真空绝热板(VIP)厚度对热桥效应的影响

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海海事大学商船学院 作者:阚安康

  为了便于真空绝热板(Vacuum Insulation Panel, VIP)热桥的数值分析及模拟计算,需要设置一定的边界条件。本文边界参照真空绝热板(VIP)测试标准ASTMC518- 98,ti=40℃,te=15℃,对应的隔气结构表面换热系数α1=7.8 W/(m2·K),α2=25 W/(m2·K) ,带入方程(8)计算及分析。真空绝热板(VIP)的芯材厚度一般在10 mm~40 mm 之间,隔气结构一般选择含有金属层的复合材料或者多层聚酯基薄膜,其对应的导热系数如表1 所示。

表1 隔气结构材质及导热系数

隔气结构材质及导热系数

  真空绝热板(Vacuum Insulation Panel, VIP)的厚度是影响边缘热桥效应的重要因素之一,也是影响真空绝热板(VIP)整体绝热效果的重要参数。根据上述计算结果绘制相同芯材,相同的板内真空下及相同边界条件下,不同隔气结构的真空绝热板边缘线性传热率ψvip,edge 伴随真空绝热板(VIP)厚度的变化规律,如图3 所示。

  随着VIP 厚度δp 的增加,其边缘热桥效应随之减小。例如隔气结构为15 μm铝箔的真空绝热板(VIP),当芯层导热系数为0.004 W/(m·K),整体厚度为10 mm 时, 其边缘热线性传热率为0.1812 W/(m·K),是芯层导热系数的45 倍之多。而当芯层厚度增加到40 mm 时,其边缘线性传热率减小到0.0699 W/(m·K),边缘热流损失减少了将近2/3,如图3(a)所示。

  在相同情况下,不含有金属层的多层聚酯基薄膜隔气结构的VIP,其边缘热桥效应也会随着真空绝热板(VIP)厚度的增加而减少,因隔气结构自身导热系数较低,边缘热流损失相对于整体而言较小,如图3(b)所示。

在芯材导热系数一定,不同VIP 厚度下边缘线性传热率变化情

(a) 金属隔气结构;(b) 聚酯基薄膜隔气结构

图3 在芯材导热系数一定,不同真空绝热板(VIP)厚度下边缘线性传热率变化情况

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  真空绝热板热桥效应数值分析及优化

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