高温环境下硅酸铝纤维的隔热性能
王超刘婷婷蒋立异廖文和
（南京理工大学机械工程学院，南京210094）
文摘硅酸铝纤维供应商往往提供客户硅酸铝纤维在某一温度的热导率，难以指导隔热结构的设计。本文针对市场上常用的硅酸铝纤维板，设计了隔热性能测试装置，实验获得硅酸铝纤维温度随时间的变化曲线，并进行了有限元仿真分析。研究表明，硅酸铝纤维隔热效果稳定且具有一定的抗热辐射能力。有限元分析结果与实验数据基本一致，说明采用有限元分析方法能够支持设计人员较好预测隔热效果。
关键词硅酸铝纤维，隔热性能，温度，ANSYS，边界条件
中图分类号：TB35
DOI;10.3969/j. issn.10072330.2014.06.014
Heat-ShieldingPropertiesofAluminumSilicateFiberin
High Temperature Environment LIU Tingting
WANGChao
JIANG Liyi
LIAO Wenhe
(School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science & Technology ,Nanjing210094)
Abstract Generally, the suppliers of aluminum silicate fiber only offer customers thermal conductivity at a cer-tain temperature, which make it difficult for engineers to design those insulation structures. In this study, in order to provid reliable temperature data to finite numerial simulation,an experiment was designed to study the heat-shielding properties of aluminum silicate fiber in high temperature environment. It indicates that the heat insulation efficiency of aluminum silicate fiber is stable with the ability to resist thermal radiation and the numberical calculation results a-greed with experimental data, The study above lays a solid theory foundation for the design of insulation structure.
Key wordsAluminum silicate fiber, Heat-shielding properties, Temperature,ANSYS,Boundary conditions
0引言
随着生产装备功率的提高，生产过程中的发热量成为不可忽视的问题。尤其是在带有变频器或励磁线圈的大功率设备中[1-2],其内部的涡流会产生极高的热量。而在很多部件上由于空间、成本和技术的诸多限制，不可能使用水冷进行散热(3-4)，这种情况下使用隔热材料对部件表面进行保护是比较有效的方法[5]
硅酸铝纤维材料在工业中已经有40年的应用历史，从耐热材料、绝热材料发展成为隔热材料，其应用领域已广泛涉及能源、化工、冶金、航空航天以及新型隔热材料的开发。目前，硅酸铝纤维制品主要有纤维
垫、纤维毡、纤维板、纤维纸、纤维绳和各类织物等，尤其是厚度薄、质量轻、强度高的硅酸铝纤维纸的研究开发，已经引起了美国、日本、英国等多个国家的重视(6]。
关于硅酸铝纤维的研究，研究者主要关注其微观
结构以及新材料的开发应用。北京科技大学杨海龙博士总结了硅酸铝纤维在高温常压下的热导率及热稳定性的变化特性，但对材料的隔热效率、温度变化过程及分布涉及不多[7]。华南理工大学赵传山教授研究了硅酸铝纤维的制备条件，认为纤维浓度、增强剂以及表面处理对硅酸铝纤维的性能有很大影响*)。在实际应用中，硅酸铝纤维供应商往往只提
收稿日期：2014-07-11
基金项目：国家自然科学基金（51375242）；浙江省重中之重学科开放基金资助课题
作者简介；王超，1990年出生，硕士研究生，主要从事高端装备设计与制造技术。E-mail；shizilukou5252@163.com
通讯作者：刘婷婷，1975年出生，博士，副教授，主要从事高端装备数字化设计与制造、激光熔融成形等方面的研究。E-mail；liutingting@ mail. njust. edu. cn
— 56 -万方数据
宇航材料工艺
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2014年第6期