Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам. Классификация и свойства материалов
Теплоизоляционными называются материалы, позволяющие изолировать зону, где осуществляется какой-либо технологический процесс при высокой температуре, от окружающей среды. Благодаря этому уменьшается тепловой поток из зоны высоких температур, т. е. сокращаются потери тепла, уменьшается расход топлива или электроэнергии, возрастает коэффициент полезного действия печи. В соответствии с этим к теплоизоляционным материалам предъявляют два основных требования: 1) иметь как можно более низкую теплопроводность (это должно обеспечивать минимальные потери через теплоизоляцию теплопроводностью при данной ее толщине) и 2) иметь как можно более низкую удельную теплоемкость (это должно обеспечивать минимальные потери тепла на аккумуляцию слоем теплоизоляции данной толщины при его разогреве до рабочей температуры). Первое требование играет важную роль в тепловой работе теплоизоляции печей непрерывного действия с установившимся во времени режимом работы, а второе — в тепловой работе печей периодического действия, когда вся футеровка печи и ее теплоизоляция подвержены циклическим колебаниям температуры. Наряду с малой теплопроводностью и низкой удельной теплоемкостью теплоизоляция должна обладать достаточной огнеупорностью и также строительной прочностью. Естественно, стоимость теплоизоляционных материалов должна быть по возможности невысокой. Однако перечисленные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам, оказываются противоречащими друг другу: с одной стороны, огнеупорность, прочность материалов при высоких температурах и шлакоустойчивость тем выше, чем меньше их пористость и больше плотность; с другой стороны, чем больше пористость и меньше плотность, тем ниже теплопроводность материала. Следовательно, материал, к которому предъявляют высокие требования по сопротивлению воздействию высоких температур, неизбежно должен быть высокоплотным и малопористым, и, следовательно, он будет обладать невысокими теплоизолирующими свойствами. Поэтому футеровка современных металлургических печей обычно выполняется двухслойной, а иногда трехслойной, причем наружные теплоизоляционные слои не подвергаются воздействию высоких температур и значительным механическим нагрузкам. Для выполнения этих теплоизоляционных слоев используют пористые материалы, характеризующиеся невысокой теплопроводностью. Эти теплоизоляционные материалы подразделяют на основные типы по следующим признакам: 1. По огнеупорности теплоизоляционные материалы делят на огнеупорные, выдерживающие рабочую температуру 800 °С и выше, и неогнеупорные, которые можно использовать только при температурах ниже 700—800 °С. 2. По происхождению все теплоизоляционные материалы делят на естественные и искусственные. Последние в свою очередь различают по способу изготовления, обеспечивающему получение большого числа пор в готовом изделии: легковесные материалы, изготовленные методом выгорающих добавок; пенокерамические материалы, изготовленные методом введения в шихту пенообразующих добавок; материалы, изготовленные из огнеупорного волокна. 3. По форме и способу применения в футеровке печей. Теплоизоляционные материалы выполняют или в виде отдельных изделий (кирпичи различной формы и размера, листы, полосы и т. д.), или в виде сыпучих сред, применяемых для засыпок. Все теплоизоляционные материалы характеризуются теми же физическими свойствами, что и огнеупорные: пористостью, газопроницаемостью, теплопроводностью, удельнойтеплоемкостью, электропроводностью, термическим расширением. Эти характеристики описаны в § 1 настоящей главы. Главной рабочей характеристикой теплоизоляционных материалов служит предельная температура их применения. При конструировании футеровки печей и выборе теплоизоляционных материалов для нее следует внимательно следить за тем, чтобы действительная температура службы теплоизоляционного слоя не превышала бы предельную величину. В противном случае теплоизоляция может оказаться химически или механически неустойчивой и выйдет из строя. Теплоизоляционные материалы характеризуются также прочностью на сжатие и постоянством объема при нагреве в процессе службы (усадкой), выражаемым в процентах изменения объема относительно исходного.
|