什么是热绝缘?

[拼音]：rejueyuan

[外文]：thermal insulation

在热量传递过程中增加热阻以减少热损失的技术措施。机械工程中通常是在传热壁面上附加一层低热导率的辅助层来增加热阻，这一辅助层也就是热绝缘层。热绝缘的措施和材料是根据不同的要求选择的。

习惯上把常温下热导率小于 0.2W/(m·K)的材料称为热绝缘材料，或称保温材料、隔热材料。有些热绝缘材料直接利用其自然状态，例如石棉、软木和锯屑等，但大多数热绝缘材料是经过特殊加工后所得到的产品，例如岩棉、矿渣棉、微孔硅酸钙、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和泡沫塑料等。这些人造的热绝缘材料都是多孔性结构的材料。孔隙中的空气处于静止状态，空气的导热能力很低，因此这类材料的热导率很低，具有良好的热绝缘性能。在选择热绝缘材料时，除了热绝缘性能外，还必须注意材料的力学性能、耐高温的能力和吸收水分的能力。

对于管道的热绝缘，增加绝缘层的厚度会提高导热热阻。但是绝缘层厚度增加，使外侧对流换热的表面积增大，因而会减小对流换热热阻，所以加厚绝缘层并不一定能减少热损失。在给定的热绝缘材料（即热导率 k给定）和给定的对流换热系数h的条件下，相应于总热阻为最大时的最小管道绝缘层外径称为临界绝缘直径，它等于2k/h。因此在管道热绝缘设计中绝缘层直径必须大于临界绝缘直径。

为了贮存液氢、液氦等超低温液体，有一种用于很低温度（低于-250℃）的特殊的热绝缘技术。由多层间隔的高反射率材料组成绝热结构，并利用遮热板的原理大大削弱层间的辐射换热。整个系统被抽成真空，最大限度地减少空气的导热。这种超级热绝缘的热导率可以低到0.3mW/(m·K)。遮热板是在两辐射换热表面之间增设的一层薄板。这层薄板在整个系统中并不带走任何热量，只是在热流通路中增添了热阻。高反射率的材料制成的遮热板具有较高的热阻。例如，在两块黑度为0.8的平行平板之间设置一层黑度为0.05的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1/27。加装多层遮热板效果更为显著。遮热板的原理还广泛应用于高温炉的热绝缘等方面。