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保温材料导热系数与密度的关系

由于固体物质的导热能力比空气大得多 ( 静止空气的导热系数约为 0.027 ) , 因而材料越致密, 密度越大, 其导热系数就越大; 反之, 导热系数就越小。然而对含有孔隙的材料来说, 其导热性能便取决于孔隙率和孔隙特征。一般情况下孔隙率越大, 密度越低, 导热系数越小。当孔隙率相同时, 由于孔隙中空气对流的作用, 孔隙相互连通比封闭而不连通的导热系数要高; 孔隙尺寸越大, 导热系数越大。例如密度较小的纤维状材料, 其导热系数随密度减小而减小, 而当密度低于某一极限时, 孔隙增大且相互连通的孔隙增多使对流作用加强, 反而会导致导热系数增大。因此, 松散状的纤维材料存在着一个导热系数**小的**佳密度。然而对于多孔材料来说, 无论固体部分的结构是晶体还是玻璃体, 对导热系数的影响都不大, 因为这些材料的空隙率很高, 颗粒或纤维间充满空气, 此时气体的导热起主要作用, 而固体部分的作用就减小了对于各向异性的材料来说, 不同方向的导热性能也有区别。如木材等纤维材料, 热流与纤维延伸方向平行时, 其所受到的阻力小; 而热流垂直于纤维延伸方向时, 其所受到的阻力大。也就是说, 顺着纤维方向的导热性比垂直纤维方向的导热性大。由于温度升高时材料固体分子热运动增强, 同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增强, 因此, 一般来说, 材料的导热系数随着材料温度的升高而增大。

( 2 ) 保温材料湿度与导热系数的关系

材料受潮后, 其孔隙中就存在水蒸气和水, 由于水的导热系数较大, 约为 0.581W/ ( m · K ) , 比静态空气的导热系数大 20 多倍, 因此当材料的含水率增大时, 其导热系数必然也增大。若孔隙中的水分受冻成冰, 冰的导热系数为 2.326W/ ( m · K ) , 相当于水的 4

倍, 则材料的导热系数会更大。表 1 列举了加气混凝土导热系数与含水率的关系。

 1 加气混凝土泡沫水泥和导热系数与含水率的关系

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