超细玻璃棉导热系数的研究(2)

看出， 4和曲线

圆管法测定超细玻璃棉的导热系数随内外表面平均温度的变化规律，如图 2所示。=

曲线23、仍有相交的趋势，交点将向更高的温度区移动。 即使孔隙率再小，仍然存在着辐射和对流壁面，随着密度的增大， 辐射和对流的影响将在更高的温度区域起主导作用。由以上分析可得：针对不同的介质温度或保温材料内外表面平均温度，选用不同密度的保温材料，超细玻璃棉存在最佳使用密度。

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2高温下超细玻璃棉的最佳使用密度图 2超细玻璃棉的表观导热系数

为寻找超细玻璃棉在特定的使用温度下，导热系数随密度的变化关系，将实验数据重新整理，得到图 3所示的变化曲线。=

与内外表面平均温度的变化关系1无组织结构填充式密度为 5 g m3 -一 0 k/;层状预制式密度 5 2 0 k/ 33层状预制式密度为 6 g ;一 g m;- o k/ 4层状预制式密度为 8 gm3 0k/

从图 2可以看出，对于同种保温材料，导热系数随内外表面平均温度的升高而增大。从图 2的曲线 12、可以看出，同密度的超细玻璃棉在相同的平均温度时，层状预制式结构的要比无组织结构填充式的导热系数小，所以管道保温应使用层状预制式结构的保温材料，这样可降低导热系数，减少散热量。从曲线 23、可以看出，在低温区，密度大的超细玻璃棉要比密度小的超细玻璃棉导热系数大；在高温区，密度大的超细图 3超细玻璃棉在不同的使用温度下导热系数随密度的变化关系巅1蟮

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NE B L NG M AT R AL W UIDI E I S

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保温材料与建筑节能 Iu t a rladBin nr ai n li M ti n udgEe ySvg s a n ea o s l i g n

从图 3可以看出，超细玻璃棉在特定的使用温度下，导热系数随密度的变化关系并不是呈单调递增或单调递减趋势，而呈 2次曲线形式，存在着最小值。由此可以得出结论： 保温材料针对特定的使用温度，密度不是单纯的越小越好， 也不是越大越好，而是存在着最佳使用密度。但当温度不大于 10℃时， 0这种 2次曲线趋势变得不明显。 表1为对超细玻璃棉在特定的使用温度下，导热系数随密度变化的关系式及计算结果。

表 l超细玻璃棉在特定的使用温度下导热系数 随密度变化的关系式及最佳使用密度超细玻璃棉内外表面平均温度/℃lO l l0 2 lO 3 l0 4 10 5 l0 6 l0 7 lO 8

全遏制了对流导热，并且将辐射传热减弱到一定程度时，再增加密度并不能有明显的效果。因此，在高温区，随着使用温度的升高，最佳密度值的变化越来越缓慢。 综上所述，超细玻璃棉的导热系数不仅随着使用温度的变化而变化，而且不同的密度，其导热系数方程式是不同的。

而在一些设计手册中只指定一个导热系数值或在很大的卅，密度范围内指定一个导热系数方程式是不正确的。而且，设

计手册中的导热系数是在干工况下测定的，数值偏小。若按照手册中所给出的导热系数进行保温设计，将导致保温材料厚度偏小，造成热损偏大，使供热管道不能安全可靠地运行。 因此，在进行供热管道保温设计时，不仅应该对所选择材料的导热系数进行实测，还应该对保温材料在多种密度下的导热系数进行实测，找出最佳使用密度，然后再进行保温厚度的设计。由于使用最佳密度的保温材料，能使导热系数最小，

最佳使导热系数随密度变化的关系式用密度/(g ms k/ )4。 O 5 2 0- 5 2 4- 57O . 59O . 6 6 0. 619 . 629 .

h= 0 0 05 6p- 0 4 0+ 1 81 0.0 0 0 20.00 46 7p 0.01 4 h= 00 0 4 20.00 47 3p 0.11 2 O. 0 06 5p- 0 6 2+ 1 5 4 h= 0 0 07 3p-0.00 48 0p 0.21 3 0.0 0 8 2 0 8 4+ 1 2 4 h= 0 0 09 p- 0 4 6+ 1 0 4 0.0 0 21 0.01 95 7p 0.3 9 4 h= 0 0 0 0p- 0 2 7+ 1 06 4 0.0 01 6 0.01 50 3p 0.4 5 h= 0 0 9 20.01 51 0p O.5 3 4 0。0 01 8p- 0 4 9+ 1 0 6 1 h= 0 0 3 6p- 0 6 0+ 1 00 4 0.0 01 3。0.01 53 7p 0.6 7 h= 0 0 4 5p- 0 8 2+ 1 9 8 0.0 01 7。0.01 54 3p 0.6 7 4

减小第 1层保温材料的厚度，从而减小支撑钢、 2第层保温材料和外保护层的用量，以及减小散热面积，,因此这对整个供

热管道的经济运行是有益的。

3结

语

() 1对于同种超细玻璃棉材料，导热系数随内外表面平

选取密度值时，除了考虑使导热系数最小之外，还应考虑材料的承载能力。密度小承载能力低，当没有采取防止材料因受载而严重变形的措施时，当加大密度。应适

均温度的升高而升高，与平均温度呈线性关系；() 2在不同的密度和不同的使用温度下，超细玻璃棉材料中导热换热、对流换热和辐射换热所占的比例不同，,因此并不是单纯的密度越小，导热系数越小；

图 4为超细玻璃棉最佳使用密度与温度的变化关系，可以通过连续曲线得到在一定温度范围内任意温度的最佳使用密度值。

() 3在特定使用温度下，导热系数随密度的变化关系呈 2 次曲线形式，存在最佳使用密度，在该密度下导热系数最小；

() 4最佳密度随使用温度的升高呈单调递增趋势， 使用温度越高，最佳使用密度越大，但在高温区，这种趋势趋于平缓。

参考文献：[杨世铭， 1】陶文铨.传热学.京：北高等教育出版社，9 8 2 3 26 1:4— 4 . 9[ Y r R s rh C r.T1 E o o i T i n s f n ut cl 2】 ok ee c o E cn m c h h es o i s i a p - c r d ra

图 4超细玻璃棉最佳使用密度与温度变化的关系

Fe ea eg Ad iitain Pa e,97 4: 5 93 . d r lEn r y m nsrto p r1 6, 6 2 9 7

从图 4可以看出，最佳使用密度与内外表面平均温度呈单调递增趋势，但这种趋势在高温区逐渐趋于平缓。因为在

[ G r d F o e dN a i . t a Islt nf o r e t g 3】 ea J n s n o m L r pi l nua o r l a n r a oO m i oSaH iS se s r c e i so he 1 8 An u e tnr ytm . o e dng ft 97 n a me i g P l Ame c n S cin i f a et o o h S f te I ES.

低温时，保温材料中导热占主导地位，密度小，空气量多， 导热系数小，,因此在低温区最佳密度值偏低。随着使用温度的 升高，保温材料中对流和辐射逐渐占主导地位，密度大会减小空气间层，减弱对流和辐射的影响，因此在高温区最佳密度值偏大。但在高温区，当

密度增加到空气间层非常小时，完

[王绍周，文吉， 4】关王维新 .管道工程设计施工及维护.北京：中国建材工业出版社，0 0:6 - 3 . 2 0 15 2 7

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