La conductivité thermique depanneau de fibres de céramiqueest la somme des trois effets de transfert de chaleur : le transfert de chaleur par conduction à l'intérieur de la fibre solide et la partie de contact des fibres dans le panneau de fibres céramiques, le transfert de chaleur par convection d'air dans les pores et le transfert de chaleur par rayonnement entre les parois des pores composées de fibres solides, etc. , c'est pourquoi on l'appelle également conductivité thermique équivalente ou conductivité thermique apparente. Ce qui suit est une brève analyse des 8 facteurs ci-dessus qui affectent la conductivité thermique des panneaux de fibres céramiques.
1. Utiliser la température
Généralement, la conductivité thermique des panneaux de fibres céramiques augmente avec l’augmentation de la température. La raison en est que le transfert de chaleur par rayonnement entre les parois des pores, le transfert de chaleur par convection de l'air dans les pores et la conduction thermique à l'intérieur de la fibre solide et de la partie de contact de la fibre augmentent tous proportionnellement en raison de l'augmentation de la température et de l'amélioration du mouvement thermique. de molécules gazeuses et solides. Lorsque la température dépasse 800 degrés, le panneau de fibres de céramique est principalement un transfert de chaleur par rayonnement, et plus la température est élevée, plus la proportion de transfert de chaleur par rayonnement est élevée.
2. Porosité, structure et propriétés des pores
La porosité fait référence au rapport entre le volume des pores du panneau de fibres céramiques et le volume total du panneau de fibres céramiques, exprimé en pourcentage. Les pores du panneau de fibres céramiques sont remplis d'air et la conductivité thermique de l'air à température ambiante n'est que de 0,025w/(mk), ce qui est bien inférieur au transfert thermique par conduction du solide en fibre céramique. La plaque en fibres céramiques est une structure mixte composée de fibres solides et d'air, avec une porosité supérieure à 80 %. Une grande quantité d'air à faible conductivité thermique est remplie dans les pores, détruisant la structure du réseau continu des molécules solides, obtenant ainsi d'excellentes performances d'isolation. L'analyse ci-dessus montre que la fonction d'isolation thermique et d'économie d'énergie de la feuille de fibres céramiques consiste principalement à utiliser l'effet d'isolation de l'air dans les pores.
La structure et les propriétés des pores affectent principalement le transfert de chaleur par convection de l'air dans le panneau de fibres céramiques. Plus le diamètre des pores est grand, plus la densité volumique correspondante du panneau de fibres céramiques est petite, plus le transfert de chaleur par convection de l'air dans les pores est important, et plus l'influence de la valeur de conductivité thermique du panneau de fibres céramiques est grande avec l'augmentation de température. Les pores à l'intérieur du panneau de fibres céramiques ont trois formes : pores continus (ouverts), pores semi-continus (ouverts et fermés) et pores isolés (fermés). La conductivité thermique de la structure à pores isolés (fermés) est la plus petite.
3. Densité volumique
① La conductivité thermique de la fibre céramique diminue avec l'augmentation de la densité, mais la diminution diminue progressivement, de sorte que lorsque la densité dépasse une certaine plage, la conductivité thermique ne diminue plus et a tendance à augmenter.
② À différentes températures, il existe une conductivité thermique minimale et une valeur de densité minimale correspondante. La densité correspondant à la conductivité thermique minimale augmente avec l'augmentation de la température.
4. Contenu des boules de laitier
Les boules de laitier sont des particules sphériques qui ne peuvent pas être fibrées dans le liquide fondu à haute température pendant le processus de fibrage. La teneur en billes de laitier fait référence au pourcentage de matière non fibrée dans la fibre céramique réfractaire et les produits après passage à travers le trou de tamis standard de 75- microns, et les résidus de tamis représentent la quantité totale de l'échantillon. À mesure que la teneur en boules de laitier augmente, la quantité de fibres solides diminuera et la densité des fibres elles-mêmes diminuera. Par conséquent, la conductivité thermique des produits fibreux augmentera, les performances d’isolation thermique des produits fibreux se détérioreront et la résistance et l’élasticité des produits fibreux diminueront. L'effet de la teneur en billes de laitier sur la conductivité thermique des produits fibreux augmente avec l'augmentation de la température.
5. Diamètre des fibres
Lorsque la densité du panneau de fibres céramiques est la même, plus le diamètre des fibres est fin, plus la taille des pores est petite et plus l'effet d'amortissement sur le transfert de chaleur est important ; Deuxièmement, plus la fibre est fine et plus la longueur totale de la fibre est longue, plus l'amortissement de la conduction thermique est important, donc la conductivité thermique diminue. En revanche, plus le diamètre des fibres céramiques est fin, plus le retrait de la ligne chauffante du produit est important et plus l'indice de résistance thermique est faible. Afin d'obtenir les meilleures performances techniques globales, la fibre doit avoir une finesse (diamètre) adaptée, généralement de 2 à 4 microns.
6. Humidité des fibres
La conductivité thermique de l'eau à {{0}} degré est de 0,522w/(mk), ce qui est plus de 20 fois supérieure à la conductivité thermique de l'air dans les mêmes conditions de 0,0247w/. (mk). Par conséquent, l’augmentation de l’humidité ou de la teneur en humidité des fibres augmentera inévitablement la conductivité thermique des produits fibreux. Par exemple, l'eau présente dans les pores de la fibre gèle et se transforme en glace, car la conductivité thermique de la glace dans les mêmes conditions est de 2,32 w/(mk), soit près de 100 fois la conductivité thermique de l'air dans les mêmes conditions. Pour cette raison, pour les projets d'isolation des pipelines, l'humidité des matériaux d'isolation des pipelines doit être contrôlée au niveau le plus bas, et en même temps, il doit y avoir des exigences strictes en matière de résistance à l'humidité sur les matériaux et les structures de la couche de protection externe du pipeline pour assurer les performances d'isolation thermique de la structure d'isolation en fibres.
7. Utiliser l'atmosphère
Habituellement, les panneaux de fibres céramiques sont utilisés dans un environnement atmosphérique et le gaz présent dans les pores est de l'air. Par conséquent, le rôle de la phase gazeuse dans les produits en fibres céramiques est en réalité le rôle d’isolation thermique de l’air. Cependant, dans certains cas, les produits en fibres céramiques sont utilisés sous vide, sous atmosphère protectrice ou dans diverses conditions nécessitant une atmosphère contrôlée, comme l'utilisation d'atmosphères telles que l'hydrogène, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, les hydrocarbures et les gaz inertes. A ce moment, la valeur de conductivité thermique des fibres céramiques change. La conductivité thermique d'un gaz est liée à la composition et à la structure du gaz. D’une manière générale, plus le poids moléculaire du gaz est petit et plus sa structure est simple, plus sa conductivité thermique est élevée.
8. Direction des fibres
Lorsque le matériau et la densité volumique sont identiques, la conductivité thermique lorsque la direction du flux thermique est perpendiculaire à la fibre est inférieure à la conductivité thermique lorsque la direction du flux thermique est parallèle à la fibre. Généralement, la direction du flux de chaleur de la structure en couches est presque perpendiculaire à la direction des fibres et la conductivité thermique du produit fibreux est faible ; tandis que la direction du flux de chaleur de la structure empilée est presque parallèle à la direction des fibres, et la conductivité thermique du produit fibreux est grande. Dans les mêmes conditions de densité de matériau et de volume, la conductivité thermique du produit fibreux à structure empilée est de 20 % à 30 % supérieure à celle du produit fibreux à structure en couches.
