em camadas.
