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耐火材料的熱學性質和導電性(鎂磚、硅磚、剛玉磚等)

發布時間:2016-07-13 11:32 文章來自:http://www.fnsubb.icu/ 作者:耐火材料/耐火磚
2.1、熱膨脹
GB/T7320標準有兩個定義:線膨脹率(室溫至試驗溫度間試樣長度的相對變化率,用%表示)、平均線膨脹率(室溫至試驗溫度間溫度每升高1℃試樣長度的相對變化率,單位為10-6/℃),常見耐火制品的平均熱膨脹系數見表4。
表4 耐火制品的平均熱膨脹率(20-2000
名稱 粘土磚 莫來石磚 莫來石剛玉磚 剛玉磚 半硅磚 硅磚 鎂磚
平均熱膨脹系數(10-6/℃) 4.5-6.0 5.5-5.8 7.0-7.5 8.0-8.5 7.0-9.0 11.5-13.0 14.0-15.0
GB/T7320標準的測定原理:以規定的升溫速率將試樣加熱到指定的試驗溫度,測定隨溫度升高試樣長度的變化值,計算出試樣隨溫度升高的線膨脹率和指定溫度范圍的平均線膨脹系數,并繪制出膨脹曲線。
耐火材料的熱膨脹是指其體積或長度隨著溫度升高而增大的物理性質。
2.2、熱導率

YB/T4130把導熱系數定義為:指單位時間內在單位溫度梯度下沿熱流方向通過材料單位面積傳遞的熱量。如式(1)所示:
λ=q/(dT/dx)
式中:λ——導熱系數,單位為瓦每米開爾文(W/(m.K);
q——單位時間熱流密度,單位為瓦每平方米(W/m);
dT/dx——溫度梯度,單位為開爾文每米(K/m)。     
YB/T4130測定導熱系數原理為:根據傅立葉一維平板穩定導熱過程的基本原理,測定穩態時單位時間一維溫度場中熱流縱向通過試樣熱面流至冷面后被流經中心量熱器的水流吸收的熱量。該熱量同試樣的導熱系數,冷熱面溫差,中心量熱器吸熱面面積成正比,同試樣的厚度成反比。                
λ=Q.δ/(A.ΔT)
式中:λ——導熱系數,單位為瓦每米開爾文(W/(m.K);
Q——單位時間內水流吸收的熱量,單位為瓦(W);
δ——試樣的厚度,單位為米(m);
A——試樣的面積,單位為平方米(m2);
ΔT——冷、熱面溫差,單位為開爾文(K).
水流吸收的熱量與水的比熱、水的質量、水溫升高成正比:
Q=C.ω. Δt
式中:Q——單位時間內水流吸收的熱量,單位為瓦(W);
      C——水的比熱, 單位為焦每克開爾文(J/(g.K);
   ω——水流量,單位為克每秒(g/s);
   Δt——水溫升高, 單位為開爾文(K).
其物理意義是指單位溫度梯度下,單位時間內通過單位垂直面積的熱量。熱導率是表征耐火材料導熱特性的一個物理指標,其數值等于熱流密度除以負溫度梯度。
2.3、熱容
任何物質受熱時都升溫,但質量相同的不同物質升溫1℃所需的熱量不同。通常用常壓下加熱1kg物質使之升溫1℃所需的熱量(kJ)來表示,稱為熱容(也稱比熱容)。
2.4、溫度傳導性
溫度傳導性是表示物體加熱時的溫度傳遞速度,它決定耐火材料急冷急熱時內部溫度梯度的大小。溫度傳導性用導溫系數(α)表示:
α=λ/cρ
式中:
λ——耐火材料的熱導率,w/m.k;
c——耐火材料的等壓熱容量,kJ/kg.℃;
ρ——耐火材料的體積密度,kg/m3。
一般耐火材料的熱容量差別不大,它們的溫度傳導性主要取決于制品的導熱性和體積密度。
2.5、導電性
耐火材料(除炭質和石墨質制品外)在常溫下是電的不良導體。隨溫度升高,電阻減小導電性增強。在1000℃以上時提高的特別顯著,如加熱至熔融狀態時,則會呈現出很大的導電能力。

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