高热阻主要阻隔的是哪些热传递方式？

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热传递有热传导、热对流和热辐射三种基本方式。热传导与热对流都需要一个中间介质，而热辐射则不需要。

热量从火焰传递到可燃物上，会导致可燃物热解、碳化或者起火。热量传递的驱动力是能量差（温差），即热量总是从高温向低温物体传递。

一、热传导

热传导属于接触传热，大量分子、原子或电子的互相撞击，使能量从物体温度较高部分传至温度较低部分的过程。

同时加热一段铜管（左）、钢管（右），7分钟后，左边的铜管温度上升至96℃，右边的钢管上升至30.6℃，这主要是因为这两种材料的导热系数不相同。导热系数是物质导热能力的量度，又称热导率。

例如，铜的导热系数是387W/mK，钢的导热系数是45.8W/mK，而聚氨酯泡沫是0.034W/mK（常用于冷冻仓库）。

在这三者里面，铜是最佳的导热体，聚氨酯泡沫是导热性能最差的导热体，也是热的绝缘体。

二、传导热通量

单位时间传递的热量可以用热通量表示，热通量也叫热流，表示热能传递的速率。

流经导热体的热通量（热能/单位面积）取决于以下要素：

温差：温差越大，热传导速率越大（热流密度大）

传导距离：热传导距离越短，热传导率/单位面积（热流密度）越高，距离越长，热传导率/单位面积（热流密度）越低。

材料的导热系数：导热系数越高，热传导率/单位面积越高（热流密度越大）。

在火场中，我们通常会通过门把手来预判屋内温度(建议用热成像仪)，主要就是因为门把手通常都是铜制品，导热系数高。

三、热对流

热对流是指在流体流动进程中发生的热量传递的现象。它是室内火灾早期热传递的主要方式，热烟气（热对流）能向各个方向传递热量。

例如给水加热，首先底部附近的水被加热，被加热的流体上升，较冷的水下沉取代它。

火灾中产生的热气和它们流过的气体表面会发生对流传热，气体的流速越高，对流换热的速率越大。

对流换热主要有两种形式：自然对流和强迫对流。

在自然对流中，气体在材料上流动的速度是由于气体表面和气体之间的温差所产生的浮力引起热气流的流动。

强迫对流则是指流动在材料上的气体速度是由外部施加的(例如外部风力，送风机，在对流烤箱中)。强迫对流是造成风驱火一个重要的因素。关于风驱火，详见：风驱火，对消防员的威胁到底有多大？

通常情况下，火场中通风孔洞面积愈大，热对流的速度愈快；通风孔洞所处位置愈高，热对流速度愈快。

四、热辐射

物体因自身温度而发出辐射能的现象称为热辐射，所以当我们靠近火源时，我们会感觉到热。

辐射传热不需要介质，如固体、液体和气体都可以辐射热量。

热量从燃烧区及烟火羽流中的热烟气（高于环境温度）向四面八方辐射。

室内火灾中，火羽流热量与上层热烟气的热量相叠加，是引起轰燃的主要原因之一，轰燃又是引燃空间内其他可燃物迅速着火的主要原因。

我们接收到的辐射热主要取决于：

（1）火的温度

（2）火的大小

（3）离火的距离

（4）与火的相对方向

我们再来看辐射热的公式：

从公式我们可以看出，变量主要是T，也就是物质的绝对温度。

物体辐射的热能量随其绝对温度的四次方而增加。高温会产生更高的辐射热。木材着火的平均温度是：504°C （ 777K），镁着火的平均温度是3100°C（ 3373K）。

同样大小的火，镁着火所释放的热量是木材的355倍。

辐射热随表面积增加而增加。

物体辐射热量与物体的表面积成正比地增加

以上面3个火堆为例(我们假设它们的形状近似为圆锥形)：第一个底直径1米，高1米; 第二个直径2米，高2米; 第三个直径4米，高4米。

那么假设第1个产生1单位热量，第2个就产生8.4单位热量，第3个就产生67单位热量。

接收辐射的热量与离辐射源的距离的平方成反比，也就是说离火越远，收到的热辐射越小。

当距离增加1倍时，接收到的辐射热是原来的1/4。当距离是原来的3倍时，接收到的辐射热是原来的1/9。所以当我们靠近辐射源时，接收到的辐射热会迅速增加。反过来，把距离缩短到1/3，那么就会接收原先9倍的辐射热。

物体所接收的辐射热量和与辐射源的相对方向也有关系。

上图两个纸板离火焰的距离是相同的。

但左边的纸板所接收的辐射热量要大于右边的。因为左边纸板有大量的表面积垂直于火焰的辐射热量，而右边垂直于火焰的表面积却非常有限。

那上图中两个纸板接收的热辐射强度是不是一样呢？答案是：是的。

这里就引出了下面要讲的辐射热通量，也就是单位面积接收的辐射热量。

五、辐射热通量

辐射热通量是指单位面积接收到的辐射热能，它受很多因素影响：

（1）辐射源与受辐射物体温差增大——热通量增加

（2）随着辐射源尺寸增大，辐射热也会增加——热通量也会增加

（3）受热辐射物体靠近辐射源时，热通量上升

我们来看看引起物质反应辐射热通量的大约值

从表我们可以看出，温度达到引起轰燃的临界点时，产生的热通量大约是引燃点火所需要的10倍——已测量到大约170 kW/m 2。

室内火灾中，天花板的高温烟气辐射产生的热流是决定火灾发展的重要因素，对于判断火灾是否以及何时轰燃并转变成全面燃烧起着重要作用。

不同温度的热烟气有不同的热通量值。

烟气层温度越高，火灾过程房间积蓄的热量也就越多。

在实际中，可燃物荷载接收到的热通量也取决于我们前面说的，包括距离和相对方向。

在火场中，三种热传递的方式共同作用，贯穿于火灾发展的整个过程

高热阻主要是针对热传递的三种方式进行阻隔，即导热传递（热传导）、对流传热和辐射传热。
1.导热传递（热传导）：这是热在固体中通过分子间碰撞传递的方式。高热阻材料具有较低的导热性能，通过减少热量在固体材料中的传导来降低热传递速率。
2.对流传热：对流是指通过流体（如气体或液体）的流动来传递热量。高热阻材料可以抑制或减少流体的对流，从而降低热传递。
3.辐射传热：辐射是指热能以电磁波的形式通过空间传递。高热阻材料可以具有低辐射传热性能，减少或反射辐射热量的传递。
高热阻材料的设计和选择通常会利用多种机制来最大程度地减少热传递。这些材料可以采用低导热系数的固体材料、具有小孔隙结构以减少对流传热的维尔模型材料，以及使用表面反射或吸收来调控辐射传热。通过将这些机制结合起来，高热阻材料能够有效地隔离和减少热量的传递，从而提供更好的绝缘和隔热性能。

真空玻璃真空阻隔热传导和热对流，赛特新材维爱吉真空玻璃中的镀膜层及更大的真空间隙起到降低热辐射的功能。

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