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隔熱耐火材料導熱性能的影響因素

隔熱材料的物相通常由固相和氣相組成，因此其隔熱機理與相組成密切相關。熱能從高溫表面傳導到低溫表面。首先，只有固相傳導。當熱能穿過固相中的孔隙時，固相傳導和氣相傳導有兩種方式，因此固相傳導的路線長度延長；其次，與熱輻射有關。當溫度較低時，熱輻射對隔熱的影響很小，可以忽略不計。當溫度較高時，熱能的傳導會受到輻射的影響，從而起到隔熱的作用。

通常保溫材料是多相材料，每個物相都有自己獨特的結構，因此保溫材料的導熱系數受到物相的組成、含量、內部結構等諸多因素的影響。因此，隔熱機理和影響其隔熱效果的原因很多，隔熱材料的導熱系數與材料的體積密度、孔隙率、物相組成等相互影響。

（1）孔尺寸：孔數暈和孔尺寸一般同時呈現。在保持孔總量不變的前提下，減小孔可增加孔數，降低材料的導熱系數；當孔數增加時，隔熱材料的比表面積增加，輻射傳導率降低。

（2）體積密度：固體導熱系數高于氣體導熱系數。體積密度的降低意味著材料中的氣相增加，因此導熱系數降低。但當體積密度過低時，材料中的氣相傳熱效果會增強，導熱系數也會增加。因此，為了使保溫材料具有良好的保溫性能，體積密度越低越好。在特定溫度下，每種材料都會有合適的導熱系數。

（3）材料成分：圖2顯示耐火材料中常見氧化物的導熱系數和溫度變化。根據Loeb熱輻射模型公式，隔熱材料的發射率與材料、溫度和顆粒尺寸有關，因此可以適當提高或添加AL2O3、MgO、Cao、Zno等發射率小的成分，同時避免Fee、Ni、加入Cr等過渡元素氧化物。