هدایت حرارتیتخته فیبر سرامیکیمجموع سه اثر انتقال حرارت انتقال حرارت رسانایی در داخل فیبر جامد و قسمت تماس فیبر در تخته فیبر سرامیکی، انتقال حرارت جابجایی هوا در منافذ و انتقال حرارت تشعشعی بین دیوارههای منافذ متشکل از الیاف جامد و غیره است. بنابراین به آن رسانایی حرارتی معادل یا هدایت حرارتی ظاهری نیز می گویند. در ادامه به تجزیه و تحلیل مختصری از 8 عامل فوق که بر رسانایی حرارتی تخته فیبر سرامیکی تأثیر میگذارند، میپردازیم.
1. از دما استفاده کنید
به طور کلی، هدایت حرارتی تخته فیبر سرامیکی با افزایش دما افزایش می یابد. دلیل آن این است که انتقال حرارت تشعشع بین دیوارههای منافذ، انتقال حرارت جابجایی هوا در منافذ، و رسانش گرما در داخل فیبر جامد و قسمت تماس فیبر، همگی به دلیل افزایش دما و افزایش حرکت حرارتی افزایش مییابند. از گاز و مولکول جامد هنگامی که دما به بالای 800 درجه می رسد، تخته فیبر سرامیکی عمدتاً انتقال حرارت تابشی است و هر چه دما بالاتر باشد، نسبت انتقال حرارت تشعشع بیشتر است.
2. ساختار و خواص تخلخل و منافذ
تخلخل به نسبت حجم منافذ تخته فیبر سرامیکی به حجم کل تخته فیبر سرامیکی اشاره دارد که به صورت درصد بیان می شود. منافذ تخته فیبر سرامیکی با هوا پر شده است و رسانایی حرارتی هوا در دمای اتاق فقط 0.025w/(mk) است که بسیار کمتر از انتقال حرارت رسانایی جامد فیبر سرامیکی است. صفحه الیاف سرامیکی یک ساختار مخلوط متشکل از الیاف جامد و هوا با تخلخل بیش از 80٪ است. مقدار زیادی هوا با هدایت حرارتی کم در منافذ پر می شود و ساختار شبکه پیوسته مولکول های جامد را از بین می برد و در نتیجه عملکرد عایق عالی را به دست می آورد. تجزیه و تحلیل فوق نشان می دهد که عملکرد عایق حرارتی و صرفه جویی در انرژی ورق فیبر سرامیکی عمدتاً برای استفاده از اثر عایق هوا در منافذ است.
ساختار منافذ و خواص عمدتاً بر انتقال حرارت همرفتی هوا در تخته فیبر سرامیکی تأثیر می گذارد. هرچه قطر منافذ بزرگتر باشد، چگالی حجم متناظر تخته فیبر سرامیکی کمتر است و انتقال حرارت همرفتی هوا در منافذ بیشتر است و تأثیر مقدار هدایت حرارتی تخته فیبر سرامیکی با افزایش دما منافذ داخل تخته فیبر سرامیکی به سه شکل منافذ پیوسته (باز)، منافذ نیمه پیوسته (باز و بسته) و منافذ ایزوله (بسته) هستند. رسانایی حرارتی ساختار منفذ ایزوله (بسته) کوچکترین است.
3. تراکم حجم
① رسانایی حرارتی فیبر سرامیکی با افزایش چگالی کاهش می یابد، اما کاهش به تدریج کاهش می یابد، به طوری که زمانی که چگالی از محدوده خاصی فراتر رفت، رسانایی حرارتی دیگر کاهش نمی یابد و تمایل به افزایش دارد.
② در دماهای مختلف، حداقل هدایت حرارتی و حداقل مقدار چگالی مربوطه وجود دارد. چگالی مربوط به حداقل هدایت حرارتی با افزایش دما افزایش می یابد.
4. محتوای توپ سرباره
گلوله های سرباره ذرات کروی هستند که نمی توانند در مایع مذاب با دمای بالا در طی فرآیند فیبرسازی فیبره شوند. محتوای گلوله سرباره به درصد ماده غیرالیافی در الیاف سرامیکی نسوز و محصولات پس از عبور از سوراخ استاندارد غربال 75-میکرون اشاره دارد و باقیمانده الک مقدار کل نمونه را تشکیل می دهد. با افزایش محتوای گلوله های سرباره، مقدار الیاف جامد کاهش می یابد و تراکم خود الیاف کاهش می یابد. بنابراین، رسانایی حرارتی محصولات الیافی افزایش می یابد، عملکرد عایق حرارتی محصولات الیافی بدتر می شود و استحکام و کشش محصولات فیبری کاهش می یابد. اثر محتوای گلوله سرباره بر هدایت حرارتی محصولات الیافی با افزایش دما افزایش می یابد.
5. قطر فیبر
هنگامی که چگالی تخته فیبر سرامیکی یکسان باشد، هرچه قطر فیبر ریزتر باشد، اندازه منافذ کوچکتر و اثر میرایی در انتقال حرارت بیشتر می شود. ثانیاً، هرچه فیبر ریزتر و طول کل فیبر بیشتر باشد، میرایی انتقال گرما بیشتر می شود، بنابراین هدایت حرارتی کاهش می یابد. از طرف دیگر، هرچه قطر الیاف سرامیکی ریزتر باشد، انقباض خط گرمایش محصول بیشتر و شاخص مقاومت حرارتی کمتری دارد. برای به دست آوردن بهترین عملکرد فنی جامع، فیبر باید دارای ظرافت (قطر) مناسب، معمولاً 2 تا 4 میکرون باشد.
6. رطوبت فیبر
هدایت حرارتی آب در {{0}} درجه 0.522w/(mk) است که بیش از 20 برابر بیشتر از هدایت حرارتی هوا در شرایط مشابه 0.0247w/ است. (mk). بنابراین، افزایش رطوبت الیاف یا میزان رطوبت به طور اجتناب ناپذیری باعث افزایش رسانایی حرارتی محصولات فیبر می شود. به عنوان مثال، آب در منافذ فیبر به یخ تبدیل می شود، زیرا هدایت حرارتی یخ در شرایط یکسان 2.32w/(mk) است که نزدیک به 100 برابر رسانایی حرارتی هوا در شرایط مشابه است. به همین دلیل، برای پروژه های عایق خط لوله، رطوبت مواد عایق خط لوله باید در کمترین مقدار کنترل شود، و در عین حال، باید الزامات سختگیرانه ضد رطوبت مربوط به مواد لایه محافظ بیرونی و ساختارهای خط لوله وجود داشته باشد. اطمینان از عملکرد عایق حرارتی ساختار عایق فیبر.
7. از جو استفاده کنید
معمولاً از تخته های الیاف سرامیکی در محیط جوی استفاده می شود و گاز موجود در منافذ آن هوا است. بنابراین نقش فاز گاز در محصولات الیاف سرامیکی در واقع نقش عایق حرارتی هوا است. با این حال، در برخی موارد، محصولات الیاف سرامیکی تحت خلاء، اتمسفر محافظ یا شرایط مختلفی که نیاز به جو کنترل شده دارند، مانند استفاده از اتمسفرهایی مانند هیدروژن، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، هیدروکربن ها و گازهای بی اثر استفاده می شود. در این زمان، مقدار هدایت حرارتی الیاف سرامیکی تغییر می کند. رسانایی حرارتی گاز به ترکیب و ساختار گاز مربوط می شود. به طور کلی، هرچه وزن مولکولی گاز کوچکتر و ساختار ساده تر باشد، هدایت حرارتی آن بیشتر است.
8. جهت فیبر
هنگامی که چگالی مواد و حجم یکسان است، هدایت حرارتی زمانی که جهت جریان گرما عمود بر فیبر است کمتر از هدایت حرارتی زمانی است که جهت جریان گرما موازی با فیبر باشد. به طور کلی، جهت جریان حرارت ساختار لایه ای نزدیک به عمود بر جهت فیبر است و هدایت حرارتی محصول فیبر کوچک است. در حالی که جهت جریان حرارت ساختار انباشته نزدیک به موازی جهت فیبر است و هدایت حرارتی محصول فیبر بزرگ است. تحت شرایط یکسان چگالی مواد و حجم، هدایت حرارتی محصول فیبر ساختار انباشته 20٪ تا 30٪ بیشتر از محصول الیاف ساختار لایه ای است.
