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保溫涂料同其他保溫材料一樣,傳熱過程十分復雜,受到很多因素的影響,但其傳熱方式分為對流、輻射和傳導(包括固相傳導、氣相傳導、氣液固相傳導)。
保溫涂料可分為纖維材料和不含纖維材料兩類,能保溫的主要原因都是內部呈微孔結構,總體上屬于多孔性保溫材料。保溫涂料在熱力管道的傳熱方式見圖1。
圖1 保溫涂料傳熱方式示意圖
從圖1可以看出,導熱是由保溫涂料中的固相和氣相完成的。由保溫涂料中的纖維、顆粒和其它各種物質之間接觸產生的熱傳導是固相傳熱,由保溫涂料氣孔內氣體分子熱運動產生的熱傳導是氣相傳熱,由氣孔內氣體分子熱運動與其接觸的固相之間的傳熱是氣液固相傳熱。熱輻射是由保溫涂料中固相物質產生的,輻射熱或穿過氣孔由空隙傳遞,或者透過固相物質傳遞,同時也可以由固相物質吸收后再輻射出去。傅立葉定律表示了熱傳導的基本規律,即:
qn=-λ(at/an) …………………………………………(1)
式中:
qn——等溫面法線方向的熱流密度,W/m2;
λ——導熱系數,W/(m·K)
(at/an)——等溫面法線方向的溫度梯度,k/m。
由于傅立葉定律只適用于連續介質的傳熱,為此可以把這里的導熱系數當做連續介質時的總導熱系數,即“當量導熱系數”來處理,用λ表示為:
λe=λm1+λm2+λC+λR …………………………………………(2)
式中:
λe——總導熱系數(當量導熱系數)
λm1——通過保溫涂料固相部分的熱傳導;
λm2——通過保溫涂料氣相部分的熱傳導;
λC——孔洞中氣體的對流換熱;
λR——穿過孔洞(空隙),從固相到故相的輻射傳熱。
導熱系數是表示一種材料保溫性能好壞的重要指標。一般而言,導熱系數小的材料,保溫性能就好,保溫隔熱涂料也不例外。