低温容器用多层绝热材料的绝热性能研究进展

多层绝热材料被广泛应用于低温容器,其绝热性能是人们重点关注的性能指标。真空良好下,影响其绝热性能的因素包括夹层真空度、材料型号和种类、层数、层密度、等密度或变密度布置以及材料包覆工艺等;真空失效下,夹层气体压力、破空气体种类以及绝热结构参数等会对多层绝热材料的绝热性能产生影响。本文综述了多层绝热材料绝热性能的预测公式。应用Lockheed分析模型对不同边界温度、不同层数下的多层绝热材料的绝热性能进行预测,得到最佳层密度和最小热流密度;在层数一定的条件下,应用Layer-by-layer传热模型对等密度和变密度多层绝热方案的绝热性能进行预测,分析获得了两种实用性较高的多层绝热方案。

LNG液货舱绝热材料的研究进展

为了有效阻隔LNG运输船液货舱与外界的热传导,以及降低LNG在储运过程的损耗及气体释放和泄漏时对船体结构件的低温冷冻破坏,对LNG运输船液货舱绝热材料进行研究。首先,总结了几种主流的LNG液货舱的技术;然后从减少冷损、提高安全性、节约能源的角度分析了绝热材料应具备的物性,并从绝热性能、建造成本、材料的优劣等角度对比分析了膨胀珍珠岩、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫这4种绝热材料;最后探讨了下一代LNG液货舱新型绝热材料的应用可行性。研究表明:新型气凝胶绝热材料将是LNG液货舱绝热材料的发展方向,符合环保(绿色)标准,保温防水一体化的复合材料制品将成为绝热材料市场的明日之星。

冷藏箱绝热材料的研究进展

绝热材料是冷链装备控温的关键,然而,冷链装备制造企业在面对不同的控温需求时缺乏差异化选择绝热材料的依据。基于此,归纳总结了冷藏箱绝热材料的基本形式及热物理性质,并基于当前的研究现状提出了以下发展趋势:泡沫塑料和真空绝热板具有较好的综合性能,是未来冷藏箱绝热的主要材料;泡沫塑料将朝着小孔闭孔、环保发泡、生物质来源或生物可降解的方向发展;泡沫塑料/真空绝热板/相变储能协同复合结构是当前最高效的冷链围护结构,但仍存在优化空间,未来将通过实验和模拟技术进一步优化。希望为冷藏箱绝热材料的选择与优化提供参考。

SiO_(2)纳米孔绝热材料研究进展

纳米孔绝热材料是一种理想的保温隔热材料,目前SiO_(2)纳米孔绝热材料是研究最多的纳米孔绝热材料。综述了SiO_(2)气凝胶基绝热复合材料和气相SiO_(2)纳米粉末基绝热复合材料的研究进展,指出了材料制备及使用过程中存在的问题,并对未来SiO_(2)纳米孔绝热材料的发展进行了展望。

气凝胶绝热材料在新能源汽车动力电池中的应用

随着新能源汽车的快速发展,动力电池的安全性成为了消费者和专业人士关注的重点。气凝胶作为一种具有优异绝热性能的材料,已经成为新能源汽车动力电池防护领域的研究热点。本文介绍了气凝胶绝热材料的基本概念、制备方法以及气凝胶绝热材料在新能源汽车动力电池中的应用,探讨了气凝胶在新能源汽车动力电池保护中的未来研究方向。旨在进一步推动气凝胶绝热材料在新能源汽车动力电池防护领域的应用。

蒸汽管线绝热材料保温性能衰减影响研究

绝热材料是保证蒸汽管线保温效益的关键,而绝热材料老化则会造成保温性能衰减影响其保温效益。为提高保温性能,建立了蒸汽管线保温效益理论分析模型,研究了三种绝热材料老化引起保温性能衰减对蒸汽管线保温效益的影响,并分析了绝热材料服役年限的影响。研究结果表明:服役时间为20 a时,硅酸盐毡绝热材料老化对其保温性能影响结果最大,与未考虑老化时相比,其经济厚度、热量损失以及年平均总费用增幅分别为15.15%、36.14%、33.83%;服役时间较短时建议选用硅酸盐瓦绝热材料,当服役时间较长时选用气凝胶绝热材料。

二维纳米成炭剂增强可喷涂聚氨酯基绝热材料的耐烧蚀性能研究

喷涂聚氨酯基弹性体存在易燃、耐烧蚀性能差及耐烧蚀绝热材料用酚醛树脂的小分子挥发等问题。以聚氨酯基喷涂材料为试验对象,设计合成一种二维纳米成炭剂(2d-CA),并应用于聚氨酯基喷涂绝热材料中,开展二维纳米成炭剂对聚氨酯基喷涂绝热材料烧蚀性能的影响规律及其热解过程中气相和凝聚相产物生成规律研究,提出了聚氨酯基喷涂绝热材料的耐烧蚀机制模型,进一步分析了含有2d-CA聚氨酯基喷涂绝热材料烧蚀分解过程及反应机制等。结果表明:聚氨酯基喷涂绝热材料采用二维纳米成炭剂相比传统酚醛树脂,具有更高的热稳定性,700℃下残炭量为17.94%;添加5%含量2d-CA的喷涂聚氨酯基绝热材料,线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.337 mm/s和0.227 g/s,其气相热解产物主要为饱和碳氢烷烃化合物、不饱和烃、CO_(2)和NH3等,其中饱和烷烃含量最高;该材料烧蚀炭层含有高热稳定P—O—C结构,可能是由2d-CA分子自身发生脱水反应或2d-CA与DOP之间发生酯化交联反应形成。

纳米气凝胶绝热材料传热方程拟合及结构设计

纳米气凝胶绝热材料是一种具有纳米多孔结构、导热系数最低的固体新型材料,由于缺乏传热基础参数,造成使用厚度偏差较大,成为制约该材料推广应用的瓶颈。文中利用管道保温试验装置模拟工况,采用纳米气凝胶绝热材料作为保温层,使用稳态法测量表面热流量,通过傅里叶定律计算得到纳米气凝胶绝热材料在t m温度时的导热系数,从而拟合出纳米气凝胶绝热材料的传热方程,再利用Excel软件结合试差法自编程序对纳米气凝胶复合保温结构各层厚度进行计算。纳米气凝胶绝热材料和传统保温材料形成复合保温结构是最优使用方式,其中“纳米气凝胶毡+硅酸铝针刺毯”、“纳米气凝胶毡+硅酸钙”综合费用最小,可作为设备及管道保温的优选结构。

纳米孔绝热材料的应用现状及前景

针对纳米孔绝热材料作为一种新型高效隔热材料,孔隙率高、比表面积高、密度超低的特点,就其绝热原理和应用现状进行了具体的介绍,并对其发展前景进行了展望。

燃煤电厂中绝热材料应用探索

随着国家对项目建设环保、节能要求的提高,一些新型保温材料不断涌现,如:纳米孔气凝胶绝热材料、多腔孔陶瓷绝热材料和硅基生态保温材料等。燃煤电厂拥有相当数量的热力设备及管道,如在新型绝热材料应用方面有所开拓,将带来可观的经济效益和社会效益,不但符合国家的产业政策,也能提高企业自身的竞争力,同时给国内同行具有借鉴意义。

绝热材料的优化设计

以热流在多孔绝热材料中的传输理论为基础 ,综述和分析了热流与多孔绝热材料的相互作用。对影响绝热材料导热系数因素的分析表明 ,每一种绝热材料在特定温度下都有一个最佳体积密度 ,绝热材料并非越轻其隔热性能就越好。气孔尺寸对绝热材料在高温下的导热系数有非常大的影响。在高温状态下气孔尺寸的减小可使绝热材料的导热系数大幅度下降。纳米级绝热材料是建立在超低体积密度和超微细孔 (小于50nm)结构基础上的 ,其导热系数可低于静止空气的导热系数。

纳米孔硅质绝热材料

独特的纳米孔结构使纳米孔绝热材料具有优异的绝热性能。首先介绍了纳米孔硅质绝热材料的绝热机理及发展概况 ,同时简要介绍其生产工艺 ,并对其主要物化性能、热工性能及其它应用特点作了较为详细的说明。

纳米孔硅质绝热材料

简述了纳米孔硅质绝热材料的发展历史、现状及绝热机理 ,介绍了Kistler法、焚烧法、“一步法”等3种纳米孔硅质绝热材料的生产工艺 ,并对其热工性能、加热线收缩率、电工性能。

SiC作为纳米SiO2多孔绝热材料红外遮光剂的试验研究

中高温环境下纳米SiO2多孔绝热材料对红外热辐射近于透明,而导致其绝热性能变差。针对这一问题,将SiC微粉作为红外遮光剂引入绝热材料中,测定了不同粒度和掺加量试样的有效消光系数。结果发现,在波长为2.5～7.0μm红外辐射波段,SiC微粉的引入能使材料有效消光系数大幅提高。无遮光剂试样的有效消光系数为1.9～12.6m2/kg,而加入质量分数25%中位粒径3.029μm的SiC微粉(SiC03)后,试样有效消光系数达到52.7～58.8m2/kg。背温试验结果证明了纳米SiO2多孔绝热材料中引入SiC后,其隔热性能得到明显改善。

气相燃气速度对EPDM绝热材料烧蚀的影响

为了解气相燃气速度对EPDM绝热材料烧蚀的影响,在双基推进剂环境中对EPDM绝热材料进行了烧蚀试验研究。试验排除了粒子的作用,分析了两压强下的不同燃气速度环境中EPDM绝热材料的炭化烧蚀率、炭化层的结构特征以及成分分布。试验结果表明:燃气速度对炭化烧蚀率的影响较弱,对炭化层厚度的影响明显;不同燃气速度条件下炭化层断面具有相同的结构特点和相似的成分分布趋势;低燃气速度条件下烧蚀以热解炭化为主,高燃气速度条件下炭化层的机械破坏显著。试验结果可以用于进一步研究EPDM绝热材料烧蚀机理。

超轻微孔硅酸钙绝热材料的显微结构和工艺控制

超轻硅酸钙绝热材料的固相含量只占整个体积的 5%以下 ,要使如此之少的固相充满全部体积 ,并成为具有相当强度的刚性体 ,材料必须具有纤维状的显微结构 .超轻硅酸钙材料实际上是由硬硅钙石纤维状晶体组成的多孔球状团聚体构成 .整个材料的气孔率达95%以上 ,气孔半径呈多重分布 .球状团聚体越大材料越轻 .为获得理想的显微结构 ,需要设计合理的硬硅钙石合成工艺和压滤成型工艺 .合成工艺参数包括原料的配比、水热合成反应的温度、压力、时间、搅拌方式以及合成添加剂 ;成型工艺参数包括成型料浆中玻璃纤维的添加量、液体的表面张力、料浆温度和成型压力 .

EPDM绝热材料炭化层结构特征及其对烧蚀的影响

以烧蚀发动机为主要试验手段,结合全自动密度仪、扫描电镜、微米CT等多种测试手段,对不同烧蚀环境下EP-DM绝热材料炭化层的结构特征及其对烧蚀的影响规律进行了深入研究。研究发现,炭化层呈多孔疏松结构,其孔隙大部分为开孔;EPDM绝热材料的炭化层存在致密/疏松结构,而这种结构与烧蚀环境有很大关系;在炭化层表面形成一定厚度的致密层对于减缓烧蚀有很大作用。对于致密层的形成机理进行了探讨,认为热解气体在炭化层特定温度部位沉积形成致密层的可能性较大。依据炭化结构特征过载条件下绝热材料的烧蚀可分为弱冲刷、沉积和强冲刷3种模式。通过不同配方绝热材料炭化层的对比分析发现,形成网络状的纤维骨架对EPDM绝热材料抗过载性能起着重要作用。

不同燃气环境下硅橡胶绝热材料烧蚀特性试验研究

在气相燃气环境、含Al2O3两相燃气环境中,对硅橡胶绝热材料开展了烧蚀试验研究,分析了不同燃气环境下燃气流速对材料的炭化烧蚀率、炭化层结构特征及炭化层成分分布的影响。试验结果表明,炭化层及热解层膨胀幅度很大,导致的热传导路径增长不可忽略;在烧蚀发动机高温燃气环境中,燃气流速增大对炭化层有明显减薄作用,热解气体溢出受阻对炭化层产生的内压作用以及热应力可能使炭化层结构破坏,炭化层主要成分的摩尔含量沿厚度方向有基本相同的变化趋势;富氧环境中的炭化烧蚀率最大,且烧蚀机理与烧蚀发动机环境有较大区别。

EPDM绝热材料耦合烧蚀模型

以EPDM类绝热材料烧蚀特性为研究对象,借鉴多孔介质领域的相关理论和方法,以炭化层的孔隙结构特征和参数为纽带,建立了考虑热化学烧蚀、颗粒侵蚀和气流剥蚀的EPDM类绝热材料耦合烧蚀模型,并进行了模型的初步实验验证。结果表明,所建立的模型不仅在EPDM类绝热材料烧蚀率预示方面具有较高的计算精度,而且在细管上能够基本反映绝热材料的烧蚀特性。