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影响耐火砖导热率的因素有哪些

发布时间:2021-05-11 浏览:

耐火砖的导热率是它的重要指标之一,就是耐火材料对热量的传热能力。因此,影响耐火砖导热率的原因是什么?

1、气孔率
通常认为,气体的热传导比固体的热传导小得多。保温材料的气孔率较高,能有效阻隔热量的传递,对降低材料的热导率起着重要作用。气体流量的大小对材料的保温性能有很大影响。较高的气孔率和较小的气孔面积使相同体积的隔热耐火砖具有较低的热导率;但气孔率的增加也是有限制的,如果气孔率过高,在相同体积下,隔热耐火砖的固形物就会减少,材料的力学性能就会变差,无法满足使用要求。
此外,气孔特性对材料的热导率也有很大的影响,开口气孔率和连通性气孔率较高的隔热耐火砖,其热导率比相同体积密度下关闭气孔率高的材料高。
2、气孔直径
在气孔率一定的情况下,气孔越小,材料的热导率越低,保温效果越好。原因在于,在气孔率相同的情况下,若果材料内部气孔径越小,同样体积的材料内部气孔越多。首先,随着气孔直径的减小,气体分子在气孔内的运动受到限制,导致热对流传热减少,材料的热导率自然下降;气孔数目的增加,使同体积内的气孔壁面积增大,增加了固相传热距离,也就是延长了传热时间,使材料的热导率降低。孔径大于0.1时,材料的热导率符合洛布模型。
当孔径大于1时,热导率与气孔的形状因子、孔径、辐射常数、热导率和温度三次方成正比。孔径小于0.1时,材料的热导率变化不再符合Loeb模型。如果气孔直径小于气体分子运动自由程50nm,则气体分子的运动受到限制,将被吸附在气孔壁上而不进行运动,不再进行热传导。
 
3、固相材料。
材料固相中发生的传热主要是传导传热,也就是晶格热振动。如果原材料的导热性和热容量小,那么隔热耐火砖的隔热性能就会提高。当温度低于1000℃时,大多数材料的热导率总体上呈下降趋势;当温度高于1000℃时,大多数材料的热导率呈上升趋势;此外,非氧化物的导热性一般要大于氧化物,而铝硅酸盐类材料的导热性一般要小于纯氧化物类材料。由于物质一般晶格结构复杂,内部原子分布较为混乱,热传递较慢,热导率较小。
由于玻璃相中的原子排列无序,受热振动时产生的阻力较大,因此在低温条件下玻璃相的热导率低于晶相。但随着温度的升高,玻璃相的粘度降低,原子的热振动阻力减小,导热系数也随之增加。对晶相而言,随着温度的升高,原子的振幅增大,运动自由程减小,导热系数反而降低。

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