《其他材料》PPT课件

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1、第九章其他材料第一节绝热材料绝热材料又称保温隔热材料，系指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。绝热材料在建筑物中可以起到保温隔热作用，一般将材料阻抗室内热量外流的功能称为保温，将材料阻抗室外热量流入室内的功能称为隔热。材料保温隔热性能的好坏由材料的导热系数的大小来评价，导热系数越小，保温隔热性能越好，反之亦然。一、绝热材料的性能材料的热物理量热物理量的影响因素提高材料或复合体的绝热性能的途径绝热材料的性能要求1、材料的热物理量绝热就是最大限度地阻抗热流的传递（传热），传热是指热量从高温区向低温区的自发流动，是一种由于温差引起的能量转移现

2、象。按照传热的物理机理，传热过程主要通过三种方式进行：导热、对流和热辐射。绝热材料须具有较小的导热系数、对流传热系数和辐射传热系数，或由绝热材料组成的复合体具有较高的热阻值或较小的传热系数，才能具有很好的绝热性能。导热系数表示材料传递热量的一种能力，用“”表示，单位为W/mK。定义为：＝－[Q/S][dx/dT]S—传热面积；x—传热距离。它表示：在一块面积为1m、厚度为1m的板上，板的两侧表面温差为1℃，在1小时内通过板面的热量，因此导热系数越小，则材料的绝热性能越好。T1T2xQ→T1＞T2热阻∵＝Qx/[(T1-T2)S]

3、∴热流量Q＝(/x)(T1-T2)S令单位面积热流量q=Q/S=(/x)(T1-T2)定义：热阻R=x/它表示材料层抵抗热流通过的能力，或者说明热流通过材料层时所遇到的阻力。在同样温度下，热阻越大，通过材料层的热量越小。传热系数对于单层平壁的传热，热流体通过平壁传递给冷流体的热流密度为：q=[T1-T2]/[1/1＋/＋1/2]其中：K=1/[1/1＋/＋1/2]K称为传热系数，单位为W/m2K.对于多层平壁传热，有：q=[T1-T2]/[1/1＋∑i/i＋1/2]传热总热阻为：R=1/1＋∑i/

4、i＋1/2则：传热系数为热阻倒数：K=1/RT11T22x0TQ→i2、热物理量的影响因素材料的组成与结构材料的表观密度孔隙的大小与特征湿度或含水率热流方向温度（1）材料的组成与结构有机高分子材料的导热系数小于无机材料；在无机材料中，非金属材料的导热系数小于金属材料；气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体材料；固体材料而言，一般分子结构越复杂，结晶程度越低，导热系数越小；无定形结构的材料的导热系数小于晶体材料。（2）材料的表观密度随着孔隙率的提高或表观密度的减小，其导热系数变小；当表观密度小于某一临界值后，由于孔隙率太

5、高，孔隙中的空气即开始产生对流；同时，气体对热辐射的阻抗能力降低。如果孔隙率过高，辐射传热也会相应加强，这时，材料总的传热系数反而增大。对于多孔绝热材料，只有当导热系数、对流传热系数和辐射传热系数三者之和最小时，才具有很好的绝热性能。此时的材料表观密度称为最佳密度，对于纤维制品，一般为32～48kg/m3，对于泡沫制品，一般为16～40。（3）孔隙的大小与特征当表观密度相同时，孔隙的尺寸越小，导热系数越小；当孔隙尺寸小于50nm时，空气将完全被气孔壁吸附，孔隙接近于真空状态，导热系数降至最小，孔隙只有辐射传热；当孔隙尺寸大到一定程度后，由于

6、空气对流的出现使导热系数变大。孔隙开口而且相互连通的比封闭而互不连通的导热系数大，而且孔隙中的空气可能发生对流传热；多而小的封闭孔隙，不但对导热传热，而且对对流传热和辐射传热的热阻抗都是有利的。（4）湿度或含水率由于水的导热系数为0.5815W/(mK)，比静止空气的导热系数0.02326W/(mK)大，因此，当环境湿度较高时，材料内部孔隙会吸收水分使其平衡含水率相应提高，导热系数相应增大。（5）热流方向对于各向异性材料，如纤维状材料，当热流方向平行于纤维延伸方向时，其导热系数较大；垂直于纤维延伸方向时，则导热系数较小。（6）温度由于辐

7、射传热的影响，多孔材料的导热系数一般随着温度的升高而增大，二者之间的关系常简化成下式：＝b+bTpj式中：b——常温下材料的导热系数；b——系数；Tpj——内外表面的平均温度。3、提高材料或复合体的绝热性能的途径降低材料的表观密度，使其表观密度符合绝热最佳密度。在其他条件允许的情况下，尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料。在表观密度一定的情况下，应使得材料内部的孔隙数量尽可能的多、尺寸尽可能的小，且互不连通。使用纤维材料时，应尽量减小纤维的直径。利用空气夹层制成材料的复合体，夹层的厚度应尽量小，以防止空气对流的发生。在可能的条件下

8、，采用真空化处理或充填导热系数小于空气的气体，可使得多孔材料的传热量降到最低。4、绝热材料的性能要求绝热材料的传热系数要尽可能的小，表观密度尽可能为最佳密度。通常绝热材料的导热系