L ời cam đoan
1.2.4.5. Khối lượng thể tích
Các vật liệu khác nhau có độ dẫn nhiệt là khác nhau. Độ dẫn nhiệt của chất rắn phụ thuộc vào loại vật liệu và tính chất cơ lý của chúng. Để giảm thiểu độ dẫn nhiệt
Nguyễn Ngọc Xuân Hoa 46 Khóa 2012B
của chất rắn thì cần phải lựa chọn loại vật liệu phù hợp. Ngoài ra cấu trúc của vật liệu cách nhiệt cũng góp phần làm giảm độ dẫn nhiệt của chất rắn. Như trong hình 1.7 ở trên, độ dẫn nhiệt của chất rắn sẽ giảm nếu mật độ giảm. Độ dẫn nhiệt thực tế của chất rắn (vật liệu) sẽ không thay đổi nhưng với diện tích chất rắn trong mặt cắt ngang của vật liệu giảm sẽ làm giảm độ dẫn điện của chất rắn trong mỗi mét vuông vật liệu xốp
[12].
Như đã đề cặp ở trên, việc giảm mật độ sẽ làm tăng dòng nhiệt do bức xạ, nó sẽ chống lại kết quả đạt được trong việc dẫn nhiệt từ chất rắn.
Truyền nhiệt do bức xạ gây ra bởi bức xạ điện từ được phát ra ở tất cả các bề mặt. Bức xạ thu được là khác nhau giữa bề mặt nóng và bề mặt lạnh. Tốc độ truyền nhiệt bằng bức xạ phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt, được mô tả ở phương trình sau:
2 3 16 3 r n T K σ λ = [W/(m.K)] (1.23) Trong đó: λr: bức xạ nhiệt [W/(m.K)] n: chỉ số khúc xạ σ : hằng số Stefan-Boltzmann [J/(K4.m2.s)] T: nhiệt độ trung bình [K] K: hệ số dập tắt [1/m]
Với nhiệt độ ngày càng tăng, truyền nhiệt bằng bức xạ cũng tăng nhanh. Chúng ta hoàn toàn có thể chống lại truyền nhiệt bức xạ bằng cách thêm chất làm mờ lên vật liệu. Các chất cản quang như: titanium dioxide (TiO2) giúp tán xạ bức xạ, muội than carbon hấp thụ bức xạ. Các chất phụ gia sẽ làm giảm tính dẫn nhiệt, nhưng đồng thời cũng làm giảm độ trong suốt của vật liệu [12].
Khối lượng thể tích ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt của vật liệu. Truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ chỉ đáng kể khi vật liệu có khối lượng thể tích thấp (thành phần xơ trong vật liệu dưới 3%). Khi hàm lượng xơ trong vật liệu chiếm trên 3%, dẫn
Nguyễn Ngọc Xuân Hoa 47 Khóa 2012B
nhiệt sẽ tăng khi khối lượng thể tích tăng. Khi hàm lượng xơ nằm trong khoảng 3 ÷ 20%, mô hình truyền nhiệt chủ yếu của vật liệu là dẫn nhiệt của không khí và lớp xơ. Khi hàm lượng xơ chiếm trên 20% thì sự truyền nhiệt qua vật liệu chủ yếu là dẫn nhiệt của các xơ [38].
Theo Rahul Vallabh [32], khối lượng thể tích là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt bằng bức xạ qua sản phẩm không dệt. Truyền nhiệt bằng bức xạ giảm tuyến tính khi tăng khối lượng thể tích. Điều này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của Strong và ctv [34] khi đưa ra mô hình dự đoán tỷ lệ truyền nhiệt bức xạ thông qua màng xơ tỷ lệ nghịch với khối lượng thể tích của vật liệu.
Độ dẫn nhiệt giảm khi tăng khối lượng thể tích tới một thời điểm nào đó. Khi khối lượng thể tích tăng, cấu trúc vật liệu ngày càng giống như là một khối đặc, lúc này chỉ có dẫn nhiệt không có bức xạ. Hiệu quả dẫn nhiệt lúc này là nhờ khả năng dẫn nhiệt của vật liệu [29].
Jiří Zach và ctv [23] đã nghiên cứu khảnăng cách nhiệt của các tấm vật liệu từ xơ đay, xơ xanh và xơ gai với hàm lượng chất kết dính như nhau và khối lượng thể tích
thay đổi trong khoảng 30 ÷ 110 kg/m3 và thấy rằng ban đầu độ dẫn nhiệt của vật liệu sẽ
giảm khi tăng khối lượng thểtích nhưng sau đó sẽtăng cũng với sựgia tăng khối lượng thể tích. Krishpersad Manohar [24] cũng cho kết quả tương tự khi nghiên cứu hệ số
dẫn nhiệt của sợi cọ dầu trong khoảng khối lượng thể tích 20 ÷ 120 kg/m3 ở các nhiệt
độ 20oC, 25oC và 30oC; xơ dừa trong khoảng khối lượng thể tích 40 ÷ 90 kg/m3ở nhiệt
độ 15,6oC và 21,8oC; xơ mía trong khoảng khối lượng thể tích 70 ÷ 120 kg/m3. Điều
này cũng hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của Woo và ctv [38] khi cho rằng, độ dẫn nhiệt của vật liệu ban đầu sẽ giảm sau đó tăng lên khi khối lượng thể tích của vật liệu
tăng do khi thay đổi khối lượng thể tích, lượng xơ trong vật liệu sẽ thay đổi, tức độ
Nguyễn Ngọc Xuân Hoa 48 Khóa 2012B