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二氧化硅气凝胶保温毡性能测试实验数据

2018-01-11 18:16:22

  我国建筑节能的核心是对建筑物围护结构和采暖系统进行革新,其中墙体保温施工技术在建筑节能中发挥着越来越重要的作用。

  当今社会,发达国家都很重视节能保温。我国目前的单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的3〜4倍。如何能合理利用能源,提高能源利用率是我国发展的根本大计,而建筑物外墙围护结构节能技水的改进,保温材料的更新对社会及建筑能耗的降低具有极其重大的意义。

  气凝胶是什么?

  气凝胶是在保持凝胶骨架完整的情况下,将凝胶内溶剂干燥后的产物。二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”,是目前已知最轻的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。

  二氧化硅气凝胶保温毡是以二氧化硅气凝胶为主体材料制作的外墙保温材料,具有导热系数低、密度小、强度高、空间利用率高、隔声、绿色环保、防水不燃等优越性能。

气凝胶的分类.jpg

  那么二氧化硅气凝胶保温毡的导热系数是一个怎样的存在?

  导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒内(1s),通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度 (W/(m·K),此处为K可用℃代替)。

  我们都知道此类保温毡的热导率低,即导热系数低,具有很好的保温效果,那么导热系数又是怎么计算出来的呢?

QQ图片20170918151623.jpg

  我们需要建立一个数学模型进行实验,假设一个立柱圆筒外围一层二氧化硅气凝胶保温毡,筒内的温度场为稳态传热,即物体中各个温度与时间无关。圆筒外半径为R1,包裹保温材料后外半径R2,圆筒壁温度为tw1,保温材料外表温度为tw2,圆筒厂L=0.87M,在本实验中可认为导热系数λ为常数。通过控制加热管温度,使其圆筒内的温度场达到稳态传热,则

  根据傅里叶定律得:

  Φ=2πλl*(tw1-tw2)/ln(R2 /R1)

  控制圆筒加热管温度达到稳态传热的功率(加热器功率)=导热系数*2πl*(tw1-tw2)内外温度差/外半径与内半径比值的自然对数。

  通过反解得:

  λ=Φ㏑(R2 /R1)/[ 2πl*(tw1-tw2)]

  温度测试过程,布置出相应的圆筒外壁101~108号8个点位,和包裹圆筒后二氧化硅气凝胶保温毡111~118号8个点位的,测试它们不同的温度变化。

编号

101

102

103

104

105

106

107

108

温度/

116.5

118.7

118.7

118.7

118.2

117.2

110.7

113.5

编号

111

112

113

114

115

116

117

118

温度/

50.1

32.5

42.7

39.1

35

39.8

41.5

44.3

 微信图片_20170810182233.jpg

 试验数据可得:加热器的功率为30W,R2=10.02,R1=8.01,内外温度差为(117.5摄氏度-38.4摄氏度)。由以上数据根据傅里叶定律可得:

  λ=Φ㏑(R2 /R1)/[ 2πl*(tw1-tw2)]

  =30*ln(10.02/8.01)/[2*3.14*0.87*(117.5-38.4)]

  =0.016W/(m·K)

  导热系数会根据温差值的越大,导热系数越低。而久达科技生产的二氧化硅气凝胶保温毡试验所得的导热系数为0.016 W/(m·K),这在保温材料行业里应属于佼佼者。

  与传统保温材料热导率的对比

  二氧化硅气凝胶保温毡的导热系数与聚氨酯保温板的导热系数大致相当。从耐火性方面考虑,聚氨酯易燃,且燃烧产生有毒气体,对建筑造成安全隐患。本次的试验材料用火枪烧并不燃,且保持较低的导热系数,是理想的耐高温隔热墙体保温材料。

气凝胶保温毡.jpg

  二氧化硅气凝胶玻璃纤维保温毡是久达的主打产品之一。该产品的疏水性极高,常温下的憎水率可达到99%以上,阻燃性能优异,防火等级达到国家A1标准。且该产品的使用温度范围广,可根据不同要求在-200~650℃范围内使用,安装简单快捷,便于施工。可广泛应用于650℃以下需绝热的管道和罐体、炉体、建筑等。

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