海南隔熱材料——選擇隔熱保溫材料應註意的問題

在高溫工業，利用保溫隔熱材料實現節能環保的例子很多。隔熱保溫材料是氣孔率高( 40%~85%以上)、體積密度低(低於1.5g. cm°)、熱導率低(低於1.0 W. (m. K)')的隔熱保溫材料。在選擇這些隔熱保溫材料時要註意以下問題：

(1)隔熱保溫材料的熱導率(λ):也稱導熱系數，而它的倒數1/λ為熱阻。熱導率越小，隔熱效果越好。空氣的熱導率最低。固體材料的熱導率要比氣體大得多，所以固體材料的氣孔能顯著降低材料的熱導率，因此要求隔熱材料必須是高氣孔率。氣孔率越高，λ值越小，近似的定量關系為：λ= λ。(1-P)式中，λ。一-無氣孔材料的熱導率；P--材料氣孔率。另外氣孔大小對λ值也有一定影響。低溫時，隔熱材料的熱導率隨氣孔徑增大而降低，800℃以上特別是1000℃以上熱導率隨氣孔徑增大而迅速提高。因此，高溫時用氣孔徑小的隔熱材料，而低溫時用氣孔徑大的隔熱材料。在氣孔率相同時，顯微結構以氣相為連續相比固相連續相的熱導率小，纖維材料中氣孔像固相-樣連續，所以耐火纖維及制品的熱導率小。由於化學礦物成分的差異，隔熱材料的固相材料的熱阻率差別很大。一般是晶體結構越復雜熱導率越小，固相中的玻璃相比晶相的熱導率低。隨溫度升高，玻璃相熱導率升高；而結晶相溫度升高，熱導率下降。英國開發-種超細SiO2復合隔熱材料，體積密度0.24g. cm3左右，其熱導率比所有隔熱材料都低，甚至小於靜止空氣。

(2)隔熱材料的耐熱性： 一些隔熱材料的使用溫度較低，如納米絕熱板在安鋼100t鋼包使用，鋼包殼溫度在250℃以下，保溫效果很好，但使用溫度較低，低於1000 ℃。超過使用溫度，會受壓變形，導致內襯跟著變形，不但保溫性能變差，且帶來安全隱患。因此，有人認為隔熱材料主要取決於- -定溫度下收縮變形大小，不關註其耐火度。國際上一般都以重燒收縮量不大於2%的溫度作為隔熱材料使用溫度範圍，也作為隔熱材料與純耐火材料的區別之一。

(3) 隔熱材料的強度：由於氣孔率較高，相對強度較低，如上述的納米絕熱板，保溫效果好，氣孔率高，而強度低。為了保證運輸和施工需要，隔熱材料必須有一定強度。特別是有些與火焰直接接觸的隔熱制品，提高強度非常重要。隨著體積密度增大而強度提高，在體積密度相同時，固相連接比氣相連接強度高，這與孔徑大小有關系，降低氣孔徑是提高隔熱材料強度的有效技術措施。

(4)氣氛與隔熱材料：許多熱工設備工作襯用隔熱材料，也常用各種保護氣氛，如CO,CO2, H2, N2等。Al2O3-SiO2系耐火材料在氲氣中，SiO2被還原為金屬矽並生成水蒸氣，Al2O3很穩定，因此在氫氣中要選用氧化鋁質隔熱材料。在矽酸鋁纖維中含有3%~4% Cr2O3,在氫氣還原氣氛中易被還原，因此含有氧化鉻的矽酸鋁纖維不易在還原氣氛中使用等等。

(5)隔熱方式：在間歇作業的熱工設備上，爐襯熱面直接砌隔熱層( 耐火纖維貼面)，可以取得最佳的節能效果，而對連續作業的熱工設備，在外壁(冷面)加強隔熱優於內壁(熱面)隔熱的效果。

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