HIP真空絕熱板構(gòu)造及絕熱原理分析

HIP真空絕熱板是近年來(lái)順應(yīng)建材行業(yè)日益迫切的節(jié)能要求,利用現(xiàn)代材料制造工藝研發(fā)的新一代高級(jí)保溫材料。經(jīng)測(cè)試,在正確的加工及使用條件下,其表觀導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到10-3W/m•℃數(shù)量級(jí),比常規(guī)保溫材料(如聚苯乙烯硬質(zhì)塑料,導(dǎo)熱系數(shù)0.031W/m•℃)低一個(gè)數(shù)量級(jí),其優(yōu)異的絕熱性能在冷凍、冷藏、低溫家電、建材及尖端科技領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。
HIP真空絕熱板構(gòu)造及絕熱原理分析
實(shí)測(cè)樣品為388mm×388mm×10.5mm板狀外形材料,表觀密度172.7kg/m3,工程尺寸及密度會(huì)因生產(chǎn)廠家及工程要求而不同,其結(jié)構(gòu)如圖1。芯材為超細(xì)無(wú)機(jī)纖維(具體材質(zhì)根據(jù)廠家而異,可采用超細(xì)玻璃棉或超細(xì)石棉等材料),并在其中添加高效氣體吸附劑以保證板內(nèi)長(zhǎng)期高真空度水平,外側(cè)為起密封、保護(hù)及支持作用的復(fù)合鋁膜(膜厚0.18mm);實(shí)際生產(chǎn)中添加氣體吸附劑后的芯材經(jīng)預(yù)壓縮并外敷復(fù)合鋁膜后經(jīng)抽真空至101Pa數(shù)量級(jí)(實(shí)測(cè)樣品真空度為4~5Pa)密封而成。
　　從傳熱角度分析,該材料具有較理想的絕熱物理特征。依據(jù)傳熱學(xué)理論,物質(zhì)與周圍介質(zhì)間單位面積的傳熱量由傳導(dǎo),對(duì)流,輻射三部分構(gòu)成,其關(guān)系可簡(jiǎn)要表示為公式(1):
　　Q=Q傳導(dǎo)+Q對(duì)流+Q輻射(1)
　　式中:Q、Q傳導(dǎo)、Q對(duì)流、Q輻射分別為單位面積總傳熱量及傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳熱量;λ、δ、Δt、a、Δt'、εe、T、T環(huán)境分別為物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、厚度、導(dǎo)熱溫差、對(duì)流放熱系數(shù)、對(duì)流換熱溫差、等效發(fā)射率、物質(zhì)與環(huán)境的絕對(duì)溫度;∝(λ,1/δ,Δt),∝(a,Δt'),∝(εe,T4-T環(huán)境4)。
　　總傳熱量為傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳熱量之和,而傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳熱量又分別正相關(guān)于各自括號(hào)內(nèi)所示影響因素。
由公式(1)可知為,為獲得優(yōu)良的絕熱性能,在一定的工作溫度和使用要求下,應(yīng)設(shè)法降低材料的導(dǎo)熱系數(shù),對(duì)流換熱系數(shù)和等效發(fā)射率。而真空絕熱板正是依據(jù)這一思路設(shè)計(jì)的:超細(xì)芯材自身的導(dǎo)熱系數(shù)就很低,再經(jīng)高度真空并添加氣體吸附劑后其大量孔隙內(nèi)基本無(wú)殘留空氣的對(duì)流效應(yīng)影響,傳熱僅通過(guò)超細(xì)纖維間的輻射和點(diǎn)接觸傳導(dǎo)進(jìn)行,這使其表觀導(dǎo)熱系數(shù)較同一材質(zhì)空氣中數(shù)據(jù)(如超細(xì)玻璃棉,常壓下λ=0.037W/m.℃[1])低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,此外,外敷的復(fù)合鋁膜因具有εe≤0.1的低等效發(fā)射率可進(jìn)一步減少輻射熱損失。