工程材料学第12章 绝热.ppt

第12章 绝热材料和吸声材料 1.了解绝热材料的基本原理、影响因素、主要品种和应用范围； 2.了解吸声材料的吸声原理、材料特性、主要品种和应用范围。 教学内容 12.1 绝热材料 12.2 吸声、隔声材料 12.1 绝热材料 12.1.1 绝热材料的性能 两个热工性质：导热系数λ和比热容c。 温度高的一面向温度低的一面传导。由材料的导热性得知，材料导热能力的大小用导热系数λ表示。导热系数是指单位厚度的材料，当两相对侧面温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的热量。 由材料的比热容得知，材料吸入或储存热量能力的大小用比热容c表示。比热容指质量为1g的材料，当温度升高(或降低)1K时所吸收(或放出)的热量。 绝热材料选用： λ小，c大；绝热，温度稳定。 导热系数除与本身的分子结构、温度及热流方向有关外，主要影响因素是材料的表观密度和湿度。 (1)材料的表观密度 材料的表观密度愈小，孔隙率就愈大，导热系数就愈小。 (2)材料的湿度 材料受潮吸水，导热系数会增大；若受冻结冰，则导热系数会增加更多。 在建筑中合理地采用绝热材料，能提高建筑物的使用效能，保证正常的生产、工作和生活。据统计，绝热良好的建筑，其能源消耗可节省25% ~ 50%，说明合理使用绝热材料具有重要意义。 12.1.2 绝热材料的类型及基本要求 (1)多孔型 (2)纤维型：类似于多孔型，垂直纤维方向绝热性能好。 (3)反射型 建筑工程中使用的绝热材料，一般要求其导热系数不宜大于0.175W/(m?K )，表观密度不大于600kg/m3，抗压强度不小于0.3 MPa。 绝热材料抗压强度很低，常与承重材料复合使用。 12.1.3 常用绝热材料 1. 无机绝热材料 (1)石棉及制品 石棉具有绝热、耐火、耐酸碱、耐热、隔声、 不腐朽等优点。按化学成分石棉大致分为温石棉 和角闪石石棉两类。 (2)矿渣棉及制品 矿渣棉又称矿棉，是利用工业废料矿渣为主要 原料，经熔化、高速离心法或喷吹法等工序制成 的一种棉丝状绝热材料。 (3)岩棉及制品 　　岩棉是以精选的玄武岩为主要原料，经高温熔融加工制成的人造无机纤维。岩棉及其制品(各种规格的板、毡、带)具有质轻、不燃、化学稳定性好、绝热性能好等特点。 (4)膨胀珍珠岩及制品 　　膨胀珍珠岩以珍珠岩、墨曜岩或松脂岩矿石经破碎、筛分、预热，在高温下悬浮瞬间焙烧、体积骤然膨胀而成的一种白色或灰白色的松散颗粒状的材料。具有轻质、绝热、吸音、无毒、不燃烧、无臭味等特点。 (5)膨胀蛭石及制品 　 蛭石经晾干、破碎、筛选、焙烧膨胀后，形成松散颗粒状材料。膨胀蛭石制品主要有水泥膨胀蛭石制品、水玻璃膨胀蛭石制品。 (6)发泡粘土 　　 将特定矿物组成的粘土(或页岩)加热到一定温度会产生部分高温液体和气体，由于气体受热体积膨胀，冷却后即得发泡粘土(或发泡页岩)轻质骨料。 另有：玻璃棉、微孔硅酸钙、泡沫玻璃、陶瓷纤维、热反射玻璃。 2. 有机绝热材料 (1)软木板 　 软木板是用栓树或黄菠萝树皮等为原料加工制成的一种板状材料。 　　它耐腐蚀、耐水，只能阻燃不起火焰，并且软木中含有大量微孔，所以质轻，表观密度小于260kg/m3，导热系数λ＜0.058 W/(m·K)，是一种优良的绝热、防震材料。 　 软木板多用于天花板、隔墙板或护墙板。 (2)泡沫塑料 　　 泡沫塑料是以各种树脂为基料，加入一定剂量的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料经加热发泡制成的一种新型轻质、保温、隔热、吸声、防震材料，常用于屋面、墙面绝热，冷库隔热。 　　 它的种类很多，均以所用树脂取名。泡沫塑料制品种类、技术性能见表12.1。 表12.1 泡沫塑料的种类及技术性能 12.2 吸声、隔声材料 12.2.1 材料的吸声性能 声音源于物体的振动，它引起邻近空气的振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。 　　 当声音传入构件材料表面时，声能一部分被反射，一部分穿透材料，还有一部分由于构件材料的振动或声音在其中传播时与周围介质摩擦，由声能转化成热能，声能被损耗，即通常所说声音被材料吸收。 材料吸声性能的好坏，用吸声系数α表示。 α为损耗系数E吸/E0与穿透系数E透/ E0之和，即 　　 材料的吸声性能除与材料本身结构、厚度及材料的表面特征有关外，还和声音的入射方向和频率有关。材料内部开放连通的气孔越多，吸声性能越好。