真空絕熱板(VIP)芯材導熱系數(shù)對熱橋效應的影響

2013-04-05 闞安康 上海海事大學商船學院

  真空絕熱板(VIP)芯材導熱系數(shù)是表征真空絕熱板(VIP)整體絕熱性能的重要參數(shù),其值約等于多孔介質(zhì)芯材在高真空狀態(tài)下表觀熱導率。一般芯材自身也具有良好的絕熱性能,如常作為真空絕熱板(VIP)芯材的超細玻璃棉在常壓下,其表觀熱導率可低達0.027 W/(m·K) 。

  本文取在相同的隔氣結(jié)構(gòu)及邊界條件下,根據(jù)計算結(jié)果繪制了邊緣線性傳熱率與芯材導熱系數(shù)變化關系圖,如圖4 所示。

在相同隔氣結(jié)構(gòu)及邊界條件下邊緣線性傳熱率隨芯材導熱系數(shù)變化情況

(a) 金屬隔氣結(jié)構(gòu);(b) 聚酯基薄膜隔氣結(jié)構(gòu)

圖4 在相同隔氣結(jié)構(gòu)及邊界條件下邊緣線性傳熱率隨芯材導熱系數(shù)變化情況

  從圖4 中可以看出,在同等厚度的情況下,無論隔氣結(jié)構(gòu)有無含有金屬層,伴隨著芯層導熱系數(shù)的增加,邊緣熱橋效應有減小的趨勢。真空絕熱板(VIP)的芯材導熱系數(shù)主要取決于芯層材料的材質(zhì)及使用老化程度,在同等狀況下,微孔開孔聚氨酯芯材常壓下導熱系數(shù)在0.020 W/(m·K)左右,而作為芯材在高真空狀態(tài)下可低達0.0060 W/(m·K);細玻璃纖維作為真空絕熱板(VIP)芯材在高真空下其導熱系數(shù)可低達0.0040 W/(m·K)以下。

  從圖4(a)中可以看出,對于10 mm 厚的芯材導熱系數(shù)為0.004 W/ (m·K)和0.02 W/ (m·K) 的兩種隔氣結(jié)構(gòu)為鋁箔的VIP 而言,前者的邊緣線性熱導率是后者的1.3 倍;而對于相同狀況下的隔氣結(jié)構(gòu)為PET 的真空絕熱板(VIP),后者是前者的5 倍之多,如圖4(b)所示。

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  真空絕熱板熱橋效應數(shù)值分析及優(yōu)化