熱絕緣

為了削弱某些設備與外界的換熱量。通常採用隔熱保温措施。例如，鍋爐和蒸汽管道上包紮熱絕緣層，食品冷庫、冷藏艙以及輸送低温介質的管道包上隔熱的絕緣分層等，都是為了增加傳熱熱阻。藉助於增加熱阻以減少熱量傳遞的技術措施。熱工設備中通常是在傳熱壁面上附加一層低導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不同的技術要求和經濟性選擇的。

應用熱絕緣層的目的概括起來可歸納為以下幾點。

（1）節約燃料 包紮熱絕緣層能減少設備的散熱損失，減少熱力沒備的燃料消耗。

（2）滿足工程技術條件的需要 例如，製冷工程中的冷庫外表麪包以熱絕緣層，可以避免浪費製冷量。

（3）改善勞動條件 例如，鍋爐和蒸汽管道的外表面通常均包紮熱絕緣層以降低艙室温度和防止人員燙傷。勞動保護法規定，熱力設備的絕緣層外表温度不得超過50℃。 ^[1] 

習慣上把常温下導熱率小於0.2W/ （m·K）的材料稱為熱絕緣材料，或稱保温材料、隔熱材料。有些熱絕緣材料是直接利用材料的自然狀態，例如石棉、軟木和鋸屑等，但大多數熱絕緣材料是經過特殊加工後的產品，例如岩棉、礦渣棉、微孔硅酸鈣、膨脹珍珠岩、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熱介質，利用其低導熱性能，使材料的導熱率降至很低，具有良好的隔熱性能。在選擇熱絕緣材料時，要注意材料密度對導熱性能的影響，此外還必須注意材料的力學性能、耐高温能力和吸收水分的能力。

按使用場合的不同可分為以下幾類：

（1）高温隔熱材料 石棉、硅石和硅藻土製品等。

（2）常温和低温隔熱材料軟木、玻璃纖維、超細玻璃棉和珍珠岩等。

（3）低温條件下防潮要求較高的隔熱材料 泡沫樹脂和泡沫塑料等。

根據用途的不同．可選用不同性能的材料。通常保温材料應具有下述性能：

（1）導熱係數小 為了起到良好的隔熱保温作用，材料的導熱係數要小。為此，隔熱材料通常為多孔性材料．當温度升高時．孔隙中的空氣對流和輻射換熱就要加強，從而使導熱係數增大。

（2）力學性能較好有一定的抗壓和抗拉強度，易加工成型。

（3）具有足夠的不吸水性和耐高温的能力 隔熱材料吸水後不應改變原有形狀，最好採用不吸濕材料。 ^[2] 

對於熱力管道，增加其熱絕緣層的厚度會提高導熱熱阻，但是絕緣層厚度增加，使外側對流換熱的表面積增大，因而會減小對流換熱熱阻，所以加厚絕緣層並不一定能提高總熱阻，減少熱損失。在給定的熱絕緣材料（即給定材料導熱率λ）和對流換熱係數α的條件下，相應於總熱阻為最小時的管道絕緣層外徑稱為臨界絕緣直徑，它等於2λ/α。因此在管道熱絕緣設計中，管道熱絕緣層的外徑必須大於臨界絕緣直徑。臨界絕緣直徑一般在20～30 mm左右，大多數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。在熱絕緣的設計中，熱絕緣層外表面温度和熱損失的上限值在國家標準中都有一定的要求和限制。

為了儲存液氫、液氦等超低温液體，得利用特殊的熱絕緣結構。它由多層間隔的高反射率材料組成，整個系統被抽成真空，這樣既利用遮熱板的原理大大削弱層間的輻射換熱，又減少了空氣的導熱和對流。這種超級熱絕緣材料的導熱率可以低到0.3mW/ （m·K）。