FG型真空绝热板使用寿命评估

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州物理研究所真空低温技术与物理重点实验室 作者:温永刚

  真空绝热板( VIP) 的使用寿命是目前研究者和使用者最为关注的问题之一, 如何有效保证其在长期使用过程中依然保持高性能热阻需要进行理论和试验研究。本文通过材料选择制作了VIP 测试样板, 对其热导率变化进行了长期跟踪测试。利用本文所建立的使用寿命分析模型对VIP 热导率变化及其使用寿命进行了预测评估, 并将试验数据和模型分析数据进行了比对, 两者得到了较好的吻合, 分析结果对VIP 生产和应用具有一定的指导意义。

  真空绝热板( Vacuum Insulation Panel, VIP) 是近年来快速发展起来的一种新型绝热材料, 具有环保节能和高效绝热的双重优点, 在冰箱、建筑等领域已得到了广泛的发展和应用。如何保证长期应用过程中的VIP 使用寿命成为众多研究者及其使用者最为关心的问题之一, 对其开展研究不仅可以树立和坚定VIP 使用者的信心, 也可以对VIP 生产提供积极有益的技术指导。VIP 的使用寿命受到多种因素的影响, 除过本身影响VIP 性能的影响因素如阻隔膜性能和芯材放气等参数, VIP 使用环境和条件是决定VIP 实际使用寿命的主要因素, 主要包括温度、湿度和环境压力等。

  根据美国ASTM C 1484.01 标准的规定, VIP使用寿命是指板中心热导率满足超级绝热材料规定值的维持时间, 这个规定值为0.0115 W/ ( m.K) 。当VIP 热导率大于0.0115 W/( m.K) 时, 可以认为VIP老化失效。事实上, 当考虑VIP 在建筑、冰箱及冷冻等行业领域的长期应用时, 老化是不可避免的, 从而导致其绝热性能的衰减。当前, 受客观条件限制, 在老化性能和使用寿命方面的试验研究相对较少, 而且, 由于多方面因素的相互影响, 致使VIP 使用寿命和老化数据很难通过理论分析得到全面深入的研究。本文通过建立分析模型对其热导率变化及其使用寿命进行了预测评估, 研究结果对于提高VIP 生产和使用水平具有一定的指导意义。

1、FG型VIP 制作

  VIP 结构主要由芯材、阻隔膜和吸气剂三部分组成。本文所指的FG 型VIP 是指芯材选用玻璃纤维( Fiber Glass, FG) 制作而成的VIP。在VIP 生产和制作中, 芯材一般选择为多孔介质材料, 如粉状二氧化硅、气凝胶、玻璃纤维或微孔聚氨脂等材料, 内置气体吸附剂和干燥剂, 在抽真空状态下双面采用气体隔绝材料密封而成板材。图1 所示为下不同芯材热导率随气体压力的变化, 可见不同芯材随板内气体压力上升表现出的热导率性能变化差异较大, 对于气体压力变化的∀ 敏感度# 也不尽相同。

4 、结论

  利用理论分析模型对FG 型VIP 使用寿命进行了估算, 表明VIP 在标准状态条件下的预期使用寿命可达15 y 以上, 可以满足其长期应用的性能稳定性要求, 现有的试验数据和部分模型分析结果得到了较好的吻合。本文所提计算模型的不足之处在于未能全面考虑影响VIP 热导率变化的相关因素, 同时缺乏直接的计算参数, 在数据适应性上存在一定差异, 但在当前工程应用上已可满足使用需求, 对于提高VIP 生产和应用水平具有一定的指导意义。

 

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