Теплофізичні властивості вогнетривів

Матеріал	Теплопровідність , Вт/(мград) при температурі, оС			Теплоємність, кДж/(кгград) при температурі, оС			Температуропровід-ність, м2/с при температурі, оС			Об’ємна маса, кг/м310-3
	20	500	1000	20	500	1000	20	500	1000
Шамот Динас Магнезит Корунд	1,16 1,16 5,82 29,10	1,34 1,40 4,66 10,04	1,51 1,63 3,50 5,82	0,83 0,79 0,92 0,83	1,00 0,96 1,08 1,00	1,08 1,00 1,08 1,08	0,70 0,77 2,42 9,20	0,67 0,77 1,66 2,74	0,70 0,86 1,25 1,42	2,0 1,9 2,6 3,8

Найнижчу теплопровідність має вакуум і близьку до неї - повітря: теплопровідність повітря при 100 ^оС 0,0306 Вт/(мград) і при 1000 ^оС 0,0788 Вт/(мград). Каолінітова вата середньою густиною 200 кг/м³ в інтервалі 100-600 ^оС має теплопровідність ~ 0,116 Вт/(мград). Проте дальше зменшення середньої густини каолінітової вати не приводить до зменшення теплопровідності. Це пов'язано із збільшенням об'єму і розміру пор, що обумовлює збільшення конвективної і випромінюючої складових теплопровідності.

Теплопровідність насипних зернистих матеріалів до 1000 ^оС практично не залежить від матеріалу частинок і визначається їх розміром, а при температурах до 100-200 ^оС не залежить і від розміру частинок і складає ~0,23 Вт/(мград).

4.2. ТЕПЛОЄМНІСТЬ

Під теплоємністю тіла розуміють кількість теплоти, яка витрачається при нагріванні одиниці маси на один градус. Це тепло (енергія), яка витрачається на підвищення коливальних рухів атомів вузлів кристалічної ґратки. При високих температурах теплоємність не залежить від характеру структури вогнетриву і незначно збільшується з підвищенням температури, особливо вище 1000 ^оС.

4.3. ТЕМПЕРАТУРОПРОВІДНІСТЬ

Температуропровідність характеризує процес встановлення температурного градієнту в матеріалі при його нагріванні чи охолодженні. Температуропровідність матеріалу  залежить від його теплоємності c, теплопровідності  і середньої густини  і визначається за формулою:

 =  /c  .

Температуропровідність вогнетривів необхідно знати для визначення кількості тепла, що втрачається в навколишнє середовище тепловими агрегатами періодичної дії.

4.4. ТЕРМІЧНЕ РОЗШИРЕННЯ

Величина термічного розширення вогнетривів визначається їх хеміко-мінералогічним складом і залежить в основному від будови кристалічної гратки фаз. Для ізотропних кристалічних речовин, наприклад з кубічною ґраткою, термічне розширення по всім осям однакове, для анізотропних кристалів - різне (табл.2). З підвищенням температури ця різниця в розширенні, як правило, зменшується.

Для вогнетривів, більшість з яких є полікристалічними тілами, величину об'ємного розширення  можна вважати рівною трьом лінійним , тобто =3.

Для пористих тіл ТКЛР не повинен залежати від величини пористості. Проте утворення тріщин на границях кристалів дещо змінює величину коефіцієнта розширення. В багатофазних системах ТКЛР не можна розраховувати за методом аддитивності. Дійсні коефіцієнти розширення для вогнетривів визначають дилатометричним вимірюванням і лише для чистих оксидних систем рентгеноструктурним аналізом.

Таблиця 2.

Термічний коефіцієнт лінійного розширення 10^-6 деяких анізотропних кристалів

Кристал	Анізотропність
	перпендикулярно С-осі	паралельно С-осі
Al2O3 (корунд) ZrO2SіO2 (циркон) 3Al2O32SіO2 (муліт) SіO2 (кварц) C (графіт)	8,3 3,7 4,5 14,0 1,0	9,0 6,2 5,7 9,0 27,0

Шамотні, високоглиноземисті і периклазові на відміну від напівкислих і динасових вогнетривів характеризуються рівномірністю розширення. Динасові вогнетриви різко розширяються при нагріванні до 700 ^оС, після чого розширення проходить незначно і плавно.

Термічне розширення вогнетривких виробів в мурі викликає механічні напруження. Для зменшення напружень в футеруванні залишають температурні шви. Температурні шви можна заповнювати горючими матеріалами (картон, листи полістиролу тощо), чи матеріалами що стискаються (каолінітова вата, войлок і т.д.). Для вогнетривів визначене граничне розширення в інтервалі від 200 до 1000 ^оС, %:

шамотні - 0,5-0,7

динасові - 1,2-1,4

периклазові - 1,3-1,4

хромопериклазові - 0,8-0,9

форстеритові - 1,1