Особенности строения теплоиз мат. Особенности пр-сов теплопереноса через стр мат. Технол прием получ высокопористой ст-ры.

Теплоизоляционные материалы могут иметь ячеистое, зернистое, волокнистое и пластинчатое строение. Необходимую пористость создают различными технологическими приемами.

Для материалов ячеистого строения характерны однородные и равномерно распределенные поры, форма которых обычно близка к сферической. Для получения материалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, газонаполненные пластмассы и т. п.) используют способы газовыделения и пенообразования.

Зернистое строение имеют сыпучие материалы. Пористость сыпучей массы зависит от ее зернового состава. Чем однороднее по форме и размерам зерна, тем больше просветы между ними и тем выше пористость материала в насыпном виде. При изготовлении сыпучих порошкообразных теплоизоляционных материалов применяют механическое дробление и помол исходного сырья, получая продукт с примерно одинаковым размером зерен.

Волокнистое строение присуще материалам из минерального или органического волокна (асбеста, минеральной и стеклянной ваты, растительных волокон и др.). Основным способом получения высокопористого строения для таких материалов является создание волокнистого каркаса с тонкими воздушными слоями, разделяющими волокна.

Органические волокна получают механическим расщеплением древесины или другого растительного сырья. Минеральное волокно получают путем расплавления неорганического сырья с последующим превращением расплава в волокна.

Пластинчатое строение характерно для материалов, содержащих в своем составе листочки слюды, которые предварительно при быстром нагревании вспучиваются за счет отщепления у слюды связанной воды (вспученный вермикулит).

Способ высокого водозатворения иногда используют для получения пористой структуры. В формовочную массу (например, из трепела или диатомита) добавляют заведомо много воды, которая удаляется в процессе сушки и обжига изделий, оставляя вместо себя поры. Этот способ сочетается с введением выгорающих добавок при производстве теплоизоляционных керамических изделий.

Пористость определяет основные свойства теплоизоляционных материалов: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и др. Важное значение имеет равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор, а также химический состав и молекулярное строение каркаса и условия применения теплоизоляционного материала.

Теплопроводность является главной характеристикой теплозащитных свойств материала. На практике удобно судить о теплопроводности по плотности сухого материала. Однако эта зависимость (11.1) приближенна, поскольку не учитывает влияние химического состава и молекулярного строения материала и характер пористости. При одинаковом или близком химическом составе теплопроводность материалов, имеющих кристаллическое строение, выше, чем материалов аморфного и смешанного строения.

При равной пористости более высокими теплоизоляцио иными свойствами обладают материалы, имеющие мелкие замкнутые поры вследствие уменьшения передачи теплоты конвекцией и излучением. Особенно это необходимо учитывать при выборе материалов для высокотемпературной изоляции. Это важно и потому, что теплопроводность возрастает с повышением средней температуры, при которой происходит передача теплоты от одной поверхности ограждения к другой. Изменение теплопроводности при изменении температуры у различных материалов происходит с разной скоростью. В расчетах тепловой изоляции всегда надо учитывать ее значение, соответствующее данной рабочей температуре.

Пористые теплоизоляционные материалы (например: пенобетон) могут быть получены способом пенообразования, т.е. в результате смешения раствора вяжущего вещества или керамической массы с пеной. Пена - это дисперсная двухфазная система, которая состоит из жидкой и газообразной фазы. Обычно жидкая фаза образуется водой, а газообразная представляет собой пузырьки воздуха, разделенные между собой тонкими пленками жидкости. При затвердевании пены образуется ячеистая масса теплоизоляции. Пена получается при помощи пенообразователей, т.е. поверхностно-активных веществ, которые сообщают воде способность превращаться в пену. Добавление пенообразователя в воду снижает ее поверхностное натяжение. Поэтому при взбалтывании жидкости или пропускании через нее воздуха на поверхности жидкости образуется пена. При этом пузырьки воздуха оказываются заключенными в жидкие оболочки, которые имеют меньшее поверхностное натяжение, чем вода. Оболочки находятся в растянутом состоянии, так как давление воздуха в пузырьках пены больше давления воздуха атмосферы.

Поверхностно-активные вещества состоят обычно из молекул асимметрично-полярной структуры, которая обусловливает способность таких молекул концентрироваться на межфазных пограничных слоях, уменьшая поверхностное натяжение жидкости.

Факторы, влияющие на теплопроводность теплоизоляционных материалов.

Теплопроводность материала — это стационарные процессы внутри него и способность передавать тепло сквозь свою толщу. Теплопроводностью в чистом виде обладают лишь твердые тела. Теплота передается от одного материала к другому только при непосредственном их контакте. Согласно нормативным требованиям, теплоизоляционными считаются материалы теплопроводность которых не более 0,175 8т/(м»*С) при температуре 25вС и плотность не более 600 кг/м3.

Количественно теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности X Вт/(м»°С), который выражает количество тепла, проходящего через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 при разности температур на противоположных поверхностях ГС за 1 час. Теплопроводность строительных материалов напрямую зависит от их плотности, пористости, структуры и формы пор, температуры, влажности, фазового состава влаги и других факторов.

Увеличение количества мелких и замкнутых пор всегда существенно снижает теплопроводность. В крупных порах, а особенно в сообщающихся между собой, возникают конвективные потоки воздуха, снижающие теплоизоляционный эффект пористости. Заметную роль играют не только общая пористость, но и форма, размер и ориентация пор, поскольку направление потока тепла и излучения внутри пор оказывают большое влияние на общую теплопроводность материала.

Существенное значение для теплопроводности имеет химическая природа веществ, входящих в состав материала. Причем, чем тяжелее атомы или атомные группы, образующие кристаллы материала, тем слабее они между собой связаны и тем меньше теплопроводность материала.