Величина снижения зависит от размера ячеек и степени их деформации.
Анализируя результаты исследований по теплопроводности, можно отметить, что по мере повышения температуры максимума вспенивания пеностекла будет увеличиваться разрежение в замкнутых ячейках, в результате чего ослабится конвективный теплообмен. Поэтому в ряде случаев, когда требуется получить пеностекло с минимальным значением коэффициента теплопроводности, можно рекомендовать высокотемпературное вспенивание или ведение данного процесса в вакуум-аппаратах.
Дополнительное прессование заготовок пиропластического пеностекла также будет способствовать повышению теплоизоляционных свойств материала.
Зависимость теплопроводности пеностекла от температуры и влажности.
С повышением влажности теплопроводность любого изоляционного материала повышается в зависимости от характера локализации в нем влаги [302, 306, 403—406]. В связи с этим для научно обоснованного анализа закономерностей изменения теплофизических свойств пеностекла в зависимости от его структуры и условий получения необходимо рассмотреть явления накопления и переноса влаги в ячеистых материалах и участие ее в тепломассообмене. Рассмотрим зависимость λ = f(t) двух видов пеностекла — строительного и влагозащитного, отличающихся между собой структурой, объемной массой и водопоглощением.
Коэффициент теплопроводности строительного пеностекла в воздушно-сухом состоянии при γ = 250 кг/м3 в интервале температур от +25 до —180°С уменьшается с 0,065 до 0,038 ккал/(м-ч-°С) (рис. 6.8, кривая 1). Теплопроводность влагозащитного пеностекла (γ=160 кг/м3) (рис. 6.8, кривая 3) в том же температурном интервале изменяется в пределах от 0,05 до 0,03 ккал/(м-ч-°С).
Полученные данные, характеризующие зависимость λ=f (t) рассматриваемых видов пеностекла в воздушно-сухом состоянии, согласуются по величине и характеру их изменения с результатами бельгийских [407] и американских [398] авторов (рис. 6.8, кривые 2, 4).
Функциональная зависимость λ=f (γ) в приближенном виде может быть выражена уравнением прямой λt = λо+βt. Значение температурного коэффициента β для пеностекла в виде блоков можно рассчитать, располагая данными λо и λt, которые сравнительно легко определяются экспериментально.
Изменение λо у рассматриваемых видов пеностекла (табл. 31) является результатом различия структуры, главным образом размера ячеек и количества дефектов в разделительных стенках, благодаря которым повышается конвективный теплообмен в самом материале. Поэтому λо для влагозащитного пеностекла (табл. 31) имеет минимальное значение по отношению к строительному (λо=0,052 ккал/(м-ч-°С)) и акустическому (λо=0,061 ккал/(м-ч-°С)) пеностеклу. Теплопроводность пеностекла при низкой температуре снижается в связи с уменьшением скорости теплового движения частиц газов, замкнутых в ячейках (рис. 6.9).
Согласно уравнению состояния газа pv=nRT, по мере снижения температуры в системе и с учетом того, что в случае замкнутой поры значения v, п= const при R = const и не зависящем от вида газа и условий его существования, будет также снижаться давление. Если принять давление газов в ячейках влагозащитного пеностекла при 20 °С равным 500 мм рт. ст., то при —180 °С, согласно уравнению состояния газа, величина его снизится до 120 мм рт. ст.
При такой величине вакуума основными видами теплопередачи становятся теплопроводность в твердой фазе и лучистый теплообмен, которые в связи с понижением температуры также снижаются. В связи с этим проводимость тепла через стенки ячеек будет тем меньше, чем они тоньше и плотнее покрытие поверхности их частицами остаточного углерода.
Таким образом, теплопроводность пеностекла, так же как и его прочность, находится в тесной взаимосвязи с условиями получения пеностекла.
Взаимосвязь между теплопроводностью и влагопоглощением пеностекла.
Рассмотренные выше зависимости λ=f(t) справедливы для случая, когда влага в пеностекле отсутствует. Но поддержание изоляционного слоя в сухом состоянии обеспечивается при теплоизоляции горячих поверхностей, где следует заботиться лишь о том, чтобы влага не имела доступа к материалу. При устройстве подземной изоляции или в условиях знакопеременных температур указанное условие трудно обеспечить в течение длительного времени. С повышением влажности окружающей среды влага активнее проникает внутрь и в зависимости от структуры пеностекла по-разному локализируется в пустотах, заполненных газами. Поскольку роль газов, заключенных в порах, велика, то в случае замещения их водой Я пеностекла значительно повышается. При замерзании воды в порах значение λ увеличится еще больше, поскольку средняя теплопроводность льда в десятки раз выше теплопроводности воздуха (λ для воды при 20 °С равна 0,515 ккал/(м-ч-°С), для льда в интервале 0—120 °С 1,9— 3,2 ккал/(м-ч-°С)).
Для влагозащитного пеностекла, у которого открытая пористость незначительна, избыточная влага распределяется на поверхности, что при длительном пребывании способствует проникновению ее через систему капилляров и дефектов в разделительных стенках внутрь. Количество дефектов в пеностекле возрастает в результате деструктивного воздействия льда, при этом повышается его водопоглощение и теплопроводность.
Ошибочно считать, что теплопроводность можно аддитивно рассчитать заменой соответствующей доли газов в порах водой или льдом.
- 1 •
- 2 •
- 3 •
- 4 •
- 5 •
- 6 •
- 7 •
- 8 •
- 9 •
- 10 •
- 11 •
- 12 •
- 13 •
- 14 •
- 15
- 16 •
- 17 •
- 18 •
- 19 •
- 20 •
- 21 •
- 22 •
- 23 •
- 24 •
- 25 •
- 26 •
- 27 •
- 28 •
- 29 •
- 30
- 31 •
- 32 •
- 33 •
- 34 •
- 35 •
- 36 •
- 37 •
- 38 •
- 39 •
- 40 •
- 41 •
- 42 •
- 43 •
- 44 •
- 45
- 46 •
- 47 •
- 48 •
- 49 •
- 50 •
- 51 •
- 52 •
- 53 •
- 54 •
- 55 •
- 56 •
- 57 •
- 58 •
- 59 •
- 60
- 61 •
- 62 •
- 63 •
- 64 •
- 65 •
- 66 •
- 67 •
- 68 •
- 69 •
- 70 •
- 71 •
- 72 •
- 73 •
- 74 •
- 75 •
- 76