硅酸铝陶瓷纤维毯是采用熔融喷吹法生产的。其纤维较一般的熔融喷吹法生产纤维长,纤维在制品内部会交织成更多密闭的小“气室”,即气孔,因而其导热系数较一般的熔融喷吹纤维制品低,保温效果更好。而卷毡内的纤维排列方式与陶瓷纤维毯相比有很大的不同,硅酸铝陶瓷纤维毯内纤维排列方式近似于层铺式,而卷毡内纤维排列方式介于层铺与叠砌式之间,其导热系数较陶瓷纤维毯大,保温效果也略差。下面通过计算过程来说明这一点。
一般蒸汽管道温度在500℃左右,在此取500℃,环境平均温度取20℃,保温外壁温度取40℃,平均风速取2m/s。
管道以630管道为例,假定保温厚度为100mm
保温层平均温度为270℃,则陶瓷纤维毯的导热系数λm=0.086w/mk,卷毡的导热系数λm=0.1065 w/mk。(硅酸铝纤维卷毡的容重为100/m3,陶瓷纤维毯的容重为128/m3)
定性温度为30℃,则空气常数λ=0.0267 w/mk μ=18.6*10-6 V=16*10-6 Pr=0.701,通过计算得Gr=1.44*109 Gr* Pr=1.014*109 由此查表得c=0.13 n=1/3计算得Num=130.597,则自由对流换热系数αw=4.201w/m2℃,通过计算得雷诺数Re=103750 由Re查表得A=0.0239 n=0.805,由此计算得Nu=259.277
则强制对流换热系数αcw=8.34 w/m2℃,散热损失q= εC0+αw(40-20)+αcw(40-20)=370.8 w/m2。
由导热方程计算得陶瓷纤维毯的保温厚度δ=94.5<100,卷毡的保温厚度δ=113.4>100。
由此结果说明在相同的介质温度,环境温度,外壁温度等因素的情况下,硅酸铝陶瓷纤维毯的保温厚度小于卷毡的保温厚度,更能节省材料;在相同的保温厚度的情况下陶瓷纤维毯的外壁温度低于卷毡外壁温度,散热损失低,保温效果更明显;从容重方面考虑,硅酸铝陶瓷纤维毯利用较少的材料达到了卷毡的效果,这可使窑炉、管网更趋轻型化、高效化。