2. Методы измерения коэффициента теплопроводности материалов

Исследование теплопроводности материалов выполняются в широком диапазоне температур. Для исследования используют две группы методов: стационарные и нестационарные. Стационарные методы, основанные на исследовании неизменных во времени температурных полей, как правило, более простые и, следовательно, более совершенные.

Нестационарные методы основаны на исследовании меняющихся во времени по определенному закону температурных полей. Они более сложны в реализации. Основная трудность состоит в том, что в эксперименте сложно реализовать условия, заложенные в теории метода. Однако нестационарные методы позволяют помимо данных о теплопроводности получить информацию, о температуропроводности и теплоёмкости вещества. [3]

Виды:

1. Стационарный метод плоского слоя - Исследуемое вещество (жидкость, газ) помещают в зазоре между двумя плоскими горизонтально-параллель-ными пластинами, образуя слой толщиной б=0,2-н1 мм. Тепловой поток проходит от верхней пластины, имеющей более высокую температуру за счет нагревателя, через исследуемый слой к нижней пластине.

2. Метод продольного теплового потока - Метод продольного теплового потока щироко применяется при исследовании металлов и других материалов с относительно большой теплопроводностью. На одном из торцов длинного образца с площадью поперечного сечения F создается равномерный тепловой поток Q. Между двумя сечениями образца, расположенными на расстоянии / один от другого, измеряют разность температур

3. Теплоизоляционные материалы

Есть несколько наиболее популярных теплоизоляционных матерьялов используемых в промышленности и строительстве: [4] [5]

1. Минеральная вата

Среди довольно широкой номенклатуры теплоизоляционных материалов первое место по объему производства в Украине и за рубежом занимают изделия на основе минерального волокна. Они негорючие, не подвержены воздействиям грызунов и микроорганизмов, морозостойки, для их производства не требуется дефицитное сырье.

Минеральная вата применяется для изготовления теплозвукоизоляционных изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и промышленности при температуре изолируемых поверхностей до + 600 °С.

2. Стеклянное волокно

Стеклянное волокно (стекловолокно) — разновидность минерального волокна. Оно является полуфабрикатом при производстве теплоизоляционных и акустических изделий. Сырьем для изготовления стекловолокна служит шихта, состоящая из кварцевого песка, известняка (доломита) и соды (сульфата натрия), смешанных в определенной пропорции. Шихта расплавляется в стекловаренной ванной печи и затем перерабатывается в стекловолокна.

3. Диатомит, трепел

Диатомиты и трепелы — пористые осадочные породы, состоящие в основном из аморфного кремнезема SiO2 (в диатомитах 90—95% SiO2, трепелы содержат больше примесей). Химический состав диатомитов и трепелов почти одинаков, однако микроструктура разная. Это объясняется различием в геологическом возрасте отложений. Диатомиты относятся к более поздним, а трепелы — к более ранним отложениям. Диатомиты состоят из обломков панцирей диатомовых рачков, почти полностью сохранивших свою структуру. Трепелы — более плотная порода, в которой исходное вещество целиком утратило свою первоначальную форму. Диатомиты более пористые, чем трепелы. Средняя плотность диатомита в зависимости от месторождения колеблется от 380 до 1000 кг/м3.

4. Известково-кремнеземистые изделия

Известково-кремнеземистые изделия (ГОСТ 24748—81) изготовляют из тонкоизмельченной смеси извести, кремнеземистого материала (трепел, диатомит, кварцевый песок) с содержанием диоксида кремния Si02 не менее 75% и асбеста 5-й или 6-й группы полужесткой структуры путем тепловлажностной обработки в автоклаве. Изделия применяют для тепловой изоляции поверхностей трубопроводов и оборудования при температуре изолируемых поверхностей до 600 °С. Широкое применение изделия получили в печестроении, изоляции котельного оборудования. К достоинствам изделий следует отнести полное отсутствие в них органических веществ.

5. Вулканитовые изделия

Вулканитовые изделия — разновидность известково-кремнеземистых изделий. Изготавливают такие изделия из диатомита, извести и асбеста 6-й группы путем автоклавной обработки.

Вулканитовые изделия отличаются от известково-кремнеземистых соотношением компонентов и способом термовлажностной обработки. При производстве известково-кремнеземистых изделии тепловая обработка (запарка и сушка) осуществляется в автоклаве. При производстве вулканитовых изделий запарка происходит в автоклаве, а сушка — в туннельных сушилках.

Вулканитовые изделия используют для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов промышленных установок при температуре изолируемой поверхности до 600 °С.

6. Вспученный перлит

Вспученный перлит (ГОСТ 10832—91) — пористый материал в виде песка или щебня, получаемый термической обработкой дробленых вулканических стекол — перлитов и обсидианов. Перлит — магматическая горная порода, являющаяся продуктом вулканического извержения. Основная особенность вулканических стекол, лежащая в основе их поризации, — содержание в них так называемой растворенной воды. При резком нагревании вулканическое стекло размягчается и вспучивается за счет превращения содержащейся в нем воды в пар.

7. Вспученный вермикулит

Вспученный вермикулит — сыпучий зернистый материал чешуйчатого строения, получаемый в результате обжига природного вермикулита. Вспученный вермикулит (ГОСТ 12865—67) по насыпной плотности разделяется на марки 100,150 и 200. Благодаря легкости и высокой температуростойкости (до 1100 °С) вспученный вермикулит применяют в качестве засыпной изоляции, для изготовления теплоизоляционных изделий, а также в качестве заполнителя в акустических штукатурках и легких бетонах. Кроме того, его используют для изоляции оборудования с температурой поверхности от —260 до +900 °С.