Tijolos refratários leves referem-se a tijolos refratários com baixa condutividade térmica e baixa capacidade térmica, também conhecidos como térmicostijolos refratários de isolamento. Tijolos refratários leves geralmente têm alta porosidade e baixa densidade aparente, e também são comumente chamados de tijolos refratários com isolamento térmico. Os tijolos refratários leves tradicionais têm baixa resistência à erosão, resistência e resistência ao desgaste. Geralmente não são usados diretamente como materiais de superfície de trabalho, mas são colocados atrás da superfície de trabalho como camadas de isolamento. No entanto, quanto mais próximos os tijolos refratários isolantes leves estiverem da superfície de trabalho, melhor será o seu efeito de isolamento térmico. Com os crescentes requisitos de conservação de energia e redução de emissões, o desenvolvimento e a pesquisa de tijolos refratários leves de alta resistência, resistentes a altas temperaturas e resistentes à erosão que podem ser usados diretamente na superfície de trabalho têm recebido ampla atenção.
1. Classificação de tijolos refratários leves
Os tijolos leves, um importante material de isolamento térmico em fornos industriais, são classificados de diversas maneiras, com base nas diferenças na composição química mineral, bem como nas diferentes características de temperatura de uso, forma de existência e microestrutura.
Do ponto de vista da composição química mineral, a família de tijolos refratários isolantes inclui tijolos isolantes de alumina, tijolos leves com alto teor de alumina, tijolos leves de mulita, tijolos leves de sílica, tijolos refratários isolantes de argila, tijolos leves de vermiculita e tijolos leves de diatomita. Cada material exibe diferentes propriedades refratárias e cenários aplicáveis devido à sua composição química e mineral únicas.
Ao considerar a temperatura de uso, a classificação dos tijolos refratários leves é mais refinada. De acordo com o padrão de temperatura da taxa de encolhimento de requeima não superior a 1% ~ 2%, podemos dividi-lo em tijolos refratários leves de baixa temperatura (use temperatura abaixo de 600 graus), tijolos refratários leves de média temperatura (use temperatura entre 600 e 1200 grau) e tijolos refratários leves de alta temperatura (a temperatura de uso excede 1200 graus). Entre eles, os tijolos refratários leves de alta temperatura tornaram-se um material de isolamento indispensável em fornos industriais devido às suas excelentes propriedades de isolamento térmico.
Além disso, a forma de existência dos tijolos refratários leves também proporciona outra dimensão para sua classificação. Tijolos refratários leves em pó, moldados, fibrosos e compostos, esses tijolos refratários leves de vários formatos não apenas atendem às necessidades de diferentes cenários de aplicação, mas também mostram a diversidade e inovação da tecnologia refratária.
Finalmente, do ponto de vista da microestrutura, os tijolos refratários leves também podem ser divididos em tipo de estrutura contínua em fase gasosa, tipo de estrutura contínua em fase sólida e tipo de estrutura contínua em fase sólida e fase gasosa. Este método de classificação não só revela as características microestruturais dentro dos tijolos refratários de isolamento leve, mas também fornece uma base científica para a nossa compreensão profunda e otimização do seu desempenho.
2. Princípio de isolamento térmico de tijolos refratários leves
O princípio básico seguido na preparação de tijolos refratários leves é reduzir a condutividade térmica do material. Como os tijolos refratários leves contêm um grande número de vazios, a forma de transferência de calor através dos tijolos refratários leves é a transferência de calor entre a fase sólida e a fase gasosa. A forma de transferência de calor da fase sólida é principalmente condução, e a forma de transferência de calor da fase gasosa é mais complicada: no processo de transferência de calor da zona de alta temperatura para o interior do material de isolamento, antes de encontrar os poros, o O efeito da condução de calor ocorre na fase sólida. Depois de encontrar os poros, as vias de transferência de calor tornam-se duas: continuando através da fase sólida e transferindo através dos poros. Para a parte que continua a transferência pela fase sólida, devido à mudança na direção de condução, a distância da rota de condução de calor aumenta muito, ou seja, a resistência térmica torna-se maior; o calor transferido através dos poros inclui transferência de calor por condução, convecção e radiação através do gás. As condições específicas dos vários modos de transferência de calor são as seguintes:
(1) Condução de calor: Em circunstâncias normais, a condutividade térmica do gás é muito pequena. O gás nos poros da maioria dos tijolos refratários leves é o ar. A Tabela 9 mostra a condutividade térmica do ar em diferentes temperaturas. A condutividade térmica do ar é muito menor que a dos materiais sólidos. Portanto, o calor transferido através dos poros é muito pequeno.
(2) Transferência de calor por convecção: A transferência de calor por convecção ocorre principalmente através do fluxo de gás. Como os poros na maioria dos tijolos refratários de isolamento leve são muito pequenos, o fluxo de ar nos poros será bastante restrito, a velocidade do fluxo de gás é muito pequena e o calor transferido também é muito pequeno. Quanto menor o tamanho dos poros, pior será a fluidez do ar nos poros e menor será a quantidade de líquido transferido por convecção. Quando o diâmetro do poro é menor que o caminho livre das moléculas de gás no poro, as moléculas de gás param de se mover e nenhum calor é transferido através da convecção do gás.
(3) Transferência de calor radiativo: Como o gás nos poros da maioria dos tijolos refratários leves é o ar, e as moléculas do gás são principalmente N2 e O2, todas são estruturas moleculares diatômicas simétricas. A capacidade dessas moléculas de gás de absorver e emitir radiação é relativamente baixa. Portanto, a transferência de calor radiativo através dos poros ocorre principalmente através da parede de alta temperatura dos poros para a parede de baixa temperatura. Mas no geral, a transferência de calor radiativo através dos poros não é muito grande. Percebe-se que a existência de poros auxilia muito na capacidade de isolamento térmico dos tijolos refratários leves. Em muitos casos, o projeto de materiais de isolamento térmico é realizado em torno da introdução de poros.
