真空絕熱板熱橋效應傳熱模型分析與優化
對于真空絕熱板(VIP)熱橋效應進行數值分析,引入邊緣線性傳熱率概念作為衡量熱橋效應大小的標準量,根據穩態傳熱的初始條件建立熱流傳遞模型,分析計算各種影響因素。研究結果表明,主要影響因素包括芯板的傳熱系數和厚度、隔熱結構的傳熱系數和厚度、VIP之間添加介質的傳熱系數和厚度以及VIP的規格。其中,隨著芯板傳熱系數和厚度的增加,隔熱結構的傳熱系數和厚度的降低,添加介質的傳熱系數和厚度的降低,VIP規格的增加呈下降趨勢。結合影響因素,提出降低真空絕緣板隔熱膜厚度和傳熱系數,降低芯板和添加介質的傳熱系數,適度增加VIP規格,改進安裝過程等優化措施,降低熱橋效應。
真空絕熱板作為一種新型高效的保溫材料,已有50多年的發展歷史。試驗表明,性能優異的VIPS傳熱系數可低至5mW/(m·K),它是一般保溫材料的1/6到1/10。隔氣結構是VIPS的重要組成部分,其功能是保持板內的真空值。隔氣結構一般由鋁鉑或含鋁鉑的多層聚酯基膜組成。但鋁鉑的傳熱系數極高,約為真空保溫板芯板的2×104~105倍。在從熱端傳遞到冷端的過程中,部分熱量不可避免地通過邊緣區域通過隔氣結構直接從熱端流向冷端,產生熱橋效應。
國內外也開始研究分析熱橋效應,建立了熱橋效應邊緣線性傳輸率的計算模型,計算模型與數值模擬的偏差保持在5%以內。溫永剛等國建立了熱橋效應擴展模型,闡述了影響熱橋效應的因素。楊春光選擇了有限元分析方法,提出了熱橋效應的優化措施。阿迪安康等建立熱流傳輸數學模型也提出了相應的降低熱橋效應的措施。本文在前人研究的基礎上,建立了邊緣線性傳輸率模型并進行了分析,提出了好的熱橋效應優化措施,找到了創新點,對VIPS的推廣應用起到了重要的指導作用。