Вопросы для самопроверки к теме 7.3

1. Для чего нужна регенерация теплоты отходящих продуктов сгорания топлива в нагревательных печах и как она осуществляется?

2. Чем отличается рекуператор от регенератора?

3. Какие материалы применяют для изготовления рекуператоров?

4. В чем различие в результатах работы прямоточного и противоточного рекуператора?

5. В чем проявляется технико-экономический эффект установки рекуператора на нагревательной печи?

Раздел 8. Материалы для сооружения металлургических печей

При сооружении плавильных, нагревательных, термических и других печей применяются следующие разновидности материалов (кирпич различных форм и размеров, специальные фасонные изделия, обмазки и проч.):

1. Огнеупорные.

2. Теплоизоляционные.

3. Красный строительный кирпич (в ограниченных масштабах, см. ниже).

Огнеупорные материалы

Огнеупорными материалами (огнеупорами) называют материалы, применяемые для сооружения теплотехнических агрегатов и способные противостоять высоким температурам и различным физико-химическим воздействиям со стороны металлургических процессов, производимых в этих агрегатах.

Огнеупоры характеризуются рядом физических и рабочих свойств, знание которых необходимо при выборе нужного материала с учетом условий его службы.

Физические свойства огнеупоров

К физическим свойствам огнеупорных материалов относят их пористость, объёмную массу, газопроницаемость, теплопроводность, теплоёмкость и электропроводность.

Различают пористость истинную (или общую), открытую (или кажущуюся) и закрытую. Открытая пористость П₀ включает в себя объём всех пор материала или изделия из него, сообщающихся между собой и с атмосферой. Она может варьироваться в пределах от 1 до 80 %.

Открытая пористость оказывает существенное влияние на другие физические свойства огнеупоров, в первую очередь на их газопроницаемость. Последняя оценивается коэффициентом газопроницаемости, , Па^-1 с^-1 °С^-1, вычисляемого по формуле

По физическому смыслу величина представляет собой объём воздуха V, м³, проходящего через поверхность материала F = 1 м² с толщиной слоя В = 1 м при разности давлений на границах слоя Δр = 1 Па в течение Δ = 1 с.

Теплопроводность огнеупоров, кроме физико-химической природы, подвержена также влиянию их пористости. Как правило, чем выше пористость и чем меньше размер пор, тем ниже значение коэффициента теплопроводности, так как при этом тормозится конвективная теплопередача внутри пор.

При низких температурах огнеупоры по отношению к электрическому току являются изоляторами. Однако с повышением температуры, начиная уже с 1200 С, огнеупорные материалы в заметной мере электропроводны в соответствии с формулой

где R – электрическое сопротивление образца, Ом;

Т – абсолютная температура, К;

А и В – константы для данного вида материала, определяющиеся главным образом наличием в их составе легкоплавких примесей, а в их расплаве появляются ионы.

Основные сведения о физических свойствах огнеупоров приведены в Табл. 8.1. Важно отметить, что характеристики этих свойств не зависят от методики испытания.