Konduktivitas termal daripapan serat keramikadalah penjumlahan dari tiga efek perpindahan panas yaitu perpindahan panas konduksi di dalam serat padat dan bagian kontak serat pada papan serat keramik, perpindahan panas konveksi udara di pori-pori, dan perpindahan panas radiasi antara dinding pori-pori yang tersusun dari serat padat, dll. , sehingga disebut juga konduktivitas termal ekivalen atau konduktivitas termal semu. Berikut ini adalah analisa singkat dari 8 faktor di atas yang mempengaruhi konduktivitas termal papan serat keramik.
1. Gunakan suhu
Umumnya, konduktivitas termal papan serat keramik meningkat seiring dengan meningkatnya suhu. Alasannya adalah perpindahan panas radiasi antara dinding pori, perpindahan panas konveksi udara di pori-pori, dan konduksi panas di dalam serat padat dan bagian kontak serat semuanya meningkat secara proporsional karena kenaikan suhu dan peningkatan gerak termal. molekul gas dan padat. Ketika suhu naik hingga di atas 800 derajat, papan serat keramik terutama merupakan perpindahan panas radiasi, dan semakin tinggi suhunya, semakin besar proporsi perpindahan panas radiasi.
2. Porositas dan struktur serta sifat pori
Porositas mengacu pada rasio volume pori pada papan serat keramik terhadap volume total papan serat keramik, yang dinyatakan dalam persentase. Pori-pori papan serat keramik terisi udara, dan konduktivitas termal udara pada suhu kamar hanya 0.025w/(mk), jauh lebih rendah dibandingkan perpindahan panas konduksi padatan serat keramik. Pelat serat keramik merupakan struktur campuran yang terdiri dari serat padat dan udara, dengan porositas lebih dari 80%. Sejumlah besar udara dengan konduktivitas termal rendah mengisi pori-pori, menghancurkan struktur jaringan kontinu molekul padat, sehingga memperoleh kinerja insulasi yang sangat baik. Analisis di atas menunjukkan bahwa fungsi insulasi termal dan hemat energi dari lembaran serat keramik terutama memanfaatkan efek insulasi udara di pori-pori.
Struktur dan sifat pori terutama mempengaruhi perpindahan panas konvektif udara pada papan serat keramik. Semakin besar diameter pori, semakin kecil kepadatan volume papan serat keramik, dan semakin besar perpindahan panas konvektif udara di pori-pori, dan semakin besar pengaruh nilai konduktivitas termal papan serat keramik dengan meningkatnya suhu. Pori-pori di dalam papan serat keramik memiliki tiga bentuk: pori-pori kontinu (terbuka), pori-pori semi kontinu (terbuka dan tertutup), dan pori-pori terisolasi (tertutup). Konduktivitas termal struktur pori terisolasi (tertutup) adalah yang terkecil.
3. Kepadatan volume
① Konduktivitas termal serat keramik menurun seiring dengan bertambahnya massa jenis, namun penurunannya berangsur-angsur menurun, sehingga bila massa jenis melebihi kisaran tertentu maka konduktivitas termal tidak lagi berkurang dan cenderung meningkat.
② Pada suhu yang berbeda, terdapat konduktivitas termal minimum dan nilai kepadatan minimum yang sesuai. Kepadatan yang sesuai dengan konduktivitas termal minimum meningkat seiring dengan peningkatan suhu.
4. Isi bola terak
Bola terak adalah partikel berbentuk bola yang tidak dapat difiberisasi dalam cairan cair bersuhu tinggi selama proses fiberisasi. Kandungan bola terak mengacu pada persentase bahan tidak berserat dalam serat keramik tahan api dan produk setelah melewati lubang saringan standar 75-mikron, dan residu saringan menyumbang jumlah total sampel. Dengan bertambahnya kandungan bola terak, jumlah serat padat akan berkurang, dan kepadatan serat itu sendiri akan berkurang. Oleh karena itu, konduktivitas termal produk serat akan meningkat, kinerja insulasi termal produk serat akan menurun, dan kekuatan serta elastisitas produk serat akan menurun. Pengaruh kandungan bola terak pada konduktivitas termal produk serat meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.
5. Diameter serat
Jika kepadatan papan serat keramik sama, semakin halus diameter seratnya, semakin kecil ukuran pori-porinya, dan semakin besar efek redaman terhadap perpindahan panas; kedua, semakin halus serat dan semakin panjang total panjang serat, maka redaman konduksi panas semakin besar, sehingga konduktivitas termal semakin menurun. Sebaliknya, semakin halus diameter serat keramik, semakin besar penyusutan jalur pemanas produk, dan semakin rendah indeks ketahanan panasnya. Untuk memperoleh kinerja teknis komprehensif terbaik, serat harus memiliki kehalusan (diameter) yang sesuai, umumnya 2 hingga 4 mikron.
6. Kelembapan serat
Konduktivitas termal air pada derajat {{0}} adalah 0.522w/(mk), yang 20 kali lebih besar daripada konduktivitas termal udara pada kondisi yang sama yaitu 0,0247w/ (mk). Oleh karena itu, peningkatan kelembapan atau kadar air serat pasti akan meningkatkan konduktivitas termal produk serat. Misalnya, air di pori-pori serat membeku menjadi es, karena konduktivitas termal es pada kondisi yang sama adalah 2,32w/(mk), yang mendekati 100 kali konduktivitas termal udara pada kondisi yang sama. Oleh karena itu, untuk proyek insulasi pipa, kelembapan bahan insulasi pipa harus dikontrol pada kandungan terendah, dan pada saat yang sama, harus ada persyaratan tahan lembab yang ketat pada bahan lapisan pelindung luar dan struktur pipa untuk memastikan kinerja insulasi termal dari struktur insulasi serat.
7. Gunakan suasana
Biasanya papan serat keramik digunakan di lingkungan atmosfer, dan gas di pori-pori adalah udara. Oleh karena itu, peran fase gas dalam produk serat keramik sebenarnya adalah peran isolasi termal udara. Namun, dalam beberapa kasus, produk serat keramik digunakan dalam kondisi vakum, atmosfer pelindung, atau berbagai kondisi yang memerlukan atmosfer terkendali, seperti penggunaan atmosfer seperti hidrogen, karbon monoksida, karbon dioksida, hidrokarbon, dan gas inert. Pada saat ini nilai konduktivitas termal serat keramik berubah. Konduktivitas termal suatu gas berhubungan dengan komposisi dan struktur gas tersebut. Secara umum, semakin kecil berat molekul gas dan semakin sederhana strukturnya, semakin besar konduktivitas termalnya.
8. Arah serat
Jika massa jenis bahan dan volume sama, maka konduktivitas termal pada arah aliran panas tegak lurus serat lebih kecil dibandingkan konduktivitas termal pada arah aliran panas sejajar serat. Umumnya, arah aliran panas dari struktur berlapis mendekati tegak lurus terhadap arah serat, dan konduktivitas termal produk serat kecil; sedangkan arah aliran panas dari struktur bertumpuk mendekati sejajar dengan arah serat, dan konduktivitas termal produk serat besar. Di bawah kondisi kepadatan bahan dan volume yang sama, konduktivitas termal produk serat struktur bertumpuk adalah 20% hingga 30% lebih tinggi dibandingkan produk serat struktur berlapis.
