導熱系數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。導熱系數的數值大小是指單位時間內,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,導熱系數是不同的。對于同一物質,其導熱系數的數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的數值相差很大,在0℃時,根據已確定的數值,范圍是0.0065~417.6W/(m.K)。
在各種物質中以氣體導熱系數值最小。常溫下空氣導熱系數值僅0.0255W/(m.K)。在工業上氣體被廣泛用作絕熱體。但氣體只有在不發生對流的時候,方能保持其優良的絕熱性能。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纖維系由固態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,并破壞了固態分子的連續網絡結構,從而獲得優良的絕熱性能。并且氣孔直徑越小,沿熱流方向由固態纖維分割成密閉狀態的氣孔數量越多,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則表征了其內傳導、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或表觀導熱系數。采用陶瓷纖維作為工業窯爐、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、節約能源的效果。為此,必須探明影響陶瓷纖維材料導熱系數的主要因素,并在陶瓷纖維生產、使用等環節中加以調節、控制,以獲得最佳效益。影響陶瓷纖維導熱系數的主要因素包括:(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影響有關的。由此可見導熱系數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之一。
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