Леките огнеупорни тухли се отнасят до огнеупорни тухли с ниска топлопроводимост и нисък топлинен капацитет, известни също като термичниизолационни огнеупорни тухли. Леките огнеупорни тухли обикновено имат висока порьозност и ниска обемна плътност и също така обикновено се наричат топлоизолационни огнеупорни тухли. Традиционните леки огнеупорни тухли имат лоша устойчивост на ерозия, здравина и устойчивост на износване. Те обикновено не се използват директно като материали за работна повърхност, а се поставят зад работната повърхност като изолационни слоеве. Въпреки това, колкото по-близо са леките изолационни огнеупорни тухли до работната повърхност, толкова по-добър е топлоизолационният им ефект. С нарастващите изисквания за енергоспестяване и намаляване на емисиите, разработването и изследването на леки огнеупорни тухли с висока якост, устойчивост на висока температура и устойчиви на ерозия, които могат да се използват директно върху работната повърхност, получиха широко внимание.
1. Класификация на леки огнеупорни тухли
Леките тухли, основен топлоизолационен материал в промишлените пещи, се класифицират по различни начини въз основа на разликите в химичния минерален състав, както и различни характеристики на температурата на използване, формата на съществуване и микроструктурата.
От гледна точка на химичния минерален състав семейството на изолационните огнеупорни тухли включва изолационни тухли с алуминиев оксид, леки тухли с високо съдържание на алуминий, леки изолационни тухли от мулит, леки силициеви тухли, глинени изолационни огнеупорни тухли, вермикулитни леки тухли и диатомитни леки тухли. Всеки материал показва различни огнеупорни свойства и приложими сценарии поради своя уникален химичен състав и минерален състав.
Когато се има предвид температурата на използване, класификацията на леките огнеупорни тухли е по-прецизна. Съгласно температурния стандарт за степен на свиване при повторно изгаряне не повече от 1% ~ 2%, можем да го разделим на нискотемпературни леки огнеупорни тухли (използвайте температура под 600 градуса), среднотемпературни леки огнеупорни тухли (използвайте температура между 600 и 1200 градуса) и високотемпературни леки огнеупорни тухли (температурата на използване надвишава 1200 градуса). Сред тях високотемпературните леки огнеупорни тухли са се превърнали в незаменим изолационен материал в промишлени пещи поради техните отлични топлоизолационни свойства.
В допълнение, формата на съществуване на леките огнеупорни тухли също предоставя друго измерение за класификацията им. Прахообразни, оформени, влакнести и композитни леки огнеупорни тухли, тези леки огнеупорни тухли с различни форми не само отговарят на нуждите на различни сценарии на приложение, но също така показват разнообразието и иновациите на огнеупорната технология.
И накрая, от гледна точка на микроструктурата, леките огнеупорни тухли могат също да бъдат разделени на тип непрекъсната структура в газова фаза, тип непрекъсната структура в твърда фаза и тип непрекъсната структура в твърда фаза и газова фаза. Този метод на класификация не само разкрива микроструктурните характеристики вътре в леките изолационни огнеупорни тухли, но също така предоставя научна основа за нашето задълбочено разбиране и оптимизиране на тяхната производителност.
2. Принцип на топлоизолация на леки огнеупорни тухли
Основният принцип, следван при изготвянето на леки огнеупорни тухли, е да се намали топлопроводимостта на материала. Тъй като леките огнеупорни тухли съдържат голям брой кухини, формата на пренос на топлина през леки огнеупорни тухли е пренос на топлина между твърдата фаза и газовата фаза. Формата на топлопренос на твърдата фаза е главно проводимост, а формата на топлопренос на газовата фаза е по-сложна: в процеса на пренос на топлина от зоната с висока температура към вътрешността на изолационния материал, преди да се натъкне на порите, ефектът на топлопроводимост възниква в твърдата фаза. След среща с порите, пътищата за пренос на топлина стават два: продължаване през твърдата фаза и прехвърляне през порите. За частта, която продължава да преминава през твърдата фаза, поради промяната в посоката на проводимост, разстоянието на пътя на топлопроводимост се увеличава значително, т.е. термичното съпротивление става по-голямо; топлината, пренасяна през порите, включва проводимост, конвекция и радиационен пренос на топлина през газа. Специфичните условия на различните режими на топлообмен са както следва:
(1) Топлопроводимост: При нормални обстоятелства топлопроводимостта на газа е много малка. Газът в порите на повечето леки огнеупорни тухли е въздух. Таблица 9 показва топлопроводимостта на въздуха при различни температури. Топлопроводимостта на въздуха е много по-малка от тази на твърдите материали. Следователно топлината, пренесена през порите, е много малка.
(2) Конвекционен топлопренос: Конвекционният топлопренос се осъществява главно чрез потока газ. Тъй като порите в повечето леки изолационни огнеупорни тухли са много малки, потокът на въздух в порите ще бъде силно ограничен, скоростта на газовия поток е много малка и предадената топлина също е много малка. Колкото по-малък е размерът на порите, толкова по-лоша е течливостта на въздуха в порите и толкова по-малко количество течност се пренася чрез конвекция. Когато диаметърът на порите е по-малък от свободния път на газовите молекули в порите, газовите молекули спират да се движат и не се пренася топлина чрез газова конвекция.
(3) Радиационен топлопренос: Тъй като газът в порите на повечето леки огнеупорни тухли е въздух, а газовите молекули са предимно N2 и O2, всички те са симетрични двуатомни молекулни структури. Способността на тези газови молекули да абсорбират и излъчват радиация е относително слаба. Следователно радиационният пренос на топлина през порите е главно през високотемпературната стена на порите към нискотемпературната стена. Но като цяло радиационният пренос на топлина през порите не е много голям. Може да се види, че наличието на пори е от голяма помощ за топлоизолационните способности на леките огнеупорни тухли. В много случаи проектирането на топлоизолационни материали се извършва около въвеждането на пори.
