热绝缘

热绝缘是热接触或辐射影响范围内的物体之间热传递的减少（即不同温度物体之间的热能传递）。 热绝缘可以通过特殊设计的方法或工艺以及合适的物体形状和材料来实现。

热流是不同温度物体之间接触的必然结果。 热绝缘提供了一个绝缘区域，在该区域中热传导减少，形成热断裂或热障，或者热辐射被反射而不是被较低温度的物体吸收。

材料的绝缘能力是通过导热系数 (k) 的倒数来衡量的。 低导热系数相当于高绝缘能力（电阻值）。 在热力工程中，绝缘材料的其他重要特性是产品密度 (ρ) 和比热容 (c)。

热导率 k 的测量单位是瓦特每米每开尔文（W·m−1·K−1 或 W/m/K）。 这是因为已经发现以功率测量的热传递（大约）与

• 温差 Δ T
• 热接触表面积 A
• 材料厚度的倒数 d

由此可知，热损失功率 P 由 P = k A Δ T d

热导率取决于材料，对于流体，它的温度和压力。 出于比较目的，通常使用标准条件下的电导率（1 个大气压下 20°C）。 对于某些材料，热导率还可能取决于传热方向。

绝缘的作用是通过将物体包裹在高厚度的低导热性材料中来实现的。 减少暴露表面积也可以降低热传递，但这个数量通常由要绝缘的物体的几何形状决定。

多层绝缘用于辐射损失占主导地位的地方，或者当用户在绝缘的体积和重量方面受到限制时（例如急救毯，辐射屏障）

对于绝热圆筒，必须达到临界半径覆盖层。 在达到临界半径之前，任何添加的绝缘都会增加热传递。 对流热阻与表面积成反比，因此与圆柱体的半径成反比，而圆柱壳（绝缘层）的热阻取决于内外半径之比，而不是半径本身。 如果通过绝缘增加了圆柱体的外半径，则增加了固定量的导电电阻（等于 2×π×k×L(Tin-Tout)/ln(Rout/Rin)）。 但与此同时，对流阻力也降低了。 这意味着在某个临界半径以下添加隔热层实际上会增加热传递。 对于绝缘圆柱体，临界半径由下式给出

r c r i t i c a l = k h

该等式表明临界半径仅取决于传热系数和绝热材料的导热系数。 如果绝热圆柱体的半径小于绝热的临界半径，则添加任何数量的绝热层都会增加热传递。

与液体和固体相比，气体具有较差的导热性能，因此如果它们可以被捕获，则可以成为很好的绝缘材料。 为了进一步增强气体（例如空气）的有效性，它可能会分裂成小细胞，这些小细胞不能通过自然对流有效地传递热量。 对流涉及由浮力和温差驱动的更大体积的气体流动，它在驱动它的密度差异很小的小电池中效果不佳，小电池的高表面积与体积比会阻碍气体流动 通过粘性阻力在其中。

为了在人造隔热材料中形成小气室，可以使用玻璃和聚合物材料将空气捕获在泡沫状结构中。 这一原理在工业上用于建筑和管道绝缘，例如（玻璃棉）、纤维素、岩棉、聚苯乙烯泡沫（聚苯乙烯泡沫塑料）、聚氨酯泡沫、蛭石、珍珠岩和软木。 截留空气也是所有高度绝缘的服装材料（如羊毛、羽绒和抓绒）的原理。

空气滞留特性也是恒温动物用来保暖的绝缘原理，例如羽绒和天然羊毛等绝缘毛发。 在这两种情况下，主要绝缘材料都是空气，用于捕获空气的聚合物是天然角蛋白。