耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)

1、耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)有熱膨脹、熱導(dǎo)率、熱容、溫度傳導(dǎo)性，此外還有熱輻射性。耐火材料的熱膨脹耐火材料的熱膨脹是其體積或長度隨溫度升高而增大的物理性質(zhì)受熱激發(fā)的非諧性振動使原子的間距增大而產(chǎn)生的長度或體積膨脹性能的技術(shù)指標(biāo)有熱膨脹率、熱膨脹系數(shù)。熱膨脹率熱膨脹率也稱線膨脹率，物理意義：是試樣在一定的溫度區(qū)間的長度相對變化率。 測定出熱膨脹率，才能計算出熱膨脹系數(shù)。00）/L 100%0式中：L 、L 分別為試樣在溫度T、T0（m。T00熱膨脹系數(shù)T熱膨脹系數(shù)有平均線膨脹系數(shù)、真實線膨脹系數(shù) ，體膨脹系數(shù)。以后除特別說明1，試樣長度的相對變化率。T=（L L ）/ L （TT ）=L

2、/ L TT0000、T0分別為測試終了溫度、測試初始溫度（=V/V0TV為試樣在初始溫度T0 m3真實熱膨脹系數(shù)T=dL/LdT為試樣在某溫度時的長度（m。如線膨脹系數(shù)數(shù)值很小，則體膨脹系數(shù)約等于線膨脹系數(shù)的3 倍。對于各向同性晶體，體膨脹系數(shù) 3；對于各向異性晶體，體膨脹系數(shù)等于各晶軸方向的線膨脹系數(shù)只和，即a+b+c 。影響材料熱膨脹系數(shù)的因素有：化學(xué)礦物組成、晶體結(jié)構(gòu)類型和鍵強(qiáng)等。在相應(yīng)的溫度區(qū)域也發(fā)生較大的變化。小，如多晶石英的熱膨脹系數(shù)=1210-6/，而石英玻璃的=0.510-6/，前者比后者大的多；氧離子緊密堆積結(jié)構(gòu)的氧化物一般線膨脹系數(shù)較大，如MgO、Al2O3 等；在非同向

3、性晶體（非等軸晶體）中，各晶軸方向的熱膨脹系數(shù)不等，如石墨：垂直于 C 軸的層間熱膨脹系數(shù)為 =110-6/C =2710-6/；等軸晶體的熱膨脹系數(shù)比非等軸晶體大的多，如等軸晶體的MgO 方鎂石的 =13.810-6/,而晶體非等軸程度較高的石墨、堇青石、鈦酸鋁等的 310-6/，特別是鈦酸鋁的 110-6/，采用恰當(dāng)?shù)墓に嚪椒ㄉ踔量梢允?/。鍵強(qiáng)的影響：SiC 的質(zhì)點間主要為鍵力強(qiáng)的原子鍵，其熱膨脹系數(shù)就較小，且硬度也很高。 在相應(yīng)的溫度區(qū)域也發(fā)生較大的變化。熱膨脹系數(shù) 對耐火材料的抗熱震性影響很大中，材料中因溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力 =ET，(N)。在溫度急變的使用場合，應(yīng)該首先考慮選用較低熱膨

4、脹系數(shù)的耐火材料。常用耐火材料的熱膨脹性能見P12 1-4 1-4。熱導(dǎo)率的實質(zhì)(W/m)。晶體導(dǎo)熱的遞。有較好的抗熱震性。熱導(dǎo)率是熱工窯爐設(shè)計中選用耐火材料時不可缺少的數(shù)據(jù)指標(biāo)。影響熱導(dǎo)率的因素 中的孔隙微小眾多，制品的熱導(dǎo)率相對就較小。MgAl2O4 比剛玉Al2O3MgO 3AlO.2SiO 比 鎂鋁尖晶石 MgAl2O4 的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高，熱導(dǎo)率就小。玻璃相中質(zhì)點排列的有序程度比晶體的（晶體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、以及固溶體、玻璃相等，其結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點排列無序程度高，傳 ）溫度對熱導(dǎo)率的影響一般為：晶相物質(zhì)隨溫度升高 減小，玻璃相等物質(zhì)隨溫度升高增大，各材料的 與溫度的關(guān)系見P13 1-5。 一般較

5、小。但是高溫時，大尺寸氣孔會導(dǎo)致材料的高溫 加大，因為高溫時大氣孔處的固相材料間輻射傳熱程度大于氣體的傳導(dǎo)傳熱（輻射傳熱正比于溫度4 次方，且大氣孔中還 可以獲得很小的熱導(dǎo)率。含有較高程度晶軸各向異性的晶體的材料紋。這些微裂紋孔隙成為熱流傳遞的熱阻，也可以使材料表現(xiàn)出很小的熱導(dǎo)率。c熱容定義：常壓下加熱1kg物質(zhì)，溫度升高所需熱量kJ/k，也稱為比熱容。材料的熱容取決于其化學(xué)礦物組成及所處的溫度速度，對材料的蓄熱能力和抗熱震性具有重要意義。是熱工窯爐設(shè)計中的材料技術(shù)指標(biāo)。a度有關(guān)。溫度傳導(dǎo)性（導(dǎo)溫系數(shù)）a=/c， （m2/h）W/）或（kJ/m；kJ/k耐火材料的體積密度（kg/3。熱輻射性任

6、何物質(zhì)在絕對零度以上都能發(fā)出電磁輻射。熱輻射是指物質(zhì)發(fā)射波長為0.1 100m 外輻射出熱射線的性能。 振動；二是這種電磁波狀的振動透過了中間的空氣傳播；最后，在接受輻射熱的物體表面， 電磁波又轉(zhuǎn)變成熱能，被該物體所吸收。QQQQQQcart部分輻射熱穿透物體，則：Qa + Qr+Qt=QcQaQcQQ+r +t 1QcQc式中的三項比值分別為吸收率 、反射率 和穿透率 ，由此可見： + + =1 =0， + =1。即，熱輻射體（燃燒著的煤和高溫物體 取決于吸收體本身的溫度和輻射性質(zhì)。物體在單位面積單位時間內(nèi)所輻射出的能量，叫做該物體的輻射強(qiáng)度（W 表示。任何WW物體的輻射強(qiáng)度和同一溫度下絕對

7、黑體的輻射強(qiáng)度的比值稱為該物體的發(fā)射（WWsbs表示W(wǎng) /W =s（一般非金屬材料均為灰體。任何灰體在同一溫度上測得的發(fā)射率與吸收率相等，即 輻射學(xué)研究結(jié)果表明，黑體的輻射能量方程為：Eb =T4 （ =5.6710-5erg）E=T4熱輻射率是選用高熱輻射性能材料的重要技術(shù)指標(biāo) （即化學(xué)礦物組成）和溫度。如在軋鋼加熱爐等熱工設(shè)備上使用，可以節(jié)能 1030%；將高輻射材料應(yīng)用于燃?xì)饧訜釥t爐襯，其節(jié)能效果更顯著。表1-2各種耐火材料的輻射率材料溫度范圍，輻射率，SiC101014000.810.92Al O 顆粒23Al O -SiO 系顆粒232SiO 顆粒2硅磚10101560101015601010156010000.180.50.430.780.330.620.80鎂磚10000.38鉻磚60011000.950.97引自耐火材料與能源P227導(dǎo)電性一般耐火材料在常溫下是電的不良導(dǎo)體（碳質(zhì)材料除外。隨溫度升高導(dǎo)電性增強(qiáng)，在1000以上電阻急劇降低，材料至熔融狀態(tài)時具強(qiáng)導(dǎo)電能力。耐火材料的導(dǎo)電能力一般用電阻率 表示：=A/