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2023
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05
真空絕熱板構(gòu)造及絕熱原理
來(lái)源：公司內(nèi)部
真空絕熱板( 英文名Vacuum Insulation Panel)是近年來(lái)順應(yīng)建材行業(yè)日益迫切的節(jié)能要求， 利用現(xiàn)代材料制造工藝研發(fā)的新一代保溫材料。經(jīng)測(cè)試， 在正確的加工及使用條件下， 其表觀導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到10- 3 W/m·℃ 數(shù)量級(jí)， 比常規(guī)保溫材料( 如聚苯乙烯硬質(zhì)塑料， 導(dǎo)熱系數(shù)0.031 W/m·℃) 低一個(gè)數(shù)量級(jí)， 其優(yōu)異的絕熱性能在冷凍、冷藏、低溫家電、建材及科技領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。
真空絕熱板構(gòu)造及絕熱原理分析
實(shí)測(cè)樣品為388 mm×388 mm×10.5 mm 板狀外形材料， 表觀密度172.7 kg/m3， 工程尺寸及密度會(huì)因生產(chǎn)廠家及工程要求而不同， 其結(jié)構(gòu)如圖1。芯材為超細(xì)無(wú)機(jī)纖維( 具體材質(zhì)根據(jù)廠家而異， 可采用超細(xì)玻璃棉或超細(xì)石棉等材料) ，并在其中添加氣體吸附劑以保證板內(nèi)長(zhǎng)期高真空度水平， 外側(cè)為起密封、保護(hù)及支持作用的復(fù)合鋁膜(膜厚0.18 mm); 實(shí)際生產(chǎn)中添加氣體吸附劑后的芯材經(jīng)預(yù)壓縮并外敷復(fù)合鋁膜后經(jīng)抽真空至101 Pa 數(shù)量級(jí)( 實(shí)測(cè)樣品真空度為4~5 Pa) 密封而成。
從傳熱角度分析， 該材料具有較理想的絕熱物理特征。依據(jù)傳熱學(xué)理論， 物質(zhì)與周?chē)橘|(zhì)間單位面積的傳熱量由傳導(dǎo)， 對(duì)流， 輻射三部分構(gòu)成， 其關(guān)系可簡(jiǎn)要表示為公式( 1) ：
Q=Q傳導(dǎo)+ Q對(duì)流+ Q輻射 (1)
式中： Q 、Q 傳導(dǎo)、Q 對(duì)流、Q 輻射分別為單位面積總傳熱量及傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳熱量; λ、δ、Δt、a、Δt' 、εe、T、T 環(huán)境分別為物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、厚度、導(dǎo)熱溫差、對(duì)流放熱系數(shù)、對(duì)流換熱溫差、等效發(fā)射率、物質(zhì)與環(huán)境的溫度; ∝( λ， 1/δ， Δt) ，∝( a， Δt') ，∝( εe ， T 4- T 環(huán)境4) 。
總傳熱量為傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳熱量之和， 而傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳熱量又分別正相關(guān)于各自括號(hào)內(nèi)所示影響因素。
由公式(1)可知為， 為獲得優(yōu)良的絕熱性能， 在一定的工作溫度和使用要求下， 應(yīng)設(shè)法降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)， 對(duì)流換熱系數(shù)和等效發(fā)射率。而真空絕熱板正是依據(jù)這一思路設(shè)計(jì)的： 超細(xì)芯材自身的導(dǎo)熱系數(shù)很低， 再經(jīng)高度真空并添加氣體吸附劑后其大量孔隙內(nèi)基本無(wú)殘留空氣的對(duì)流效應(yīng)影響， 傳熱僅通過(guò)超細(xì)纖維間的輻射和點(diǎn)接觸傳導(dǎo)進(jìn)行， 這使其表觀導(dǎo)熱系數(shù)較同一材質(zhì)空氣中數(shù)據(jù)(如超細(xì)玻璃棉， 常壓下λ= 0.037 W /m.℃[1])低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上， 此外， 外敷的復(fù)合鋁膜因具有εe ≤0.1 的低等效發(fā)射率可進(jìn)一步減少輻射熱損失。
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