Classification des matériaux réfractaires légers et principe de l'isolation thermique

Les réfractaires légers sont des réfractaires à faible conductivité thermique et à faible capacité calorifique, également appelés réfractaires isolants.
Les réfractaires légers se caractérisent généralement par une porosité élevée et une faible densité apparente et sont souvent appelés réfractaires isolants thermiques..
Traditionnellement, les réfractaires légers ont une mauvaise résistance à l'érosion, force, et résistance à l'abrasion, ils ne sont donc généralement pas utilisés directement comme matériaux de surface de travail, mais sont placés derrière la surface de travail comme couche isolante. Cependant, plus le matériau réfractaire léger est proche du front de taille, meilleur est son effet d'isolation thermique.
Avec l'amélioration des exigences d'économie d'énergie et de réduction des émissions, le développement et la recherche de matériaux réfractaires légers à haute résistance, résistance aux hautes températures, et résistance à l'érosion, qui peut être utilisé directement dans le front de taille, ont été largement soulignés.

1. Classification des réfractaires légers

La classification des réfractaires légers peut être divisée en fonction de leur composition chimique, utiliser la température, l'existence de différentes formes, et microstructure.

Selon les différentes compositions chimiques minérales, les réfractaires légers peuvent être divisés en matériaux réfractaires légers à base d'alumine, matériaux réfractaires légers à haute teneur en alumine, matériaux réfractaires légers en mullite, matériaux réfractaires légers en silice, matériaux réfractaires légers en argile, matériaux réfractaires légers à base de vermiculite et matériaux réfractaires légers à base de terre de diatomées.
Les réfractaires légers peuvent également être divisés en fonction de l'utilisation de la température, l'utilisation de réfractaires légers est la température à laquelle le retrait à la recuire n'est pas supérieur à 1% à 2%.

Brique légère de mullite

Selon l'utilisation de la division de température, les réfractaires légers peuvent être divisés en réfractaires légers à basse température (utiliser la température <600 ℃), réfractaires légers à moyenne température (utiliser la température 600 ~ 1200 ℃), et réfractaires légers haute température (utiliser la température > 1200 ℃). Les réfractaires légers à haute température sont les matériaux d'isolation thermique les plus couramment utilisés dans les fours industriels..

Selon l'existence de la forme de division, les réfractaires légers peuvent être divisés en poudre granulaire, en forme de, fibre, et réfractaires composites légers.

Module de fibre de mullite polycristalline

en plus, selon les caractéristiques structurelles, les réfractaires légers peuvent également être divisés en type structurel continu en phase gazeuse, type structurel continu en phase solide, et type structurel continu en phase solide et en phase gazeuse.

2. Principe d'isolation thermique des réfractaires légers

Les réfractaires légers sont préparés selon le principe de base de la réduction de la conductivité thermique du matériau..
Puisque les réfractaires légers contiennent de nombreux vides, la forme de transfert de chaleur à travers des réfractaires légers est le transfert de chaleur en phase solide et en phase gazeuse.
La forme de transfert de chaleur en phase solide est principalement la conduction, tandis qu'une forme de transfert de chaleur en phase gazeuse est plus complexe: chaleur de la zone à haute température vers le processus interne des matériaux isolants, en train de toucher les trous d'air avant que le rôle de conduction thermique ne se produise dans la phase solide.
Après avoir rencontré les pores, la voie de transfert de chaleur devient double et continue à se transférer à travers la phase solide et les pores. Pour la partie du transfert de chaleur qui se poursuit à travers la phase solide, la distance de la voie de transfert de chaleur est considérablement augmentée en raison du changement de direction de conduction, c'est à dire., la résistance thermique devient plus grande.
La chaleur transférée à travers les stomates est conduction à travers le gaz, transfert de chaleur par convection, et transfert de chaleur par rayonnement.

(1) Conduction thermique: d'habitude, la conductivité thermique du gaz est très faible, et la majeure partie du gaz présent dans les pores internes des matériaux réfractaires légers est de l'air. La conductivité thermique de l'air est bien inférieure à celle des matériaux solides. Par conséquent, la chaleur conduite à travers les pores est très faible.

(2) Transfert de chaleur par convection: le transfert de chaleur par convection se produit principalement par le flux de gaz. Comme la plupart des réfractaires légers présents dans les pores sont très petits, le flux d'air dans les pores sera considérablement restreint, et le débit de gaz est très faible, donc le transfert de chaleur est également très faible.
Plus l'ouverture du pore est petite, le moins de fluidité de l'air dans le pore, et plus la quantité de liquide transférée par convection est faible.
Lorsque l'ouverture du pore est plus petite que celle des pores des molécules de gaz lors du mouvement libre, les molécules de gaz arrêtent de bouger, il n'y a plus de chaleur grâce au transfert par convection du gaz.

(3) transfert de chaleur par rayonnement: parce que la plupart des gaz poreux réfractaires légers pour l'air, et les molécules de gaz sont principalement du N2 et du O2. ce sont des structures moléculaires symétriques de type double atome.
Ce type de molécules de gaz absorbent et émettent des rayonnements. La capacité est relativement faible..
Par conséquent, le transfert de chaleur par rayonnement à travers le pore s'effectue principalement à travers la paroi à haute température du pore vers la paroi à basse température pour le rayonnement. Mais en général, le transfert de chaleur par rayonnement à travers les pores n'est pas très important.

On peut voir que l’existence de pores sur la capacité d’isolation thermique des réfractaires légers est d’une grande aide, dans de nombreux cas, la conception des matériaux d'isolation thermique est centrée sur l'introduction de pores pour réaliser.