چگالی ظاهری الیاف سرامیکی نسوز به نسبت وزن الیاف سرامیکی به مواد کلی اشاره دارد. اندازه چگالی ظاهری شاخصی برای تعیین اینکه آیا پوشش کوره معقول است یا خیر است. این یک عامل مهم در هدایت حرارتی است.
الف- رسانایی حرارتی محصولات الیاف سرامیکی با افزایش چگالی ظاهری کاهش مییابد، اما دامنه کاهشی به تدریج کاهش مییابد، به طوری که وقتی چگالی از محدوده معینی بیشتر شود، رسانایی حرارتی دیگر کاهش نمییابد، بلکه تمایل به افزایش دارد.
ب- در دماهای مختلف حداقل رسانایی گرمایی و چگالی حداقل حجمی متناظر وجود دارد و چگالی حجمی مربوط به حداقل هدایت حرارتی با افزایش دما افزایش می یابد.
درک صحیح و اعمال قوانین فوق در کاربرد الیاف سرامیکی از اهمیت بالایی برخوردار است. عملکرد آدیاباتیک الیاف سرامیکی عمدتاً بر اساس اثر آدیاباتیک هوای مهر و موم شده در منافذ محصولات است. هنگامی که نسبت الیاف جامد مشخص است، هر چه تخلخل بزرگتر باشد، چگالی حجمی کمتر است.
هنگامی که چگالی ظاهری کمتر از 96 کیلوگرم بر متر مکعب است، به دلیل افزایش جابجایی نوسانی و انتقال حرارت تابشی گاز در ساختار مخلوط، هدایت حرارتی با چگالی ظاهری کاهش مییابد و روند افزایشی یک تابع نمایی را نشان میدهد.
When the bulk density is >96 کیلوگرم بر متر مکعب، با افزایش چگالی ظاهری، منافذ توزیع شده در فیبر بسته میشود، نسبت ریز منافذ افزایش مییابد، جریان هوا در منافذ محدود میشود، انتقال حرارت در فیبر کاهش مییابد (مقاومت حرارتی افزایش مییابد) و در عین حال باعث میشود که انتقال حرارت تشعشع بین دیوارههای سوراخها نیز کاهش یابد.
هنگامی که چگالی ظاهری به محدوده معینی از 240 ~ 320 کیلوگرم بر متر مکعب افزایش می یابد، نقطه تماس فیبر جامد افزایش می یابد، به طوری که فیبر خود علامتی را تشکیل می دهد و وزن انتقال حرارت از طریق پل افزایش می یابد. ثانیا، نقطه تماس فیبر جامد افزایش می یابد و منافذ بر انتقال حرارت تأثیر می گذارد. اثر میرایی ضعیف می شود، به طوری که هدایت حرارتی دیگر کاهش نمی یابد و تمایل به افزایش دارد. بنابراین، مواد فیبر متخلخل دارای چگالی حجمی بهینه با کمترین رسانایی حرارتی هستند. برای پوشش های دیواره الیاف سرامیکی لایه ای خارجی، چگالی حجمی الیاف سرامیکی روی سطح داغ 130 ~ 160 کیلوگرم بر متر مکعب است و حجم الیاف سرامیکی روی سطح داغ پوشش کوره کامپوزیت کاشی شده، چگالی 200 ~ 240 کیلوگرم در متر مربع مشخص شده است.
پس از سطح داغ دیواره کوره، چگالی حجمی محصولات الیافی در تمام سطوح به طور متوالی کاهش می یابد، زیرا در دمای بالا، هدایت حرارتی الیاف سرامیکی با افزایش چگالی حجمی به طور قابل توجهی نسبت به دمای پایین کاهش می یابد (همانطور که در شکل نشان داده شده است). ساختار پوشش الیاف با لایه هایی در جهت ضخامت مطابق با چگالی می تواند مقاومت حرارتی را در جهت ضخامت پوشش کوره یکنواخت نگه دارد. تحت شرایط مقاومت حرارتی یکسان، می تواند در مصرف فیبر صرفه جویی کند و هزینه های ساخت کوره را کاهش دهد.
