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耐火材料的热导率

作者:admin 发布日期: 2019-08-28 二维码分享

热学性能篇:热导率

热导率(又称导热系数)是指单位时间内在单位温度梯度下沿热流方向通过材料单位面积传递的热量。他是表征材料导热特性的一个物理指标,可表示为:

λ=q/(-dT/dx)

式中 λ=热导率,W/(m*K);

q=单位时间内热流密度,W/m2;

dT/dx—温度梯度,K/m。

耐火材料的热导率是耐火材料的.重要的热物理性能之一,是在高温热工设备的设计中不可缺少的重要数据,也是选用耐火材料的很重要的一个考虑因素。对于那些要求隔热性能良好的轻质耐火材料和要求导热性能良好的隔焰加热炉结构材料,其热导率尤为重要。采用热导率小的材料砌筑热工窑炉的内衬可以减少厚度或热损失,节约能源;采用热导率大的材料作为隔焰板和换热器,可以提高炉膛温度和传热效率。

耐火材料热导率的大小直接决定其用途,也影响其抗热震性、抗剥落性及抗侵蚀性。

影响耐火材料热导率的因素较多,也很复杂。首先,材料的热导率与其化学组成、矿物(相)组成、致密度(气孔率)、微观组织结构有密切的关系。不同化学组成的材料,其热导率也有差异。耐火材料的化学成分越复杂,其热导率降低越明显。晶体结构复杂的材料,热导率也低。对于非等轴晶系的晶体,热导率也存在各向异性。耐火材料中的气孔多少、形状、大小、分布均影响其热导率。由于气孔内的气体热导率低,因此气孔增多会降低材料的热导率。在一定的温度以内,气孔率愈大,热导率愈低。相应地,耐火材料越致密,气孔率越低,其热导率应越高。

其次,温度是影响耐火材料热导率的外在因素。典型耐火材料的热导率与温度的关系如下图所示。


多数耐火材料的热导率在1~6W/(m*K)之间,但SiC制品属于高热导率的材料。隔热材料的热导率在0.02~0.35W/(m*K)之间,且随温度的升高而增大。

由于影响耐火材料热导率因素的复杂性,实际耐火材料的热导率通常靠试验来测定。对于测量温度不大于1250℃、热导率小于25W/(m*K)的不导电耐火材料按国家标准GB/T17106-1997的试验方法(平行热线法,等同于采用ISO8894-2:1990)进行;对于热面温度在200~1300℃、热导率在0.03~2.00W/(m*K)的耐火材料按黑色冶金行业标准YB/T4130-2005的试验方法进行;对于测量温度不大于1250℃、热导率不大于2W/(m*K)的定形隔热耐火制品,按照国家标准GB/T 5990-1986的试验方法进行(十字热线法)。

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