建筑穩(wěn)態(tài)熱傳遞在陶瓷應用中的影響因素的分析
點擊次數(shù):2749 更新時間:2020-04-17
建筑穩(wěn)態(tài)熱傳遞裝置測試方法為防護熱箱法,它是基于一維穩(wěn)態(tài)傳熱原理,模擬四季圍護結構構件的傳熱,將構件置于兩個不同溫度場的箱體之間,熱箱模擬室內或夏季室外空氣溫度、風速、輻射條件;冷箱模擬室外或夏季室內空調房間空氣溫度、風速。經(jīng)過若干小時的運行,整個裝置均達到穩(wěn)定狀態(tài),形成穩(wěn)定溫度場、速度場后測量試件兩側的表面溫度、空氣溫度、熱冷側導流屏的表面溫度、計量箱壁內外表面溫差以及輸入熱箱的電加熱器功率等主參數(shù)后,就可以計算出試件的傳熱系數(shù)、試件不平衡熱損、比熱阻、熱導率、熱冷側表面比熱阻、總比熱阻。
影響因素及改進分析
建筑穩(wěn)態(tài)熱傳遞在陶瓷中,有三種熱量傳遞方式,即對流、輻射和熱傳導。陶瓷導熱性能的高低與它的組成、內部結構、密度、濕度、熱處理溫度、壓力等因素有關。
1、組成
傳統(tǒng)陶瓷的導熱性能不佳,而導熱率低的原因與原料離不開關系,傳統(tǒng)陶瓷的原料主要是粘土、石英、長石3大類導熱率不佳的天然原料。因此為了提高陶瓷導熱系數(shù),須往里摻雜組分,這種方法按摻雜組分性質的不同可以分為兩種:①向陶瓷中添加非金屬材料;②添加金屬材料。
2、氣孔
素坯在燒成過程中,坯體中因含有有機物或者無機鹽、粉料中顆粒狀的雜質(如鐵質、未磨細的殘渣顆粒等)以及過多玻璃相的出現(xiàn),會產(chǎn)生較大的氣孔或氣泡。氣孔的出現(xiàn)必然會改變熱量在陶瓷材料內部的轉移方式,對熱傳遞產(chǎn)生重大影響。
在致密度較高且處于溫度不太高的環(huán)境的陶瓷中,熱傳導為主要的熱傳遞方式。而在多孔陶瓷中,對流、輻射、熱傳導等熱量傳遞方式都存在。因此,在對陶瓷的導熱系數(shù)進行分析時,應綜合考慮氣孔的孔徑大小、分布情況和連通方式。
3、內部缺陷和顯微結構
內部缺陷和顯微結構對陶瓷導熱系數(shù)的影響主要是由材料的聲子導熱機理決定的。各類缺陷都是引起聲子散射的中心,因此它們都會減小聲子平均自由程和導熱系數(shù)。內部缺陷也是聲子散射的中心,這種中心越多,聲子散射所造成的能量損失也越多。因此,在尋求有效方法增加材料導熱系數(shù)的同時,須采取諸如添加燒結助劑、增加燒結時間等措施以減少材料內部缺陷的出現(xiàn)。
4、熱處理過程
在陶瓷制造工藝過程中,熱處理是重要的工序之一。該過程將影響坯體的一系列物理化學變化,并影響成品的顯微結構和礦物組成。而在熱處理過程中,陶瓷的不同組成成分也會發(fā)生不同的變化。