Легка вогнетривка цегла відноситься до вогнетривкої цегли з низькою теплопровідністю та низькою теплоємністю, також відомий як термічнийтеплоізоляційна вогнетривка цегла. Легка вогнетривка цегла, як правило, має високу пористість і низьку об’ємну щільність, і її також зазвичай називають теплоізоляційною вогнетривкою цеглою. Традиційна легка вогнетривка цегла має низьку стійкість до ерозії, міцність і зносостійкість. Як правило, вони не використовуються безпосередньо як матеріали робочої поверхні, а розміщуються позаду робочої поверхні як ізоляційні шари. Але чим ближче до робочої поверхні розташована легка теплоізоляційна вогнетривка цегла, тим кращий її теплоізоляційний ефект. Зі зростанням вимог до енергозбереження та скорочення викидів широку увагу привернули розробка та дослідження високоміцних, стійких до високих температур і стійких до ерозії легких вогнетривких цеглин, які можна використовувати безпосередньо на робочій поверхні.
1. Класифікація легкої вогнетривкої цегли
Легка цегла, основний теплоізоляційний матеріал у промислових печах, класифікується різними способами, заснованими на відмінностях у хімічному мінеральному складі, а також різних характеристиках температури використання, формі існування та мікроструктурі.
З точки зору хімічного мінерального складу, сімейство ізоляційної вогнетривкої цегли включає глиноземну ізоляційну цеглу, легку цеглу з високим вмістом алюмінію, мулітову легку ізоляційну цеглу, силікатну легку цеглу, глиняну ізоляційну вогнетривку цеглу, вермикулітову легку цеглу та діатомітову легку цеглу. Кожен матеріал демонструє різні вогнетривкі властивості та застосовні сценарії завдяки своєму унікальному хімічному складу та мінеральному складу.
Що стосується температури використання, то класифікація легкої вогнетривкої цегли більш уточнена. Відповідно до температурного стандарту швидкості усадки повторного випалювання не більше 1% ~ 2%, ми можемо розділити його на низькотемпературну легку вогнетривку цеглу (використовуйте температуру нижче 600 градусів), середньотемпературну легку вогнетривку цеглу (використовуйте температуру від 600 до 1200). градусів) і високотемпературної легкої вогнетривкої цегли (температура використання перевищує 1200 градусів). Серед них високотемпературна легка вогнетривка цегла стала незамінним ізоляційним матеріалом у промислових печах завдяки своїм чудовим теплоізоляційним властивостям.
Крім того, форма існування легкої вогнетривкої цегли також забезпечує інший вимір для її класифікації. Порошкова, фасонна, волокниста та композитна легка вогнетривка цегла, ця легка вогнетривка цегла різних форм не тільки відповідає потребам різних сценаріїв застосування, але також демонструє різноманітність та інноваційність вогнетривкої технології.
Нарешті, з точки зору мікроструктури, легку вогнетривку цеглу також можна розділити на газофазну безперервну структуру, твердофазну безперервну структуру та твердофазну та газову безперервну структуру. Цей метод класифікації не тільки розкриває мікроструктурні характеристики всередині легкої ізоляційної вогнетривкої цегли, але також забезпечує наукову основу для нашого поглибленого розуміння та оптимізації їх ефективності.
2. Принцип теплоізоляції легкої вогнетривкої цегли
Основним принципом виготовлення легкої вогнетривкої цегли є зниження теплопровідності матеріалу. Оскільки легка вогнетривка цегла містить велику кількість пустот, формою теплопередачі через легку вогнетривку цеглу є теплообмін між твердою фазою та газовою фазою. Форма теплопередачі твердої фази - це в основному провідність, а форма теплопередачі газової фази є більш складною: у процесі теплопередачі від високотемпературної зони до внутрішньої частини ізоляційного матеріалу, перш ніж зустрітися з порами, ефект теплопровідності виникає в твердій фазі. Після зустрічі з порами шляхи теплопередачі стають двома: продовження через тверду фазу та передача через пори. Для частини, яка продовжує проходити через тверду фазу, через зміну напрямку провідності відстань шляху теплопровідності значно збільшується, тобто тепловий опір стає більшим; тепло, що передається через пори, включає провідність, конвекцію та радіаційну теплопередачу через газ. Специфічні умови різних режимів теплопередачі такі:
(1) Теплопровідність: за нормальних умов теплопровідність газу дуже мала. Газом у порах більшості легких вогнетривкої цегли є повітря. У таблиці 9 наведено теплопровідність повітря при різних температурах. Теплопровідність повітря набагато менша, ніж у твердих матеріалів. Тому тепло, що передається через пори, дуже мало.
(2) Конвекційна теплопередача: конвекційна теплопередача в основному відбувається через потік газу. Оскільки пори в більшості легких ізоляційних вогнетривких цеглин дуже малі, потік повітря в порах буде сильно обмежений, швидкість потоку газу дуже мала, а також дуже мала передача тепла. Чим менший розмір пор, тим гірша текучість повітря в порах і тим менша кількість рідини переноситься через конвекцію. Коли діаметр пори менший за довжину вільного пробігу молекул газу в порі, молекули газу припиняють рух і тепло не передається через газову конвекцію.
(3) Радіаційний теплообмін: оскільки газ у порах більшості легких вогнетривких цеглин є повітрям, а молекули газу в основному N2 і O2, усі вони є симетричними двохатомними молекулярними структурами. Здатність цих молекул газу поглинати та випромінювати випромінювання відносно низька. Тому радіаційний теплообмін через пори відбувається в основному через високотемпературну стінку пор до низькотемпературної стінки. Але в цілому радіаційна теплопередача через пори не дуже велика. Можна побачити, що наявність пор дуже сприяє теплоізоляційній здатності легкої вогнетривкої цегли. У багатьох випадках проектування теплоізоляційних матеріалів виконується навколо введення пор.
