Klasifikasi Bahan Tahan Api Ringan dan Prinsip Insulasi Panas

Refraktori ringan adalah refraktori dengan konduktivitas termal rendah dan kapasitas panas rendah, juga dikenal sebagai refraktori isolasi.
Refraktori ringan umumnya mempunyai ciri porositas tinggi dan densitas curah rendah dan sering disebut sebagai refraktori isolasi termal.
Secara tradisional, refraktori ringan memiliki ketahanan erosi yang buruk, kekuatan, dan ketahanan terhadap abrasi, sehingga umumnya tidak digunakan langsung sebagai material permukaan kerja, tetapi ditempatkan di belakang permukaan kerja sebagai lapisan isolasi. Namun, semakin dekat bahan tahan api ringan ke permukaan kerja, semakin baik efek isolasi termalnya.
Dengan peningkatan persyaratan penghematan energi dan pengurangan emisi, pengembangan dan penelitian bahan tahan api ringan dengan kekuatan tinggi, ketahanan terhadap suhu tinggi, dan ketahanan terhadap erosi, yang dapat digunakan langsung pada permukaan kerja, telah ditekankan secara luas.

1. Klasifikasi Refraktori Ringan

Klasifikasi refraktori ringan dapat dibagi berdasarkan komposisi kimianya, gunakan suhu, adanya berbagai bentuk, dan struktur mikro.

Menurut komposisi mineral kimia yang berbeda, refraktori ringan dapat dibagi menjadi bahan refraktori ringan alumina, bahan tahan api ringan alumina tinggi, bahan tahan api ringan mullite, bahan tahan api ringan silika, bahan tahan api tanah liat ringan, bahan tahan api ringan vermikulit dan bahan tahan api ringan tanah diatom.
Refraktori ringan juga dapat dibagi menurut penggunaan suhu, penggunaan refraktori ringan adalah temperatur dimana penyusutan pembakaran ulang tidak lebih besar 1% ke 2%.

Bata Mullite Ringan

Menurut penggunaan pembagian suhu, refraktori ringan dapat dibagi menjadi refraktori ringan suhu rendah (gunakan suhu <600 ℃), refraktori ringan suhu sedang (gunakan suhu 600 ~ 1200 ℃), dan refraktori ringan bersuhu tinggi (gunakan suhu > 1200 ℃). Refraktori ringan bersuhu tinggi adalah bahan insulasi panas yang paling umum digunakan di tempat pembakaran industri.

Menurut adanya bentuk pembagian, refraktori ringan dapat dibagi menjadi bubuk granular, berbentuk, serat, dan refraktori ringan komposit.

Modul Serat Mullite Polikristalin

Selain itu, sesuai dengan karakteristik strukturnya, refraktori ringan juga dapat dibagi menjadi tipe struktur kontinyu fase gas, tipe struktur kontinyu fase padat, dan tipe struktur kontinyu fase padat dan fase gas.

2. Prinsip Isolasi Panas Refraktori Ringan

Refraktori ringan dibuat dengan prinsip dasar mengurangi konduktivitas termal material.
Karena refraktori ringan mengandung banyak rongga, Bentuk perpindahan panas melalui refraktori ringan adalah perpindahan panas fasa padat dan fasa gas.
Bentuk perpindahan panas fase padat terutama konduksi, sedangkan bentuk perpindahan panas fase gas lebih kompleks: panas dari zona suhu tinggi ke proses internal bahan insulasi, dalam proses menyentuh lubang udara sebelum terjadi peran konduksi panas pada fase padat.
Setelah menemui pori-pori, jalur perpindahan panas menjadi dua dan terus berpindah melalui fase padat dan pori-pori. Untuk bagian perpindahan panas yang berlanjut melalui fase padat, jarak jalur perpindahan panas meningkat pesat karena perubahan arah konduksi, yaitu, ketahanan termal menjadi lebih besar.
Panas yang dipindahkan melalui stomata dikonduksi melalui gas, perpindahan panas secara konveksi, dan perpindahan panas radiasi.

(1) Konduksi panas: biasanya, konduktivitas termal gas sangat kecil, dan sebagian besar gas di pori-pori internal bahan tahan api ringan adalah udara. Konduktivitas termal udara jauh lebih kecil dibandingkan bahan padat. Karena itu, panas yang dialirkan melalui pori-pori sangat sedikit.

(2) Perpindahan panas secara konvektif: perpindahan panas konvektif terjadi terutama melalui aliran gas. Karena sebagian besar refraktori ringan pori-porinya sangat kecil, aliran udara di pori-pori akan sangat dibatasi, dan laju aliran gas sangat kecil, jadi perpindahan panasnya juga sangat kecil.
Semakin kecil bukaan porinya, semakin sedikit fluiditas udara di pori-pori, dan semakin kecil jumlah cairan yang dipindahkan secara konveksi.
Bila bukaan pori lebih kecil dari pori molekul gas pada pergerakan jarak bebas, molekul gas berhenti bergerak, tidak ada lagi panas melalui transfer konveksi gas.

(3) perpindahan panas radiasi: karena sebagian besar gas pori tahan api ringan untuk udara, dan molekul gas sebagian besar adalah N2 dan O2. mereka adalah struktur molekul tipe atom ganda simetris.
Molekul gas jenis ini memiliki kemampuan menyerap dan memancarkan radiasi yang relatif buruk.
Karena itu, perpindahan panas radiasi melalui pori-pori terutama melalui dinding pori-pori bersuhu tinggi ke dinding pori-pori bersuhu rendah untuk radiasi. Namun secara umum, perpindahan panas radiasi melalui pori-pori tidak terlalu besar.

Terlihat bahwa keberadaan pori-pori pada kemampuan insulasi panas refraktori ringan sangat membantu, dalam banyak kasus, desain bahan insulasi panas dipusatkan pada pengenalan pori-pori untuk melaksanakannya.