余远明 王明 陈志锋 方文振 陶文铨

YU Yuanming1 WANG Ming1 CHEN Zhifeng1 FANG Wenzhen2 TAO Wenquan2

1.美的集团 广东佛山 528311；2.西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室 陕西西安 710049

1. Midea Group Foshan 528311;2. MOE Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering of XI’AN JIAOTONG University Xi’an 710049

1 引言

聚氨酯硬质泡沫是一种保温性能优异、应用非常广泛的保温隔热材料，也广泛应用在家电领域，比如储水式电热水器、冰箱、冷柜等。聚氨酯硬质泡沫是电热水器的主要保温材料，一般是由异氰酸酯（俗称黑料）和组合聚醚多元醇（俗称白料，包括一种或多种聚醚多元醇、发泡剂、匀泡剂、催化剂和阻燃剂等）充分混合反应后，在电热水器的储水内胆和外壳之间的空间，发泡反应形成具有许多微细泡孔的多孔泡沫材料保温层。聚氨酯硬质泡沫的保温性能直接决定了电热水器的能效等级，而保温性能主要取决于材料的导热系数。聚氨酯硬质泡沫的导热系数取决于很多因素，比如原料的配方体系（包括发泡剂的种类和数量）、发泡工艺、发泡设备，以及发泡后形成的泡沫的微观结构等。

本文基于不同聚氨酯硬质泡沫的扫描电镜图像，采用Hot Disk实验测试分析和格子Boltzmann数值模拟方法研究了聚氨酯硬质泡沫的等效导热系数，并深入分析其等效导热系数与各微观影响因子之间的定量化关系。最后，基于研究结果，提出了优化聚氨酯硬质泡沫材料隔热性能的方案。

2 实验测试与分析

本文实验采用基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪测量，其不仅可以测试各向同性的材料，也可以测试各向异性的材料[1]。对于各向异性的材料，可同时得到材料轴向和径向的等效导热系数。……