(1)材料的組成與結(jié)構(gòu)
材料的化學(xué)礦物組成與結(jié)晶結(jié)構(gòu)是影響輕質(zhì)隔熱磚導(dǎo)熱系數(shù)的首要因素。一般來說,輕質(zhì)隔熱磚的晶體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,其導(dǎo)熱系數(shù)越小。材料的固相可簡單分為結(jié)晶相和玻璃相。當(dāng)原子(離子)由于振動(dòng)以及相互碰撞作用把動(dòng)能從動(dòng)能較高的原子(離子)傳遞給動(dòng)能較低的其它原子(離子),且玻璃相中的原子(離子)為無序排列,運(yùn)動(dòng)時(shí)遇到的阻力比有序排列的結(jié)晶相要高。因此玻璃相要比結(jié)晶相的導(dǎo)熱系數(shù)低。但是,當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí),玻璃相的粘度降低,原子(離子)的運(yùn)動(dòng)阻力減小,玻璃相的導(dǎo)熱系數(shù)也就隨之增加了。而結(jié)晶相則與之相反,當(dāng)溫度升高,原子(離子)的動(dòng)能增加,振動(dòng)增大,導(dǎo)致自由程縮短,導(dǎo)熱系數(shù)隨之下降。在輕質(zhì)隔熱磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中,固相間被許多大小不一的氣孔所分隔,對熱量不能形成連續(xù)的固相傳遞,氣相傳熱代替了大部分的固相傳熱,因此導(dǎo)熱系數(shù)很低。
(2)氣孔率及氣孔的特征
耐火材料的氣孔率與導(dǎo)熱系數(shù)成反比,隨著氣孔率的增加,導(dǎo)熱系數(shù)直線上升。在這一點(diǎn)上,輕質(zhì)隔熱磚表現(xiàn)的尤為突出。但是對于相同的氣孔率來說,氣孔的尺寸越小、分布越均勻、則導(dǎo)熱系數(shù)越小。當(dāng)氣孔尺寸小到一定程度后,氣孔內(nèi)的空氣完全被氣孔壁吸附,使氣孔內(nèi)部接近于真空狀態(tài),導(dǎo)熱系數(shù)降到最低。而當(dāng)氣孔尺寸增大到一定程度時(shí),氣孔內(nèi)壁間的熱輻射和氣孔內(nèi)的空氣進(jìn)行的對流換熱增加了,導(dǎo)熱系數(shù)增加。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)指出,小氣孔中熱輻射很小,氣孔很大時(shí),特別是沿著射流方向的長形氣孔,能增大熱輻射的效能,有時(shí)甚至出現(xiàn)帶有氣孔制品的熱傳導(dǎo)要比致密制品大的個(gè)別現(xiàn)象。閉口氣孔的導(dǎo)熱系數(shù)要比開口氣孔的導(dǎo)熱系數(shù)低。
(3)體積密度
輕質(zhì)隔熱磚的導(dǎo)熱系數(shù)與體積密度成線性關(guān)系,即導(dǎo)熱系數(shù)隨體積密度的增加而增大。體積密度的大小直接體現(xiàn)了輕質(zhì)隔熱磚內(nèi)部氣孔率的多小。體積密度小,說明制品內(nèi)部的孔隙多,固體粒子之間的接觸點(diǎn)減小,熱量的固相傳導(dǎo)率降低,從而導(dǎo)熱系數(shù)下降。
(4)溫度
輕質(zhì)隔熱磚的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度呈線性關(guān)系,即導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的升高而增大。但相對于致密耐火材料,輕質(zhì)隔熱磚的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的增加幅度小得多。這是由于致密耐火材料主要為固相傳熱,溫度增加時(shí)制品內(nèi)的分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇,提高了升導(dǎo)熱系數(shù)。在輕質(zhì)隔熱磚中,其組織結(jié)構(gòu)大多為氣相結(jié)構(gòu)(65~78%),溫度升高時(shí)氣相的導(dǎo)熱系數(shù)的變化幅度總是小于固相。