隔热耐火材料影响导热性能的因素
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。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,热能传导辐射影响,从而起到了隔热作用。
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,隔热材料的导熟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:气孔数晕和孔径大小一般两者是同时呈现,在保持气气孔总量不变的前提下,减小孔径可使气孔数量増大。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増大,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。
⑶材料组分:根据耐火材料中常见氧化物的导热系数与温度的变化关系,根据Loeb热辐射模型公式可知,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、Mg O、Cao. ZnO等发射率小的组分,同时避免Fe、Ni、C侍过渡元素氧化物的摻入。