保溫材料密度與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系研究

李國明 李志剛

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的日益生活需求也在不斷增長。在當(dāng)前階段，做好材料的設(shè)計(jì)工作，對(duì)于人民的工業(yè)發(fā)展是非常有用的。本文針對(duì)常用的聚苯乙烯塑料與聚苯乙烯泡沫塑料的復(fù)合型砂漿，通過做了大量的材料收集以及保溫使用之后，對(duì)其的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了檢測(cè)，并且還針對(duì)性的總結(jié)出了這其中數(shù)據(jù)變化的行為和特征，在本質(zhì)上得出了保溫材料密度與導(dǎo)入系數(shù)之間所存在的一種緊密關(guān)系。本文的研究結(jié)果數(shù)據(jù)可以表明，除了一些復(fù)合型的保溫水泥砂漿材料之外，大多數(shù)的保溫材料在導(dǎo)熱系數(shù)與表觀密度之間所存在的關(guān)系上，并沒有表現(xiàn)出非常特定的關(guān)系對(duì)應(yīng)。因此，在實(shí)際的作業(yè)檢測(cè)當(dāng)中，對(duì)不同性質(zhì)的材料而言，應(yīng)該以不同的處理和判斷的方法來針對(duì)性的做好其與導(dǎo)熱系數(shù)之間的關(guān)系分析問題，希望本文可以給廣大讀者帶來參考性意見。

關(guān)鍵詞：保溫材料；導(dǎo)熱系數(shù)；關(guān)系

當(dāng)前我國對(duì)于材料的使用質(zhì)量，主要通過其表面呈現(xiàn)的密度、導(dǎo)熱系數(shù)以及壓縮能力等信息數(shù)據(jù)來參考。對(duì)于這三項(xiàng)參考指標(biāo)而言，導(dǎo)熱系數(shù)是一種衡量材料使用對(duì)于絕熱性能的一種參考信息，該系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)之間所體現(xiàn)的關(guān)系非常的密切。從一般程度上來看，材料密度的水平直接影響著其使用的導(dǎo)熱系數(shù)水平。對(duì)于不同材料的使用而言，其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)與密度之間的關(guān)系也會(huì)存在著一些不同，本文在這種前提下，對(duì)幾種常使用的保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)與密度之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。

1導(dǎo)致系數(shù)的影響因素

1.1材料的結(jié)構(gòu)以及組成

眾所周知，有機(jī)高分子材料對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)比無機(jī)材料對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)在水平上要更小，在人們常使用的無機(jī)材料當(dāng)中，非金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬的又更小。對(duì)于其他物質(zhì)而言，氣態(tài)的比液態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)更小，同時(shí)液態(tài)的水平也會(huì)比固態(tài)的更小。

1.2材料的表觀密度

對(duì)于材料的表觀密度而言，其主要是指材料在自然堆積的狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)的單位體積質(zhì)量就代表了材料的表觀密度。對(duì)于此處的單位體積而言，其不僅包含了空隙部分的體積，同時(shí)也包含了材料固體部分的體積。在一些溫度較低的環(huán)境當(dāng)中，空隙中所存在的氣體可以被人們認(rèn)作為靜止且無相對(duì)流動(dòng)的氣體，因此其只具備導(dǎo)入的效果，不具備對(duì)于熱量的對(duì)流以及交換能力。由上述的介紹可以知道，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)比固體的更小，因此，隨著孔隙程度不斷的提升，材料的使用導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)逐漸的變形。對(duì)于一些孔較多的材料，其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)就會(huì)更小。但是從本質(zhì)上來看，材料的導(dǎo)熱系數(shù)并不是隨著其密度的均勻減小而呈現(xiàn)正比性的無限降低。如果材料具備的表觀密度小于了某個(gè)規(guī)定的臨界值時(shí)，由于材料對(duì)性的孔較多，因此空氣中對(duì)于空氣的流動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生對(duì)流。除此之外，因?yàn)榭諝鈱?duì)于輻射的抵抗能力非常的低，如果材料的導(dǎo)熱系數(shù)降低到了最小水平值，那么一旦在之后突然增大孔隙的體積，那么就會(huì)嚴(yán)重的導(dǎo)致空氣出現(xiàn)對(duì)流問題，這種情況就會(huì)導(dǎo)致材料在使用時(shí)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)變大。對(duì)于具備空隙率以及實(shí)體尺寸相同的材料而言，如果材料對(duì)于一些孔的穿插出現(xiàn)了聯(lián)通的效果，那么這種情況也會(huì)導(dǎo)致材料具備的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)增大，反之會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)變小。

1.3材料的濕度

由于水的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣的會(huì)更大，因此，對(duì)于一些吸了水的材料而言，其具備的材料平衡含水率出現(xiàn)了較高情況時(shí)，這種情況也會(huì)導(dǎo)致材料具備的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)逐漸增大。

1.4材料的熱流方向

如果材料在結(jié)構(gòu)分布上是各向異性的特征，那么在不同方向上來觀察材料的導(dǎo)熱系數(shù)也會(huì)有不同的效果。為了在根本上降低材料對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)水平值，應(yīng)該盡可能的減少熱流在方向上具備的離散性和不均勻性。

2常用保溫材料的密度與導(dǎo)熱系數(shù)

在實(shí)際工作中，通過對(duì)大量的保溫材料具備的導(dǎo)熱性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和采集之后，結(jié)果得到導(dǎo)熱系數(shù)與密度之間所對(duì)應(yīng)的一定關(guān)系，這其中就包含了聚苯乙烯泡沫塑料密度與導(dǎo)熱系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其如圖1所示。圖2為聚苯乙烯泡沫塑料導(dǎo)熱系數(shù)的正態(tài)分布曲線。由圖1可以看出，對(duì)于密度相同的材料，其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)也不完全相同，并且導(dǎo)熱系數(shù)與密度之間的關(guān)系并不是以嚴(yán)格正比關(guān)系分布。對(duì)于這種形象而言，主要是與生產(chǎn)廠商與材料制造工藝所使用的材料對(duì)應(yīng)的屬性有關(guān)系。由圖2可以看出，當(dāng)前人們所使用的聚苯乙烯泡沫塑料的密度主要集中在31到40水平之間。

3結(jié)束語

從以上的研究結(jié)果來看，除水泥基復(fù)合保溫砂漿外，保溫材料的表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)之間沒有表現(xiàn)出特定的關(guān)系。在保溫材料的檢測(cè)項(xiàng)目中，材料的導(dǎo)熱系數(shù)和表觀密度都是強(qiáng)檢項(xiàng)目，導(dǎo)熱系數(shù)是衡量材料的熱工性能，檢測(cè)材料的表觀密度也是為了更好地檢查材料導(dǎo)熱系數(shù)是否在要求的范圍之內(nèi)。實(shí)際上，有些保溫材料例如聚苯板，它們的表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)的線性關(guān)系只有在理論情況下存在，因此在對(duì)這些材料的實(shí)際檢測(cè)中，如果材料的物理、力學(xué)和熱工性能等其它指標(biāo)都合格，而僅表觀密度不合格，材料也是可以使用的。但是同樣我們也看到，像水泥基復(fù)合保溫砂漿等材料、導(dǎo)熱系數(shù)和表觀密度的關(guān)系呈現(xiàn)出明顯的線性關(guān)系，這類材料的指標(biāo)值關(guān)系非常密切，所以在檢測(cè)時(shí)要特別注意，若其中一項(xiàng)不合格時(shí)，應(yīng)檢查另一合格項(xiàng)的檢測(cè)結(jié)果是否正確，并建議這兩個(gè)項(xiàng)目同時(shí)復(fù)檢。目前的同條件試件的送樣過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一項(xiàng)不合格、其它項(xiàng)合格的問題。

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