什么是绝缘材料-绝缘类型-定义

常见的绝缘材料是羊毛,玻璃纤维,岩棉,聚苯乙烯,聚氨酯和鹅羽等。绝缘材料是非常差的导线。优德app热工程学

绝缘材料

热绝缘子 - 参数正如写的那样,保温是基于物质的使用极低导热率。这些材料被称为绝缘材料。常见的绝缘材料是羊毛,玻璃纤维,岩棉,聚苯乙烯,聚氨酯和鹅羽等。这些材料是非常差的热量,因此是良好的隔热器。

必须添加,热绝缘主要基于气体的极低导热率。与液体和固体相比,气体具有差的热传导性能,因此如果它们可以被捕获(例如,在a中具有良好的绝缘材料泡沫状结构)。空气和其他气体通常是良好的绝缘体。但主要的好处是没有对流。因此,许多绝缘材料(如聚苯乙烯)的功能仅仅是通过具有大量的充气袋哪一个防止大规模对流。在各种类型的保温中,将空隙空间中的空气排出将进一步降低绝缘子的整体导热系数。

气体口袋和固体材料的交替导致热量必须通过许多界面导致传热系数的快速降低。w88优德备用网址 微博

必须注意,通过三种机制(单独或组合)发生来自热量的热量损失:

到目前为止,我们尚未讨论过热辐射作为一种模式热损失辐射热转印w88优德备用网址 微博是由电磁辐射因此,它不需要任何用于传热的介质。w88优德备用网址 微博实际上,通过辐射的能量转移是最快的(以光速),它在真空中遭受衰减。任何具有上述温度的材料绝对零度送一些东西辐射能。大多数能源这种类型的是红外线区域电磁谱虽然其中一些是可见区域。为了降低这种类型的传热,应使用低发射率(高反射率)的材料。w88优德备用网址 微博反射绝缘通常由高反射率的多层平行箔组成,其间隔地将热辐射反射回其源极。的发射率,ε.,材料的表面是其在发射能量的有效性热辐射并在0.0和1.0之间变化。通常,抛光金属具有非常低的发射率,因此广泛用于将辐射能量反射回其来源,如急救毯

绝缘材料的类型 - 绝缘材料的分类

对于绝缘材料,可以定义为三大类。这些类别是基于生产绝缘材料的基材的化学成分。

绝缘材料 - 类型

在进一步阅读中,有关于这些类型的绝缘材料的简要描述。

无机绝缘材料

从图中可以看出,无机材料可以相应地进行分类:

有机绝缘材料

本节处理的有机绝缘材料均来自石化或可再生原料(生物基)。几乎所有的石化绝缘材料都是以聚合物的形式存在的。从图中可以看出,所有的石化保温材料都是蜂窝状的。当一种材料的结构由孔或细胞组成时,这种材料就是胞状的。另一方面,许多植物含有纤维以增强其强度,因此几乎所有的生物绝缘材料都是纤维的(除了膨胀的软木,它是细胞状的)。

有机绝缘材料可以相应地进行分类:

其他绝缘材料

绝缘材料的例子-聚苯乙烯

一般来说,聚苯乙烯是由单体苯乙烯制成的合成芳族聚合物,其衍生自苯和乙烯,均为石油产品。聚苯乙烯可以是固体的或泡沫的。聚苯乙烯是一种无色、透明的热塑性塑料,常用来制作泡沫板或床板保温材料和一种由聚苯乙烯小珠组成的松散填充保温材料。聚苯乙烯泡沫由95-98%的空气组成。聚苯乙烯泡沫它们是良好的隔热器,因此通常用作建筑物绝缘材料,例如在绝缘混凝土形成和结构绝缘板构建系统中。扩展(EPS)挤出聚苯乙烯(XPS)两者都是由聚苯乙烯制成的,但EPS由熔化在一起的小塑料珠组成,并且XPS开始作为熔融材料,该熔融材料被从形式压入片材中。XPS最常用为泡沫板绝缘。

发泡聚苯乙烯-隔热发泡聚苯乙烯(EPS)是一种刚性而坚韧的闭孔泡沫。建筑和施工申请占扩张的聚苯乙烯需求的约三分之二。它用于(腔)墙壁,屋顶和混凝土楼层的绝缘层。由于其技术性质,如低重量,刚性和可成型性,膨胀聚苯乙烯可用于广泛的应用,如托盘,盘子和鱼盒。

虽然膨胀聚苯乙烯和挤压聚苯乙烯都具有闭孔结构,但它们可以被水分子渗透,不能被认为是蒸气屏障。在膨胀聚苯乙烯中,在膨胀的闭孔颗粒之间存在空隙,这些空隙在粘结颗粒之间形成一个开放的通道网络。如果水结冰,它会膨胀,导致聚苯乙烯颗粒从泡沫中脱落。

绝缘的例子-真空绝缘板

真空保温板大多数材料受到空气的导热率(捕获在细胞中)的限制,这是关于约0.025 w /m¼k。但是压力的降低会导致它的热导率的降低。一个真空绝缘面板(VIP)减少了这个问题。该面板是一种热绝缘形式,包括围绕刚性芯的气密外壳。来自该面板的空气被疏散。必须注意,老化对面板产生负面影响。这是因为面板的信封并不完全密闭,因此其导热率略微增加。这些面板可用于几乎每个建筑物包膜元素的隔热。

示例 - 穿过墙壁的热量损失

墙壁热损失 - 示例 - 计算一个主要来源热损失来自房子是通过墙壁。计算热通量通过墙壁3 m x 10 m在区域(a = 30米2)。这堵墙有15厘米厚1)它是用砖块制成的导热系数k1= 1.0 W / m。K(poor thermal insulator). Assume that, the indoor and the outdoor温度是22°C和-8°C,和对流传热系数w88优德备用网址 微博在内侧和外侧是h1= 10 w / m2K和H.2= 30 w / m2k分别。注意,这些对流系数强烈依赖于环境和内部条件(风,湿度等)。

  1. 计算热通量(热损失)通过这种非绝缘墙。
  2. 现在假设保温在这个墙的外侧。使用扩展聚苯乙烯绝缘材料10厘米厚(L2)具有k的导热率2= 0.03 w / m.k并计算热通量(热损失)通过这种复合墙。

解决方案:

正如所写的那样,许多传热过程涉及复合系统,甚至涉及两者的w88优德备用网址 微博组合传导对流。通过这些复合系统,它通常很方便使用总传热系数w88优德备用网址 微博,被称为A.的u值。u因子是由类似的表达式定义的牛顿冷却定律:

u系数——总传热系数w88优德备用网址 微博

总传热系数w88优德备用网址 微博与…有关总热阻取决于问题的几何结构。

  1. 裸墙

假设通过平面墙壁的一维传热,无视辐射,w88优德备用网址 微博总传热系数w88优德备用网址 微博可以计算为:

总传热系数 - w88优德备用网址 微博热损失计算

总传热系数w88优德备用网址 微博那么:

U = 1 /(1/10 + 0.15 / 1 + 1/30)= 3.53 w / m2K

热流密度可简单计算为:

q = 3.53 [w / m2K] x 30 [k] = 105.9 w / m2

通过此墙的总热量损失将是:

失利=问。[W/m2] x 30 [m2] = 3177W

  1. 复合墙与保温

假设通过平面复合壁的一维传热,无热接触电阻和忽略辐w88优德备用网址 微博射,总传热系数w88优德备用网址 微博可以计算为:

总传热系数 - w88优德备用网址 微博隔热计算

隔热材料-膨胀聚苯乙烯总传热系数w88优德备用网址 微博那么:

U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0.1/0.03 + 1/30) = 0.276 W / m2K

热流密度可简单计算为:

q = 0.276 [w / m2k] x 30 [k] = 8.28 w / m2

通过此墙的总热量损失将是:

失利=问。a = 8.28 [w / m2] x 30 [m2] = 248 w

可以看出,增加隔热层可以显著减少热损失。它必须添加,添加下一层隔热层并不会造成如此高的节省。这可以从热阻法中更好地看出,热阻法可以用来计算通过w88优德备用网址 微博复合墙壁。两个表面之间的稳定热传递速率等于划分总w88优德备用网址 微博量的温差热阻在那两个表面之间。

热阻方程

参考:
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参见:

热损失

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