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关于陶瓷纤维模块的热传递特性​

关于陶瓷纤维模块的热传递特性​
关于陶瓷纤维模块的热传递特性​
关于陶瓷纤维模块的热传递特性​

  关于陶瓷纤维模块的热传递特性


  在经济高速发展的今天,保温隔热材料对于改善人的工作和居住环境以及节约能源等具有重要的意义。


  保温隔热得以实现主要取决于它的传热特性。那么自然界中导热系数较低的非气体莫属(氢气除外),它在静止状态下是一种低热导率和低热容量的物质。陶瓷纤维的热导率基本接近气体,这是因为陶瓷纤维是由固态纤维交织而成,内部充满了气体,孔隙率达到了90%。


  陶瓷纤维模块等材料的传热受到以下几个因素的影响:


  1、气孔率的影响

  隔热材料在各个使用温度下都有一个较佳气孔率即体积密度,在这个范围内隔热效果最好。因此陶瓷纤维模块根据使用温度划分为几个等级,密度也根据使用情况在210-260的范围内相应地调整。


  2、气氛的影响

  陶瓷纤维模块的低热导率是建立在大多数气体的前提下,但如果使用环境中有氢气或氦气等高热气体时,陶瓷纤维制品是不适用的。


  3、容重的影响

  对陶瓷纤维来说,要保持较低的导热率,陶瓷纤维制品的较佳密度为250kg/m3以下,气孔率在90%以上。


  4、方向性影响

  陶瓷纤维毯或陶瓷纤维板在成型过程中,面积的长宽方向是主要方向。且纤维制品正面比侧面的导热系数要小很多,因此在应用过程中纤维制品背面贴近炉墙,正面为高温接触面,不能将纤维制品垂直于炉墙安装。


  陶瓷纤维模块的加热收缩性


  之前讲过陶瓷纤维模块不同于其他材料,并不适用于热胀冷缩的原理,恰恰相反,高温加热反而会出现一定的收缩。下面我们从物理角度来分析一下。陶瓷纤维在加热过程中发生收缩是一个很重要的特性,与析晶和晶粒长大有着直接的关系。在结晶化开始前的温度下,耐火纤维没有收缩,随着温度提高到结晶化温度时,纤维出现收缩。


  析晶预示着收缩的开始并表现为所谓纤维卷曲过程的开始。单根纤维的卷曲或变形,就是导致纤维集合体产生收缩的机制。晶粒生长当晶相开始析出时,极细微的晶粒结构开始形成,这种晶粒随着时间的延长和温度的提高而长大。


  随着晶粒的长大,当其尺寸接近单根纤维的直径时,单根纤维的强度将会变弱。随时间的延后还会持续不断地收缩,将会降低纤维的有效长度,长期使用后会产生整体收缩。

  值得注意的是,在1200℃的高温下,1400级别(氧化铝含量高)的陶瓷纤维要比1260级别的收缩率大;而到了1400℃,1400级别的收缩速度又会比1260级别的小很多。

  因此在实际应用中,既要考虑产品的使用温度,又要顾及到某个工作温度下的收缩率来综合选材,而并不是一味地追求高温等级,辟如在1000度的炉温下,1260高纯型的使用效果及耐久性都要高于1400高铝纤维。而在1200度的高温环境,无疑是高铝型和低锆型的综合效果较好。


  影响陶瓷纤维制品使用性能的因素分析


  陶瓷纤维毯制品具有耐高温,体积密度小,绝热性好,化学分定型号,抗热震稳定性好,抗风蚀性能好,施工方便快速等特点


  陶瓷纤维毯是当今世界上最具发展潜力的节能环保型绝热保温材料,但陶瓷纤维在应用上也存在一些缺点;稳定性较差,抗侵蚀,抗气流冲刷,抗剥落等性能均较差,长期与高温下暴露时,由于玻璃制纤维的结晶和粒度生长,高温入编等因素,造成纤维结构的变化——收缩变形纤维失弹,脆化折断,纤维强度降低,致密化,直至发生烧结丧失纤维状结构,加上腐蚀性炉气的侵蚀,气流的冲刷的因素的影响,易粉化脱落。陶瓷纤维毯产品在不同条件下使用,其长期使用温度有差异。如工业窑炉操作制度(连续或间歇式窑炉),燃料种类,炉内气氛等工艺条件;是影响陶瓷纤维使用温度和使用寿命的因素。目前还没有测定陶瓷纤维耐热性指标的理想方法,一般是将陶瓷纤维产品加热到一定温度。根据试样加热线收缩变化和结晶和程度来评定陶瓷纤维产品的耐热性。


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