導熱系數(shù)是物質的一種物理性質(也是陶瓷纖維里的熱學性質),它表征物質的導熱能力。導熱系數(shù)的數(shù)值大小是指單位時間內(nèi),每單位長度,溫度差為1℃時,每單位面積所通過的熱量,其單位為W/(m.K)。
對于各種不同的物質,導熱系數(shù)是不同的。對于同一物質,其導熱系數(shù)的數(shù)值還要取決于該物質的結構、體積密度、壓力和濕度。各種不同物質的導熱系數(shù)的數(shù)值相差很大,在0℃時,根據(jù)已確定的數(shù)值,范圍是0.0065~417.6W/(m.K)。
在各種物質中以氣體導熱系數(shù)值最小。常溫下空氣導熱系數(shù)值僅0.0255W/(m.K)。在工業(yè)上氣體被廣泛用作絕熱體。但氣體只有在不發(fā)生對流的時候,方能保持其優(yōu)良的絕熱性能。靜止空氣是一種具有接近空氣的導熱率,是因為陶瓷纖維系由固態(tài)纖維系由固態(tài)纖維和空氣組成的混合結構,氣孔率高達90%以上,大量低導熱率空氣充滿于氣孔中,并破壞了固態(tài)分子的連續(xù)網(wǎng)絡結構,從而獲得優(yōu)良的絕熱性能。并且氣孔直徑越小,沿熱流方向由固態(tài)纖維分割成密閉狀態(tài)的氣孔數(shù)量越多,則陶瓷纖維的絕熱性能越好。
由于陶瓷纖維具有不同于傳統(tǒng)耐火磚、絕熱磚的結構,從而決定其熱傳導過程亦不相同。陶瓷纖維中的傳熱不單純是固態(tài)纖維的導熱,同時還存在著空氣的導熱、空隙中氣體的對流傳熱和孔壁之間的輻射傳熱。從傳熱角度來看,一般以導熱系數(shù)這一重要的物理指標來表征陶瓷纖維的絕熱性能。對均質材料來說,導熱系數(shù)代表材質本身的熱性能,多孔混合結構的陶瓷纖維的導熱系數(shù)則表征了其內(nèi)傳導、對流及輻射等三種傳熱效果的總和,故又稱其為當量導熱系數(shù)或表觀導熱系數(shù)。采用陶瓷纖維作為工業(yè)窯爐、高溫管道壁襯材料的原因,在于通過對爐(管)壁的絕熱達到控制熱流、節(jié)約能源的效果。為此,必須探明影響陶瓷纖維材料導熱系數(shù)的主要因素,并在陶瓷纖維生產(chǎn)、使用等環(huán)節(jié)中加以調(diào)節(jié)、控制,以獲得最佳效益。影響陶瓷纖維導熱系數(shù)的主要因素包括:(1)溫度;(2)密度;(3)渣球;(4)纖維直徑;(5)纖維濕度;(6)使用氣氛;(7)纖維方向;這些都與陶瓷纖維的導熱系數(shù)影響有關的。由此可見導熱系數(shù)不僅是表征纖維狀輕質耐火材料絕熱性能的重要指標,也是陶瓷纖維窯爐設計時纖維爐襯傳熱計算中的主要技術參數(shù)之一。
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