Page 101 - 《橡塑技术与装备》2025年11期

测试与分析
TEST AND ANALYSIS

凝胶的优势互补，正好利用增强玻璃纤维复合材料抗 导热系数降低了约 70%。
压性能大大富余的特性，又结合了固体气凝胶材料优 这种显著的导热系数降低直接转化为更好的隔热
良的隔热效果，既保证了足够的抗压强度，又达到了 效果，证实了这种复合结构设计在提升节能效果方面
理想的隔热效果。 的优越性。
2.3 新结构的安全性分析 2.4.1 原始隔热板
这个设计方案的安全性分析如下 ： 让我们基于原始隔热板的热损失计算数据，分析
当盲孔面积占总导热面积的 80% 时，意味着承压区 其能耗情况 ：
域减少到原来的 20%，这使得增强玻璃纤维复合材料所 一台双工位轮胎硫化机有 4 块这样的隔热板，一
承受的实际压强增加到原来的 5 倍，即 7.5~12.5 MPa。 年按 360 个工作日计算，如果是采用电加热热板，按
然而，这个压强水平与材料的抗压强度相比仍有 工业用电 1.0 元 /kW . h。
很大的安全余量 ： 2.4.1.1 原始参数
（1）在 23 ℃时材料抗压强度为 278 MPa 隔热板尺寸 ： Φ1 220×Φ320×15 mm ；
（2）在 200 ℃时材料抗压强度仍有 176 MPa 导热面积 s ： 1.08 m² ；
即使在最不利的高温工况下，实际工作压强（最 温度梯度 d ： 7 000 K/m ；
高 12.5 MPa）也远低于材料的抗压强度（176 MPa）， 导热系数 r ： 0.15 W/m·K。
安全系数充足，完全能确保隔热板在实际使用过程中 2.4.1.2 热损失计算
的结构安全性。这种设计既优化了隔热性能，又保证 （1）单块隔热板
了使用安全。 热流量密度 q=r×d=0.15×7 000=1 050 W/m² ；
2.4 新型轮胎硫化机蜂窝式隔热板的节能效 传导热损失 Q=q×s=1 050×1.08=1 134 W。
果 （2）年度能耗（双工位硫化机，4 块隔热板）
这种蜂窝式隔热板的节能设计主要通过两个方面 日耗电量： 113 4W×4 块 ×24 h=108.864 kWh/ 天；
实现 ： 年耗电量 ： 108.864×360 天 =39 191 kWh/ 年；
（1） 面积优化 年度电费 ： 39 191 kWh×1.0 元 /kWh≈39 000 元。
通过在增强玻璃纤维复合板（导热系数 0.15 W/ 2.4.2 新型隔热板
m . K）上加工盲孔，将 80% 的导热面积替换为导热系 在相同的工作条件下重新计算新型隔热板的能
数显著更低的固态气凝胶（导热系数 0.018 W/m.K）。 耗：
（2）导热系数改善 2.4.2.1 新型隔热板参数
用导热系数仅为 0.018 W/m.K 的气凝胶替代大部 导热面积 s=1.08 m² ；
分导热面积，显著降低了整体隔热板的综合导热系数。 温度梯度 d=7 000 K/m ；
原本这些区域是由导热系数为 0.15 W/m.K 的玻璃纤 综合导热系数 r 1 =0.018×0.8+0.15×0.2=0.044 4
维复合材料占据的。 W/m·K。
这种结构设计在保证足够抗压强度的同时，通过 2.4.2.2 热损失计算
材料的合理搭配和面积分配，大幅提升了隔热效果， （1）单块隔热板
.
从而实现了显著的节能效果。 热流量密度 q=r 1 d=0.044 4×7 000=310.8 W/m² ；
根据提供的计算公式，让我们计算新型蜂窝式隔 传导热损失 Q=q . s=310.8×1.08=336 W。
热板的综合导热系数 r 1 ： （2）年度能耗（双工位硫化机，4 块隔热板）
r 1 = (20% × 0.15 W/m . K) + (80% × 0.018 W/m . K) 日耗电量 ： 336 W×4 块 ×24 h=32.256 kWh/ 天；
=0.03 W/m . K + 0.014 4 W/m . K 年耗电量 ： 32.256×360 天 =11,612 kWh/ 年；
=0.044 4 W/m . K 年度电费： 11 612 kWh×1.0 元 /kWh≈11 612 元（约
这个计算结果显示 ： 1.2 万元）。
新设计的隔热板综合导热系数仅为 0.044 4 W/m . K 2.4.3 对比原始隔热板
相比原始的增强玻璃纤维复合板 (0.15 W/m . K)， 年节能量 ： 39 191-11 612 =27 579 kWh ；

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