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    影響輕質耐火材料隔熱的因素

    添加時間:2017年5月20日  瀏覽次數:
    1、輕質耐火材料的隔熱原理
         輕質耐火材料是由不同種類的晶相,玻璃相和氣相組成的非均質多相體系材料。因此其隔熱原理不僅與材料的化學礦物組成有關,還與結晶狀態、顯微結構、各相的分布、含量、排列等有關。一般耐火材料本身的導熱系數并不一定很小,但由于輕質耐火材料的內部存在許多氣孔并充滿了氣體,而氣體的導熱系數比其它任何固相的導熱系數都低,因此輕質耐火材料有很低的導熱系數。
          輕質耐火材料的導熱方式依然遵循傳導、對流和輻射三種形式及其相互作用。表1.2是氣孔率為70%的輕質耐火磚中各種傳熱機制所占的傳熱比例?梢钥闯黾词故窃1500攝氏度的高溫下,輕質耐火材料中固相對熱量的傳導也起著主要的作用。因此相對于致密耐火材料,輕質耐火材料為松散的多孔結構,可以近似看作固相被氣相分隔,氣體在結構中起到很好的隔熱作用,因此導熱系數很低。
    2、影響輕質耐火材料隔熱的因素分析
           輕質耐火材料由于結構復雜、工作環境惡劣,因此影響其隔熱效果的因素很多。而且各個因素相互影響,相互聯系,很難精確的進行分析研究。但是,在眾多的影響因素中,材料的組成與結構、氣孔率及氣孔的特征、體積密度、溫度為主要因素。
    (1)材料的組成與結構
           材料的化學礦物組成與結晶結構是影響輕質耐火材料導熱系數的首要因素。一般來說,輕質耐火材料的晶體結構越復雜,其導熱系數越小。材料的固相可簡單分為結晶相和玻璃相。當原子(離子)由于振動以及相互碰撞作用把動能從動能較高的原子(離子)傳遞給動能較低的其它原子(離子),且玻璃相中的原子(離子)為無序排列,運動時遇到的阻力比有序排列的結晶相要高。因此玻璃相要比結晶相的導熱系數低。但是,當溫度升高到一定程度時,玻璃相的粘度降低,原子(離子)的運動阻力減小,玻璃相的導熱系數也就隨之增加了。而結晶相則與之相反,當溫度升高,原子(離子)的動能增加,振動增大,導致自由程縮短,導熱系數隨之下降。在輕質耐火材料的內部結構中,固相間被許多大小不一的氣孔所分隔,對熱量不能形成連續的固相傳遞,氣相傳熱代替了大部分的固相傳熱,因此導熱系數很低。
    (2)氣孔率及氣孔的特征
           耐火材料的氣孔率與導熱系數成反比,隨著氣孔率的增加,導熱系數直線上升。在這一點上,輕質耐火材料表現的尤為突出。但是對于相同的氣孔率來說,氣孔的尺寸越小、分布越均勻、則導熱系數越小。當氣孔尺寸小到一定程度后,氣孔內的空氣完全被氣孔壁吸附,使氣孔內部接近于真空狀態,導熱系數降到最低。而當氣孔尺寸增大到一定程度時,氣孔內壁間的熱輻射和氣孔內的空氣進行的對流換熱增加了,導熱系數增加。據相關文獻指出,小氣孔中熱輻射很小,氣孔很大時,特別是沿著射流方向的長形氣孔,能增大熱輻射的效能,有時甚至出現帶有氣孔制品的熱傳導要比致密制品大的個別現象。閉口氣孔的導熱系數要比開口氣孔的導熱系數低。
    (3)體積密度
           輕質耐火材料的導熱系數與體積密度成線性關系,即導熱系數隨體積密度的增加而增大。體積密度的大小直接體現了輕質耐火材料內部氣孔率的多小。體積密度小,說明制品內部的孔隙多,固體粒子之間的接觸點減小,熱量的固相傳導率降低,從而導熱系數下降。
    (4)溫度
           輕質耐火材料的導熱系數與溫度呈線性關系,即導熱系數隨著溫度的升高而增大。但相對于致密耐火材料,輕質耐火材料的導熱系數隨溫度的增加幅度小得多。這是由于致密耐火材料主要為固相傳熱,溫度增加時制品內的分子的熱運動加劇,提高了升導熱系數。在輕質耐火材料中,其組織結構大多為氣相結構(65~78%),溫度升高時氣相的導熱系數的變化幅度總是小于固相。
    關鍵詞:輕質耐火材料   耐火材料   
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