熱絕緣，是在熱量傳遞過程中增加熱阻以減少熱損失的技術(shù)措施。機(jī)械工程中通常是在傳熱壁面上附加一層低熱導(dǎo)率的輔助層來增加熱阻，這一輔助層也就是熱絕緣層。熱絕緣的措施和材料是根據(jù)不同的要求選擇的。
簡介
遮熱板是在兩輻射換熱表面之間增設(shè)的一層薄板。這層薄板在整個(gè)系統(tǒng)中并不帶走任何熱量，只是在熱流通路中增添了熱阻。高反射率的材料制成的遮熱板具有較高的熱阻。例如，在兩塊黑度為0.8的平行平板之間設(shè)置一層黑度為0.05的遮熱板，可使輻射換熱量減少為原來的1/27。加裝多層遮熱板效果更為顯著。遮熱板的原理還廣泛應(yīng)用于高溫爐的熱絕緣等方面。
作用
為了削弱某些設(shè)備與外界的換熱量。通常采用隔熱保溫措施。例如，鍋爐和蒸汽管道上包扎熱絕緣層，食品冷庫、冷藏艙以及輸送低溫介質(zhì)的管道包上隔熱的絕緣分層等，都是為了增加傳熱熱阻。借助于增加熱阻以減少熱量傳遞的技術(shù)措施。熱工設(shè)備中通常是在傳熱壁面上附加一層低導(dǎo)熱率的輔助層來增加熱阻，這一輔助層也就是熱絕緣層。熱絕緣的措施和材料是根據(jù)不同的技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)性選擇的。
應(yīng)用熱絕緣層的目的概括起來可歸納為以下幾點(diǎn)。
（1）節(jié)約燃料 包扎熱絕緣層能減少設(shè)備的散熱損失，減少熱力沒備的燃料消耗。
（2）滿足工程技術(shù)條件的需要 例如，制冷工程中的冷庫外表面包以熱絕緣層，可以避免浪費(fèi)制冷量。
（3）改善勞動(dòng)條件 例如，鍋爐和蒸汽管道的外表面通常均包扎熱絕緣層以降低艙室溫度和防止人員燙傷。勞動(dòng)保護(hù)法規(guī)定，熱力設(shè)備的絕緣層外表溫度不得超過50℃。
材料
習(xí)慣上把常溫下導(dǎo)熱率小于0.2W/（m·K）的材料稱為熱絕緣材料，或稱保溫材料、隔熱材料。有些熱絕緣材料是直接利用材料的自然狀態(tài)，例如石棉、軟木和鋸屑等，但大多數(shù)熱絕緣材料是經(jīng)過特殊加工后的產(chǎn)品，例如巖棉、礦渣棉、微孔硅酸鈣、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石和泡沫塑料等。這些人造的熱絕緣材料都是多孔體或纖維性材料。孔隙中充以空氣或其他低導(dǎo)熱介質(zhì)，利用其低導(dǎo)熱性能，使材料的導(dǎo)熱率降至很低，具有良好的隔熱性能。在選擇熱絕緣材料時(shí)，要注意材料密度對(duì)導(dǎo)熱性能的影響，此外還必須注意材料的力學(xué)性能、耐高溫能力和吸收水分的能力。
按使用場(chǎng)合的不同可分為以下幾類：
（2）常溫和低溫隔熱材料軟木、玻璃纖維、超細(xì)玻璃棉和珍珠巖等。
（3）低溫條件下防潮要求較高的隔熱材料 泡沫樹脂和泡沫塑料等。
根據(jù)用途的不同．可選用不同性能的材料。通常保溫材料應(yīng)具有下述性能：
（1）導(dǎo)熱系數(shù)小 為了起到良好的隔熱保溫作用，材料的導(dǎo)熱系數(shù)要小。為此，隔熱材料通常為多孔性材料．當(dāng)溫度升高時(shí)．孔隙中的空氣對(duì)流和輻射換熱就要加強(qiáng)，從而使導(dǎo)熱系數(shù)增大。
（2）力學(xué)性能較好有一定的抗壓和抗拉強(qiáng)度，易加工成型。
（3）具有足夠的不吸水性和耐高溫的能力?隔熱材料吸水后不應(yīng)改變?cè)行螤睿詈貌捎貌晃鼭癫牧稀?/p>
直徑
對(duì)于熱力管道，增加其熱絕緣層的厚度會(huì)提高導(dǎo)熱熱阻，但是絕緣層厚度增加，使外側(cè)對(duì)流換熱的表面積增大，因而會(huì)減小對(duì)流換熱熱阻，所以加厚絕緣層并不一定能提高總熱阻，減少熱損失。在給定的熱絕緣材料（即給定材料導(dǎo)熱率λ）和對(duì)流換熱系數(shù)α的條件下，相應(yīng)于總熱阻為最小時(shí)的管道絕緣層外徑稱為臨界絕緣直徑，它等于2λ/α。因此在管道熱絕緣設(shè)計(jì)中，管道熱絕緣層的外徑必須大于臨界絕緣直徑。臨界絕緣直徑一般在20～30mm左右，大多數(shù)熱力管道的外徑已超過此值，在此情況下增加熱絕緣層厚度總是有用的。類似地，球壁的臨界絕緣直徑為4λ/α。在熱絕緣的設(shè)計(jì)中，熱絕緣層外表面溫度和熱損失的上限值在國家標(biāo)準(zhǔn)中都有一定的要求和限制。
為了儲(chǔ)存氫氣、液氦等超低溫液體，得利用特殊的熱絕緣結(jié)構(gòu)。它由多層間隔的高反射率材料組成，整個(gè)系統(tǒng)被抽成真空，這樣既利用遮熱板的原理大大削弱層間的輻射換熱，又減少了空氣的導(dǎo)熱和對(duì)流。這種超級(jí)熱絕緣材料的導(dǎo)熱率可以低到0.3mW/（m·K）。
參考資料 >