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關于陶瓷纖維模塊的熱傳遞特性?

關于陶瓷纖維模塊的熱傳遞特性?
關于陶瓷纖維模塊的熱傳遞特性?
關于陶瓷纖維模塊的熱傳遞特性?

  關于陶瓷纖維模塊的熱傳遞特性


  在經濟高速發展的今天,保溫隔熱材料對于改善人的工作和居住環境以及節約能源等具有重要的意義。


  保溫隔熱得以實現主要取決于它的傳熱特性。那么自然界中導熱系數較低的非氣體莫屬(氫氣除外),它在靜止狀態下是一種低熱導率和低熱容量的物質。陶瓷纖維的熱導率基本接近氣體,這是因為陶瓷纖維是由固態纖維交織而成,內部充滿了氣體,孔隙率達到了90%。


  陶瓷纖維模塊等材料的傳熱受到以下幾個因素的影響:


  1、氣孔率的影響

  隔熱材料在各個使用溫度下都有一個較佳氣孔率即體積密度,在這個范圍內隔熱效果最好。因此陶瓷纖維模塊根據使用溫度劃分為幾個等級,密度也根據使用情況在210-260的范圍內相應地調整。


  2、氣氛的影響

  陶瓷纖維模塊的低熱導率是建立在大多數氣體的前提下,但如果使用環境中有氫氣或氦氣等高熱氣體時,陶瓷纖維制品是不適用的。


  3、容重的影響

  對陶瓷纖維來說,要保持較低的導熱率,陶瓷纖維制品的較佳密度為250kg/m3以下,氣孔率在90%以上。


  4、方向性影響

  陶瓷纖維毯或陶瓷纖維板在成型過程中,面積的長寬方向是主要方向。且纖維制品正面比側面的導熱系數要小很多,因此在應用過程中纖維制品背面貼近爐墻,正面為高溫接觸面,不能將纖維制品垂直于爐墻安裝。


  陶瓷纖維模塊的加熱收縮性


  之前講過陶瓷纖維模塊不同于其他材料,并不適用于熱脹冷縮的原理,恰恰相反,高溫加熱反而會出現一定的收縮。下面我們從物理角度來分析一下。陶瓷纖維在加熱過程中發生收縮是一個很重要的特性,與析晶和晶粒長大有著直接的關系。在結晶化開始前的溫度下,耐火纖維沒有收縮,隨著溫度提高到結晶化溫度時,纖維出現收縮。


  析晶預示著收縮的開始并表現為所謂纖維卷曲過程的開始。單根纖維的卷曲或變形,就是導致纖維集合體產生收縮的機制。晶粒生長當晶相開始析出時,極細微的晶粒結構開始形成,這種晶粒隨著時間的延長和溫度的提高而長大。


  隨著晶粒的長大,當其尺寸接近單根纖維的直徑時,單根纖維的強度將會變弱。隨時間的延后還會持續不斷地收縮,將會降低纖維的有效長度,長期使用后會產生整體收縮。

  值得注意的是,在1200℃的高溫下,1400級別(氧化鋁含量高)的陶瓷纖維要比1260級別的收縮率大;而到了1400℃,1400級別的收縮速度又會比1260級別的小很多。

  因此在實際應用中,既要考慮產品的使用溫度,又要顧及到某個工作溫度下的收縮率來綜合選材,而并不是一味地追求高溫等級,辟如在1000度的爐溫下,1260高純型的使用效果及耐久性都要高于1400高鋁纖維。而在1200度的高溫環境,無疑是高鋁型和低鋯型的綜合效果較好。


  影響陶瓷纖維制品使用性能的因素分析


  陶瓷纖維毯制品具有耐高溫,體積密度小,絕熱性好,化學分定型號,抗熱震穩定性好,抗風蝕性能好,施工方便快速等特點


  陶瓷纖維毯是當今世界上最具發展潛力的節能環保型絕熱保溫材料,但陶瓷纖維在應用上也存在一些缺點;穩定性較差,抗侵蝕,抗氣流沖刷,抗剝落等性能均較差,長期與高溫下暴露時,由于玻璃制纖維的結晶和粒度生長,高溫入編等因素,造成纖維結構的變化——收縮變形纖維失彈,脆化折斷,纖維強度降低,致密化,直至發生燒結喪失纖維狀結構,加上腐蝕性爐氣的侵蝕,氣流的沖刷的因素的影響,易粉化脫落。陶瓷纖維毯產品在不同條件下使用,其長期使用溫度有差異。如工業窯爐操作制度(連續或間歇式窯爐),燃料種類,爐內氣氛等工藝條件;是影響陶瓷纖維使用溫度和使用壽命的因素。目前還沒有測定陶瓷纖維耐熱性指標的理想方法,一般是將陶瓷纖維產品加熱到一定溫度。根據試樣加熱線收縮變化和結晶和程度來評定陶瓷纖維產品的耐熱性。


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