真空绝热板内部真空度的影响因素分析及改善措施

2010-03-25 张宁 大连水产学院,制冷教研室

  真空绝热板(Vacuum Insulated Panel ,VIP)是一种超绝热的保温材料,厚度薄,一般在17 mm左右,其导热系数极低,可以达到0.004 W/(m·K)左右,而一般的保温材料导热系数为0.03W/(m·K)左右。VIP 的应用范围比较广泛,目前已经应用到冰箱、冷库、冷藏集装箱和医用保温箱等领域。真空绝热板的性能及使用寿命的长短,很大程度上取决于VIP 内部真空度的高低。因此本文对影响VIP 内部真空度的因素:气体的渗透和内部芯材放气,做了理论分析研究,为VIP 的制作提供依据。

1、板内真空度高低的影响

  VIP的芯层基本都是粉状还有玻璃纤维状,在导电性的时候中,混合汽体的导电性起了好大的影响,如果你芯层被佣金负压环境情况下,就可不可以有明显调低VIP 芯材的导电性因子,这对于加快负压环境热膨胀板的性能方面和加长其施用生存期越有助。图1 为几个典例芯材负压环境热膨胀板导电性因子与板内混合汽体的压力的相互影响。

 几种典型芯材真空绝热板导热系数与板内气体压力的关系

1. 玻璃纤维 2. 聚氨酯发泡体 3. 聚苯乙烯发泡体 4. 沉淀法SiO2  5.纳米孔硅质材料


图1 几种典型芯材真空绝热板导热系数与板内气体压力的关系

  从图1 可以看出,气体压力从大气压降到103 Pa 时,导热系数保持为常数,即该压力范围内的导热系数与绝热层中气体压力无关;当压力进一步降低,即压力为1~103 Pa 之间时,导热系数随着压力的下降也呈下降变化趋势;在压力低于1 Pa 时,导热系数趋于常数,这时气体导热所占比重很小。

2、影响真空绝热板真空度的因素

2.1、其他气体的加入 2.1.1、固体渗透法的原则

  ① VIP 芯材在抽真空密封制作时, 会有少量空气进入, 这些气体包括氮气、氧气、二氧化碳和水蒸汽等;

  ② 对于那些生产设备芯材, 会产生小量冷空气凭借顶部粘接处渗透到;   ③ 在选用的过程 中, 也有一定量有机废气气体通过外观薄膜和珍珠棉加入VIP 中;   ④ 主要是因为VIP 外部是真空箱系统环镜, 在选择具体步骤中, 融化在外部芯材中的气态和水过热蒸汽会形成真空箱系统放气现状。 2.1.2、甲烷气体侵入的影向   芯层传热产品产品为多孔环境结构,更易产生湿气。还有,芯层产品在在使用的期间中, 也会为损坏被分解转换成而产生十大部分湿气和和气有机废气气体。水的传热性因子为气的25 倍, 探析认为: 当含湿率不小于5%~10%,传热产品产品吸水后湿气占了多空有机溶剂的气口环境,引发的其传热性因子的逐渐提升。传热性因子为0.03 W/m·K 的传热产品产品, 吸走1%的湿气后传热性因子提高25%,之前按7的倍数提高。如果传热产品产品有张嘴打通气口, 湿气会在孔隙管使用下容入到其他部分,威害大些。伴随着时间的推移事件调长,越变越高的有机废气气体容入来到到负压传热产品板,板内的负压工作压力差会在务必成度上提升,以此降VIP 的负压度,今以扩增传热性因子,严重的反应传热产品目的。图2,3 区分为伴随着时间的推移水液体和空气中的氧气不停容入工作压力差的的变化情况发生。

三种真空板内的压力与水蒸汽渗透的变化情况 不同氧气渗透速率与真空板内压力随时间的变化情况

图2 有所差异供氧渗传输率与真空泵板内阻力实时间的不同前提

1.开孔发泡塑料 2.纳米孔芯材 3.沉淀法SiO2

图3 这三种抽真空板内的学习压力与水蒸汽加热加入的转变 情況 2.2、内层芯材放气的源及作用   是由于泡泡芯材实际的孔开比率95%前后,还会出现少量出闭孔。在进口真空体箱环保中,闭孔泡泡中的废气和泡泡壁中溶解完的较少量出发泡胶或者胺催化氧化剂等溶解营养成分会变慢逸出,情况进口真空体箱放气的情况;其他在壳体发泡阶段中,壳体的加温(约50℃)使芯材外表温暖身高,缩短上面的废气的逸出,挥发释拉出的废气造成 进口真空体箱度回落,调低了传热特性。芯材放气与压差的直接关系长为4 可预知:在20 年底,因为时光的不断增加,废气变慢逸出,并渐渐的偏多,让芯材內部压差的上升的,进而造成 传热性比率加大,VIP 的高温特性下降。

 20年中的气体逸出量与内部压力变化的关系

图4 20 年底的有害气体逸出量与室内阻力发展的的联系

3、提高真空绝热板真空度的途径

  机械泵系统度度的的高低是衡量标准机械泵系统度传热板稳定性方位及实用时间多少的极为重要评价指标,为绝对板内较高的机械泵系统度度,提高自己VIP 的高温稳定性方位,可不可以从以增多气休融合和芯材放气方位起手。 3.1、缩短乙炔气的渗透到 3.1.1、外层胶片的摘取

  早期的表面隔膜采用金属膜, 虽然这种膜有着很强的抵抗气体渗透能力, 但金属增加了板的传热性, 热量会顺着含有金属的边缘进行渗透, 这样导致热量损失比较严重, 它与现在广泛使用的表面隔膜相比, 热量损失增加了49%。因此为了使隔膜既能提供较强的抗气渗透能力, 又能最大程度上减小热量的传递,现在大多采用了金属与塑料的复合膜, 以镀铝薄膜用得最多,它能够有效地抑制气体和水蒸汽的渗透速率, 使其保持在每天1 g/m2 以下。表1 为在典型使用条件下一些新型表面隔膜材料与传统表面隔膜材料在抗气体渗透性能方面的对比。