珍珠岩保温砖的热物性

珍珠岩保温砖作为各种工业窑炉的内衬保温材料应用十分广泛。由于此类保温砖物美价廉，其应用范围正在逐步扩大。此类保温材料的保温性能在相同温度下（400℃以下），随密度增大而增大，对于温度大于400℃的情况，数据上基本是密度大的材料比密度小的导热系数大，保温性差。

实验

实验材料

以标准砖（230*115*65mm）为试验试块，采用Al₂（PO₄）₃作结合剂，制作密度为150kg/m³及400kg/m³珍珠岩保温砖各五块。

仪器

（1）功率5kw的上敞口马福炉2个，上口尺寸117*233mm，

（2）可控硅控温器；

（3）数字测温计。

实验步骤

将备好的保温砖放入炉内，如图1所示

将图1缝隙用散装珍珠岩密封，厚度为5cm。将电炉功率控制在定值上（5kw），每隔一定时间记录炉温变化，并用测温计测出两个封口的保温砖上表面的温度值，然后作出升、降温一时间函数关系图，以及保温砖表面温度一时间图，比较两种保温砖保温性能。

实验结果

1.对每一块保温砖，实验周期我6小时（保温2小时左右），试验结果如图2、图3所示。

从图2可以看出，密度大保温砖比密度小的保温砖早约7~8分钟升到900℃，停电后降温也慢。反复实验结果相同，另一方面，从图2可以看出珍珠岩保温砖表面温度也反映出密度大的平衡温度低，保温效果好。

实验装置虽然简单，但原理正确。大家知道常用轻质保温材料导热系数之所以小，其主要原因是含有大量气孔（一般气孔率在80%以上，多的可达300%）。在对流很弱时，孔内空气导热的能力差，从而使保温材料具有保温性。由此得出：“密度越小，保温性能越好”的结论。但是我们在引用这个结论时不应忽视它的前提，即：“气孔内气体对流很弱”。

根据常识，气体的对流与温差有关。对一般保温材料而言，炉温上升，两面温差变大，占气孔数一半左右的开口气孔间对流传热将加剧。随温度升高，对流传导将成为主要传热方式，逐渐使气孔导热性比材料本身更好，使气孔失去了保温作用；另一方面，在400℃以上时，材料本身的热辐射亦不可忽略，甚至超过热传导。此时，保温材料导热机理与常温下差别很大，产生有异于常温的现场也是正常的。

结论

正常范围内（P=0~0.59g/cm，0~600℃），密度大的珍珠岩保温砖比密度小的保温性能好。

常用轻质保温材料存在 一个极限温度，超过此点，密度大的材料导热系数较小。

中高温（T＞500℃），高温导热仪测到的导热系数与实际保温性有相当差别。

• 保温

  一种科学、高效的节能技术措施，使热量的散发传导速度减慢的措施。

• 保温材料

  保温材料工业设备和管道的保温，采用良好的绝热措施和材料气凝胶最早应用于美国国家航天局研制的太空服隔热衬里上。具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。其常温导热系数0.018W/(K·m)且防水，保温性能是传统材料3~8倍。隔热衬里上。具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。其常温导热系数0.018W/(K·m)，且防水，保温性能是传统材料3~8倍。气凝胶毡具有可调节硬度﹑裁剪便利﹑密度小、耐受高温﹑疏水、无机材料、绿色环保等优越特性，其可替代玻璃纤维制品、保温毡、硅酸盐纤维制品等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。重量轻，一般10－96kg/m3，20kg/m3以下为毡，24－48kg/m3为中硬板，48－96kg/m3为硬板，其中48kg/m3可做天花板，软化点为500°C左右，保温300°C，美国用量较大，k=0.9。硅酸钙绝热制品国内70年代研制成功，具有抗压强度高，导热系数小，施工方便，可反复使用的特点，在电力系统应用较为广泛。国内大部分普遍为小作坊式生产，之后相继从美国引进四条生产线，工艺技术先进，速溶速甩成纤、干法针刺毡，质量稳定，可耐温800－1250°C。特点：酸度导数2.0以上，耐高温，一般化工管道1000°C多，必须用这种材料。溶温在2000°C左右。主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，但建筑领域应用存在问题。多用于钢丝网夹芯板材，彩色钢板复合夹心板材，虽然有一定限制，但发展较快，随着建筑防火对材料要求越来越严格，对该材料应用提出了新课题。保温材料可收集多余热量，适时平稳释放，梯度变化小，有效降低损耗量，室温可趋、冬季保温均可起到平衡作用。在新楼装饰和旧楼改造中，克服墙面裂缝、结露、发霉、起皮等先天不足弊病；而且安全可靠与基底整体粘结，随意性好，无空腔，避免负风压撕裂和脱落。有效克服板材拼接后边肋、阳角外翘变形面砖脱落等问题。材料中有机物与主墙基底存在的游离酸反应形成化合物，渗入主墙微孔隙中，形成共同体，确保干态粘结性，并改善湿态粘结保值率，具有极好粘结性。选用漂珠、水镁石纤维(管状纤维)等原材料，其结构中形成封闭的憎水性微孔隙空腔结构，作为相变材料载体，可确保相变材料长期实用性。

• 密度

  是指在规定温度下，把某种物质单位体积内所含物质的质量数，以kg/m^3（读作千克每立方米）或g/cm^3（读作克每立方厘米）表示。物体间在同种质量下体积越小密度就越大；体积越大，密度就越小。主要用在换算数量与交货验收的计量和某些油品的质量控制，以及简单判断油品性能上。

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