Diễn đàn rao vặt hiệu quả, dang tin mua ban mien phi :: Kỹ thuật số, điện máy :: Máy móc công nghiệp
cogaithang5
Thành viên gắn bó 01655465158 
Ghi danh : 11/09/2016
Bài viết : 58
Xu : 29506
Được thích : 26
Ý thức : Tốt
Giới tính : 
Tuổi : 28
Đến từ : Tuoitrevn.NET
Vật liệu cách nhiệt là loại vật liệu không thể thiếu trong các hệ thống bồn composite , kho lạnh. Vậy yêu cầu về tính chất kỹ thuật của vật liệu cách nhiệt được thể hiện như thế nào?
1. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt
Hệ số dẫn nhiệt là thông số quan trọng nhất của vật liệu cách nhiệt, trong khi nhiệt dung riêng và khả năng dẫn nhiệt được coi là dòng nhiệt ổn định truyền từ ngoài vào trong.
Hệ số dẫn nhiệt là tiêu chuẩn số một để đánh giá chất lượng chất cách nhiệt. Vật liệu cách nhiệt chính được sử dụng hiện nay là phi kim loại hữu cơ và vô cơ. Bảng 1 giới thiệu phạm vi của hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu, số liệu của kim loại để tiện so sánh.
Nhưng hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt không phải cố định mà thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố chính là:
- Khối lương riêng;
- Cấu trúc của bọt xốp (kiểu, độ lớn, cách sắp xếp các lỗ chứa khí, thành phần và cấu tạo của phần rắn và mối quan hệ của chúng);
- Nhiệt độ;
- Áp suất và chất khí ngậm trong lỗ xốp;
- Độ ẩm và độ khuyêch tán hơi nước và không khí vào vật liệu trong thời gian sử dụng.
[size]
Bảng 1. Phạm vi giá trị hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu
- Sự phụ thuộc hệ số dẫn nhiệt vào khối lượng riêng
Các vật liệu xây dựng và cách nhiệt bao giờ cũng có những lỗ nhỏ chứa không khí (vật liệu xốp), độ xốp càng cao, khối lượng riêng càng nhỏ và hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ.
Hình 1 biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào khối lượng riêng cảu vật liệu xây dựng vô cơ ở trjang thái khô. Đối với các vật liệu xây dựng hữu cơ các số liệu cũng tương tự, sai số giữa các vật liệu khác nhau không đáng kể.
[/size]
[size]
Hình 1. Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào khối lượng riêng vật liệu xây dựng khô vô cơ (giá trị trung bình)
Lí do là tính chất giống nhau của không khí ngậm trong các lỗ xốp của vật liệu. Tuy nhiên nếu muốn dự đoán hệ số dẫn nhiệt của loại vật liệu nào đó với sai số có thể chấp nhận được, cần phải xác định được các yếu tố ảnh hưởng khác của thành phần rắn như nguyên liệu, phương pháp gia công. Ngay cả một vật liệu xây dựng hoặc cách nhiệt của hãng này có thể có hệ số dẫn nhiệt tốt hơn của hãng sản xuất khác.
- Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào dạng và độ lớn của các lỗ xốp chứa khí.
Độ lớn của các lỗ xốp chứa khí có ảnh hưởng lớn đến hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xốp. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xốp ta hiểu là hệ số dẫn nhiệt tương đương vì nó gồm cả thành phần đối lưu nhiệt trong các lỗ ngậm khí, bức xạ nhiệt qua thành của lỗ xốp.
Lỗ xốp càng lớn, hiệu nhiệt độ giữa hai vách xốp càng cao, thành phần tryền nhiệt càng lớn. Sự đối lưu của khí trong lỗ xốp càng dễ dàng và thành phần truyền nhiệt bằng đối lưu cũng lớn lên. Bảng 2 giới thiệu hệ số dẫn nhiệt tương đương của không khí phụ thuộc vào cỡ bọt khác nhau 00C. Khi tăng đường kính của lỗ xốp từ 0mm đến 10mm hệ số dẫn nhiệt tăng lên đến 3 lần.
[/size]
[size]
Bàng 2. Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt tương đương của không khí ở 00C vào kích thước lỗ xốp
Dạng của lỗ xốp cũng có ảnh hưởng lớn tới hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xốp. Nói chung các vật liệu dạng tấm như polystriol, polyurethane, các vật liệu xây dựng đều có lỗ xốp dạng cầu. Nói đến dạng lỗ xốp ở đây chủ yếu để chỉ các vật liệu cách nhiệt dạng sợi như bông thủy tinh, bông khoáng … và cách bố trí chúng trong cơ cấu cách nhiệt. Khi bố trí sợi dọc theo phương pháp truyền nhiệt, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu có thể tăng gấp hai lần, hoặc hơn so với các bố trí sợi vuông góc với phương dòng nhiệt. Bảng 3, giới thiệu hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu dạng sợi khi bối trí vuông góc và song song sợi theo hướng đi của dòng nhiệt. Với cùng khối lượng riêng, khi sắp xếp sợi theo hướng vuông góc với dòng nhiệt, hệ số dẫn nhiệt giảm đáng kể, có khi chỉ còn khoảng một nửa.
[/size]
[size]
Bảng 3. Sự phụ thuộc bố trí sợi so với hướng dòng nhiệt
- Ảnh hưởng của nhiệt độ
Hệ số dẫn nhiệt của các loại vật liệu xây dựng và cách nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng. Bản thân vật liệu và cả các lỗ xốp ngậm khí đều có tính chất chung đó. Nhiều công trình công bố đã tìm các mô hình toán học để mô tả sự ảnh hưởng của nhiệt độ. Trong phạm vi từ nhiệt độ môi trường đến -800C sự ảnh hưởng này hầu như không có ý nghĩa.
Hệ số dẫn nhiệt của không khí thường được coi là giá trị giới hạn đối với các vật liệu cách nhiệt. Các vật liệu polytirol, perlit, bông xỉ, thủy tinh bọt ngậm không khí trong các lỗ xốp nên hệ số dẫn nhiệt của chúng bao giờ cũng lớn hơn hệ số dẫn nhiệt của không khí. Riêng bọt polyrethan ngậm khí R11 nên hệ số dẫn nhiệt của nó có thể nhỏ hơn hệ số dẫn nhiệt của không khí.
- Ảnh hưởng của cấu trúc phần rắn.
Một vật liệu xốp có thể coi là gồm hai thành phần: phần rắn (phần xương) và phần lỗ xốp không khí. Phần rắn của vật liệu có thể chế tạo bằng hai phương pháp. Trước hết các hạt vật liệu có thể được dính kết với nhau bằng các chất két dính ở điểm tiếp xúc, sau nữa vật liệu có thể được thổi khí ở trạng thái lỏng: khí tạo thành các bọt có kích cỡ tương đối không đồng đều trong vật liệu, sau đó vật liệu được làm đông cứng lại. Trường hợp duwosi, do cấu tạo của xương vật liệu được bù đầy vào không gian giữa các lỗ xốp bọt khí hình cầu nên hệ số cách nhiệt lớn hơn và độ bền cơ học cũng lớn hơn.
- Ảnh hưởng của độ ẩm
[/size]
[size]
Hình 2. Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào áp suất của không khí
Trong thực tế cách nhiệt lạnh, ẩm được coi là kẻ thù nguy hiểm. khi bị nhiểm ẩm, hệ số dẫn hiệt tăng nhanh chóng, vật liệu mất khả năng cách nhiệt. Do đó chênh lệch nhiệt độ từ môi trường vào buồng lạnh, luôn có hiện tượng khuếch ta hơi nước ở không khí môi trường vào cách nhiệt để vào buồng lạnh. Đây cũng là khác biệt cơ bản giữa cách nhiệt để vào buông lạnh. Độ ẩm của tường cách nhiệt là yếu tố quan trọng nhất quyết định tuổi thọ, độ bền lâu, hiệu quả cách nhiệt lạnh và tính kinh tế của toàn bộ công trình. Để tính vật liệu cách nhiệt nhiểm ẩm phải chọn vật liệu có trở thấm ẩm tốt hơn. Nếu trở thấm ẩm của vật liệu không đủ lớn nhất thiết phải có cách ẩm đi đôi với cách nhiệt.
- Ảnh hưởng của áp suất khí.
Áp suất của chất khí ngậm trong các lỗ xốp vật liệu càng nhỏ thì hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ. Chân không có khả năng cách nhiệt tốt nhất, nhưng khó thực hiện đối với các vật liệu cách nhiệt vì ẩm và không khí luôn luôn khuếch tán vào vật liệu.
Chỉ có thể thực hiện chân không trong các bình 2 vỏ hoặc nhiều vỏ như phích nước, phích đá, các bình cryo … chịu được áp lực không khí và chống được khuếch tán hơi nước và không khí. Hình 2 giới thiệu ảnh hưởng của áp suất đến hệ số dẫn nhiệt. Khoảng thay đổi giá trị λ (diện tích có gạch chéo) trên hình bao quát hầu như toàn bộ các vật liệu cách nhiệt lạnh khác nhau với các cách bố trí và xếp đặt khác nhau. Giá trị dọc bên phải của hình λ = 0,02 … 0,05W(m.K) là hệ số dẫn nhiệt của hầu hết các vật liệu cách nhiệt lạnh ở áp suất khí quyển như các tấm xốp bằng polistyrol, polyurethane, lie … cách nhiệt cho vào vách phẳng và cho đường ống, các loại bông để nhét đầy vào các loại vật liệu dạng bột để điền đầy. Giới hạn nhiệt độ là khoảng -1900C vì khi đó không khí đã ngưng tụ thành lỏng. Ở nhiệt độ này cách nhiệt được coi là cách nhiệt chân không. Cách nhiệt nhiệt chân không hoàn hảo nhất có hệ số dẫn nhiệt chỉ bằng khoảng 1% giá trị áp suất khí quyển. Tuy vậy áp suất hiệu quả nằm trong phạm vi từ 0,1 đến 1Pa vì dưới áp suất này λ giảm hầu như không đáng kể.
Bài viết liên quan
- Khắc phục những tồn tại của Đăng ký sổ chủ nguồn thải tiết kiệm chi phí nhất.[/size]
1. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt
Hệ số dẫn nhiệt là thông số quan trọng nhất của vật liệu cách nhiệt, trong khi nhiệt dung riêng và khả năng dẫn nhiệt được coi là dòng nhiệt ổn định truyền từ ngoài vào trong.
Hệ số dẫn nhiệt là tiêu chuẩn số một để đánh giá chất lượng chất cách nhiệt. Vật liệu cách nhiệt chính được sử dụng hiện nay là phi kim loại hữu cơ và vô cơ. Bảng 1 giới thiệu phạm vi của hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu, số liệu của kim loại để tiện so sánh.
Nhưng hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt không phải cố định mà thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố chính là:
- Khối lương riêng;
- Cấu trúc của bọt xốp (kiểu, độ lớn, cách sắp xếp các lỗ chứa khí, thành phần và cấu tạo của phần rắn và mối quan hệ của chúng);
- Nhiệt độ;
- Áp suất và chất khí ngậm trong lỗ xốp;
- Độ ẩm và độ khuyêch tán hơi nước và không khí vào vật liệu trong thời gian sử dụng.
Bảng 1. Phạm vi giá trị hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu
- Sự phụ thuộc hệ số dẫn nhiệt vào khối lượng riêng
Các vật liệu xây dựng và cách nhiệt bao giờ cũng có những lỗ nhỏ chứa không khí (vật liệu xốp), độ xốp càng cao, khối lượng riêng càng nhỏ và hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ.
Hình 1 biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào khối lượng riêng cảu vật liệu xây dựng vô cơ ở trjang thái khô. Đối với các vật liệu xây dựng hữu cơ các số liệu cũng tương tự, sai số giữa các vật liệu khác nhau không đáng kể.
[/size]
Hình 1. Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào khối lượng riêng vật liệu xây dựng khô vô cơ (giá trị trung bình)
Lí do là tính chất giống nhau của không khí ngậm trong các lỗ xốp của vật liệu. Tuy nhiên nếu muốn dự đoán hệ số dẫn nhiệt của loại vật liệu nào đó với sai số có thể chấp nhận được, cần phải xác định được các yếu tố ảnh hưởng khác của thành phần rắn như nguyên liệu, phương pháp gia công. Ngay cả một vật liệu xây dựng hoặc cách nhiệt của hãng này có thể có hệ số dẫn nhiệt tốt hơn của hãng sản xuất khác.
- Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào dạng và độ lớn của các lỗ xốp chứa khí.
Độ lớn của các lỗ xốp chứa khí có ảnh hưởng lớn đến hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xốp. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xốp ta hiểu là hệ số dẫn nhiệt tương đương vì nó gồm cả thành phần đối lưu nhiệt trong các lỗ ngậm khí, bức xạ nhiệt qua thành của lỗ xốp.
Lỗ xốp càng lớn, hiệu nhiệt độ giữa hai vách xốp càng cao, thành phần tryền nhiệt càng lớn. Sự đối lưu của khí trong lỗ xốp càng dễ dàng và thành phần truyền nhiệt bằng đối lưu cũng lớn lên. Bảng 2 giới thiệu hệ số dẫn nhiệt tương đương của không khí phụ thuộc vào cỡ bọt khác nhau 00C. Khi tăng đường kính của lỗ xốp từ 0mm đến 10mm hệ số dẫn nhiệt tăng lên đến 3 lần.
[/size]
Bàng 2. Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt tương đương của không khí ở 00C vào kích thước lỗ xốp
Dạng của lỗ xốp cũng có ảnh hưởng lớn tới hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xốp. Nói chung các vật liệu dạng tấm như polystriol, polyurethane, các vật liệu xây dựng đều có lỗ xốp dạng cầu. Nói đến dạng lỗ xốp ở đây chủ yếu để chỉ các vật liệu cách nhiệt dạng sợi như bông thủy tinh, bông khoáng … và cách bố trí chúng trong cơ cấu cách nhiệt. Khi bố trí sợi dọc theo phương pháp truyền nhiệt, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu có thể tăng gấp hai lần, hoặc hơn so với các bố trí sợi vuông góc với phương dòng nhiệt. Bảng 3, giới thiệu hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu dạng sợi khi bối trí vuông góc và song song sợi theo hướng đi của dòng nhiệt. Với cùng khối lượng riêng, khi sắp xếp sợi theo hướng vuông góc với dòng nhiệt, hệ số dẫn nhiệt giảm đáng kể, có khi chỉ còn khoảng một nửa.
[/size]
Bảng 3. Sự phụ thuộc bố trí sợi so với hướng dòng nhiệt
- Ảnh hưởng của nhiệt độ
Hệ số dẫn nhiệt của các loại vật liệu xây dựng và cách nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng. Bản thân vật liệu và cả các lỗ xốp ngậm khí đều có tính chất chung đó. Nhiều công trình công bố đã tìm các mô hình toán học để mô tả sự ảnh hưởng của nhiệt độ. Trong phạm vi từ nhiệt độ môi trường đến -800C sự ảnh hưởng này hầu như không có ý nghĩa.
Hệ số dẫn nhiệt của không khí thường được coi là giá trị giới hạn đối với các vật liệu cách nhiệt. Các vật liệu polytirol, perlit, bông xỉ, thủy tinh bọt ngậm không khí trong các lỗ xốp nên hệ số dẫn nhiệt của chúng bao giờ cũng lớn hơn hệ số dẫn nhiệt của không khí. Riêng bọt polyrethan ngậm khí R11 nên hệ số dẫn nhiệt của nó có thể nhỏ hơn hệ số dẫn nhiệt của không khí.
- Ảnh hưởng của cấu trúc phần rắn.
Một vật liệu xốp có thể coi là gồm hai thành phần: phần rắn (phần xương) và phần lỗ xốp không khí. Phần rắn của vật liệu có thể chế tạo bằng hai phương pháp. Trước hết các hạt vật liệu có thể được dính kết với nhau bằng các chất két dính ở điểm tiếp xúc, sau nữa vật liệu có thể được thổi khí ở trạng thái lỏng: khí tạo thành các bọt có kích cỡ tương đối không đồng đều trong vật liệu, sau đó vật liệu được làm đông cứng lại. Trường hợp duwosi, do cấu tạo của xương vật liệu được bù đầy vào không gian giữa các lỗ xốp bọt khí hình cầu nên hệ số cách nhiệt lớn hơn và độ bền cơ học cũng lớn hơn.
- Ảnh hưởng của độ ẩm
[/size]
Hình 2. Sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào áp suất của không khí
Trong thực tế cách nhiệt lạnh, ẩm được coi là kẻ thù nguy hiểm. khi bị nhiểm ẩm, hệ số dẫn hiệt tăng nhanh chóng, vật liệu mất khả năng cách nhiệt. Do đó chênh lệch nhiệt độ từ môi trường vào buồng lạnh, luôn có hiện tượng khuếch ta hơi nước ở không khí môi trường vào cách nhiệt để vào buồng lạnh. Đây cũng là khác biệt cơ bản giữa cách nhiệt để vào buông lạnh. Độ ẩm của tường cách nhiệt là yếu tố quan trọng nhất quyết định tuổi thọ, độ bền lâu, hiệu quả cách nhiệt lạnh và tính kinh tế của toàn bộ công trình. Để tính vật liệu cách nhiệt nhiểm ẩm phải chọn vật liệu có trở thấm ẩm tốt hơn. Nếu trở thấm ẩm của vật liệu không đủ lớn nhất thiết phải có cách ẩm đi đôi với cách nhiệt.
- Ảnh hưởng của áp suất khí.
Áp suất của chất khí ngậm trong các lỗ xốp vật liệu càng nhỏ thì hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ. Chân không có khả năng cách nhiệt tốt nhất, nhưng khó thực hiện đối với các vật liệu cách nhiệt vì ẩm và không khí luôn luôn khuếch tán vào vật liệu.
Chỉ có thể thực hiện chân không trong các bình 2 vỏ hoặc nhiều vỏ như phích nước, phích đá, các bình cryo … chịu được áp lực không khí và chống được khuếch tán hơi nước và không khí. Hình 2 giới thiệu ảnh hưởng của áp suất đến hệ số dẫn nhiệt. Khoảng thay đổi giá trị λ (diện tích có gạch chéo) trên hình bao quát hầu như toàn bộ các vật liệu cách nhiệt lạnh khác nhau với các cách bố trí và xếp đặt khác nhau. Giá trị dọc bên phải của hình λ = 0,02 … 0,05W(m.K) là hệ số dẫn nhiệt của hầu hết các vật liệu cách nhiệt lạnh ở áp suất khí quyển như các tấm xốp bằng polistyrol, polyurethane, lie … cách nhiệt cho vào vách phẳng và cho đường ống, các loại bông để nhét đầy vào các loại vật liệu dạng bột để điền đầy. Giới hạn nhiệt độ là khoảng -1900C vì khi đó không khí đã ngưng tụ thành lỏng. Ở nhiệt độ này cách nhiệt được coi là cách nhiệt chân không. Cách nhiệt nhiệt chân không hoàn hảo nhất có hệ số dẫn nhiệt chỉ bằng khoảng 1% giá trị áp suất khí quyển. Tuy vậy áp suất hiệu quả nằm trong phạm vi từ 0,1 đến 1Pa vì dưới áp suất này λ giảm hầu như không đáng kể.
Bài viết liên quan
- Khắc phục những tồn tại của Đăng ký sổ chủ nguồn thải tiết kiệm chi phí nhất.[/size]
|
|
|
