Lekkie materiały ogniotrwałe to materiały ogniotrwałe o niskiej przewodności cieplnej i małej pojemności cieplnej, znane również jako izolacyjne materiały ogniotrwałe.
Lekkie materiały ogniotrwałe charakteryzują się na ogół dużą porowatością i małą gęstością nasypową i często określa się je jako materiały ogniotrwałe termoizolacyjne.
Tradycyjnie, lekkie materiały ogniotrwałe mają słabą odporność na erozję, wytrzymałość, i odporność na ścieranie, dlatego na ogół nie są one używane bezpośrednio jako materiały na powierzchnię roboczą, ale są umieszczane za powierzchnią roboczą jako warstwa izolacyjna. Jednakże, im bliżej powierzchni roboczej znajduje się lekki materiał ogniotrwały, tym lepszy efekt termoizolacyjny.
Wraz z poprawą wymagań dotyczących oszczędności energii i redukcji emisji, rozwój i badania lekkich materiałów ogniotrwałych o dużej wytrzymałości, odporność na wysoką temperaturę, i odporność na erozję, które można stosować bezpośrednio w powierzchni roboczej, były szeroko podkreślane.
1. Klasyfikacja lekkich materiałów ogniotrwałych
Klasyfikację lekkich materiałów ogniotrwałych można podzielić ze względu na ich skład chemiczny, użyj temperatury, istnienie różnych form, i mikrostruktura.
Według różnych składów chemicznych minerałów, Lekkie materiały ogniotrwałe można podzielić na lekkie materiały ogniotrwałe z tlenku glinu, Lekkie materiały ogniotrwałe o wysokiej zawartości tlenku glinu, mulit, lekkie materiały ogniotrwałe, lekkie materiały ogniotrwałe na bazie krzemionki, gliniaste lekkie materiały ogniotrwałe, wermikulit, lekkie materiały ogniotrwałe i ziemia okrzemkowa, lekkie materiały ogniotrwałe.
Lekkie materiały ogniotrwałe można również podzielić ze względu na zastosowanie temperatury, zastosowanie lekkich materiałów ogniotrwałych to temperatura, w której skurcz po ponownym wypaleniu nie jest większy niż 1% Do 2%.
Lekka cegła mulitowa
Zgodnie ze stosowaniem podziału temperatury, Lekkie materiały ogniotrwałe można podzielić na lekkie materiały ogniotrwałe niskotemperaturowe (użyj temperatury <600 ℃), średniotemperaturowe lekkie materiały ogniotrwałe (użyj temperatury 600 ~ 1200 ℃), i wysokotemperaturowe lekkie materiały ogniotrwałe (użyj temperatury > 1200 ℃). Wysokotemperaturowe lekkie materiały ogniotrwałe są najczęściej stosowanymi materiałami termoizolacyjnymi w piecach przemysłowych.
Według istnienia formy podziału, lekkie materiały ogniotrwałe można podzielić na proszek granulowany, ukształtowany, błonnik, i kompozytowe lekkie materiały ogniotrwałe.
Moduł z polikrystalicznego włókna mulitowego
Ponadto, zgodnie z charakterystyką strukturalną, lekkie materiały ogniotrwałe można również podzielić na ciągłe konstrukcje w fazie gazowej, ciągły typ strukturalny w fazie stałej, oraz ciągły typ strukturalny w fazie stałej i gazowej.
2. Zasada izolacji cieplnej lekkich materiałów ogniotrwałych
Lekkie materiały ogniotrwałe są przygotowywane zgodnie z podstawową zasadą zmniejszania przewodności cieplnej materiału.
Ponieważ lekkie materiały ogniotrwałe zawierają wiele pustek, Formą przenoszenia ciepła przez lekkie materiały ogniotrwałe jest przenoszenie ciepła w fazie stałej i fazie gazowej.
Formą wymiany ciepła w fazie stałej jest głównie przewodzenie, podczas gdy forma wymiany ciepła w fazie gazowej jest bardziej złożona: ciepło ze strefy wysokiej temperatury do wewnętrznego procesu materiałów izolacyjnych, w procesie dotykania otworów powietrznych, zanim w fazie stałej nastąpi rola przewodzenia ciepła.
Po napotkaniu porów, droga wymiany ciepła staje się dwiema i kontynuuje przenoszenie przez fazę stałą i pory. Dla części wymiany ciepła, która przebiega przez fazę stałą, odległość drogi wymiany ciepła znacznie wzrasta ze względu na zmianę kierunku przewodzenia, tj., opór cieplny staje się większy.
Ciepło przenoszone przez aparaty szparkowe jest przewodzeniem przez gaz, konwekcyjny transfer ciepła, i radiacyjne przenoszenie ciepła.
(1) Przewodnictwo cieplne: zazwyczaj, przewodność cieplna gazu jest bardzo mała, a większość gazu w porach wewnętrznych lekkich materiałów ogniotrwałych to powietrze. Przewodność cieplna powietrza jest znacznie mniejsza niż materiałów stałych. Dlatego, ciepło przewodzone przez pory jest bardzo małe.
(2) Konwekcyjny transfer ciepła: Konwekcyjne przekazywanie ciepła odbywa się głównie poprzez przepływ gazu. Ponieważ większość lekkich materiałów ogniotrwałych w porach jest bardzo mała, przepływ powietrza w porach będzie znacznie ograniczony, a natężenie przepływu gazu jest bardzo małe, więc przenikanie ciepła jest również bardzo małe.
Im mniejsza apertura porów, mniejsza płynność powietrza w porach, i im mniejsza ilość cieczy przenoszonej przez konwekcję.
Gdy apertura porów jest mniejsza niż pora cząsteczek gazu w ruchu w wolnym zakresie, cząsteczki gazu przestają się poruszać, nie ma już ciepła w wyniku konwekcji gazu.
(3) promieniowanie cieplne: ponieważ większość lekkiego, ogniotrwałego gazu porowego trafia do powietrza, a cząsteczki gazu to głównie N2 i O2. są to symetryczne struktury molekularne typu dwuatomowego.
Zdolność tego rodzaju cząsteczek gazu do pochłaniania i emitowania promieniowania jest stosunkowo słaba.
Dlatego, przenoszenie ciepła przez promieniowanie przez pory odbywa się głównie przez wysokotemperaturową ścianę poru do niskotemperaturowej ściany w celu uzyskania promieniowania. Ale generalnie, przenikanie ciepła przez promieniowanie przez pory nie jest zbyt duże.
Można zauważyć, że obecność porów wpływających na zdolność lekkiej ogniotrwałej izolacji cieplnej jest bardzo pomocna, w wielu przypadkach, projektowanie materiałów termoizolacyjnych koncentruje się na wprowadzeniu porów do przeprowadzenia.
