真空絕熱板(VIP)芯材導熱系數對熱橋效應的影響

2013-04-05 闞安康 上海海事大學商船學院

  真空絕熱板(VIP)芯材導熱系數是表征真空絕熱板(VIP)整體絕熱性能的重要參數,其值約等于多孔介質芯材在高真空狀態下表觀熱導率。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構及邊界條件下,根據計算結果繪制了邊緣線性傳熱率與芯材導熱系數變化關系圖,如圖4 所示。

在相同隔氣結構及邊界條件下邊緣線性傳熱率隨芯材導熱系數變化情況

(a) 金屬隔氣結構;(b) 聚酯基薄膜隔氣結構

圖4 在相同隔氣結構及邊界條件下邊緣線性傳熱率隨芯材導熱系數變化情況

  從圖4 中可以看出,在同等厚度的情況下,無論隔氣結構有無含有金屬層,伴隨著芯層導熱系數的增加,邊緣熱橋效應有減小的趨勢。真空絕熱板(VIP)的芯材導熱系數主要取決于芯層材料的材質及使用老化程度,在同等狀況下,微孔開孔聚氨酯芯材常壓下導熱系數在0.020 W/(m·K)左右,而作為芯材在高真空狀態下可低達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 厚的芯材導熱系數為0.004 W/ (m·K)和0.02 W/ (m·K) 的兩種隔氣結構為鋁箔的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構為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值分析及優化