KUIDAS KASUTADA SOOJUSSEADMETE SOOJUSKAADUSTE VÄHENDAMISEKS MADALA SOOJUSJUHTIVusega SOOJUSTUSVAHENDID?

Soojusseadmete vooder on ehitatud tulekindlatest materjalidest, mis mängivad võtmerolli soojuskadudes ja tulekindlad materjalid on selles võtmerollis. Kõrgetel temperatuuridel peavad tulekindlad materjalid mitte ainult säilitama stabiilsust, vaid ka hoidma võimalikult vähe soojust. Seetõttu peavad tulekindlatel materjalidel olema soojusisolatsiooni omadused. OK, vähem soojust salvestada.
1. Soojusseadmete soojuskadu
Soojusseadmed on üldiselt suured energiatarbijad. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on energiakulu. Soojusefektiivsus on enamikul juhtudel väga madal ja soojusenergia kasutusmäär on alla 30 protsendi. Soojusseadmete soojuskadu koosneb tavaliselt järgmistest elementidest:
(1) Soojusseadme korpuse pinna iga osa poolt hajutatud soojus võib ulatuda 10–40 protsendini toote ühiku energiatarbimisest;
(2) Soojusseadme korpuse soojussalvestav kadu on pidevalt töötavate soojusseadmete jaoks vähem oluline ja katkendlikult töötava soojusseadme soojussalvestav kadu ulatub 5 kuni 25 protsendini;
(3) Vesijahutuse soojuskadu, näiteks pideva terasest valtskütteahju pöördrööpa vesijahutustoru, ei ole mähitud tulekindlate materjalidega ja soojuskadu on üle 25 protsendi;
(4) Vuukide, aukude ja ahjuuste halvast tihendamisest tingitud soojuskadu, näiteks elektrikaarahju uste soojuskadu on üle 35 protsendi;
(5) Soojuskadu suitsu väljalaskest.
Ülaltoodud soojuskaod on kõik seotud tulekindlate materjalidega, eriti punktidel (1) ~ (4) on suur seos tulekindlate materjalide soojusisolatsiooniomadustega. Põhiline viis soojuskadude vähendamiseks ahju korpuse pinnal on valida sobivad soojusisolatsioonimaterjalid, et vähendada ahju korpuse pinnatemperatuuri. Kui ahju temperatuur on konstantne, sõltub välispinna temperatuur peamiselt ahju seina paksusest ja ahju seina materjali soojusjuhtivusest. Ahju seina paksuse suurendamine toob kaasa ahju korpuse soojussalvestise suurenemise, mis võib suurendada soojussalvestuskadu. Seetõttu on parimaks valikuks saanud soojusisolatsioonimaterjalide ratsionaalne kasutamine.
Viimastel aastatel on minu kodumaa soojusisolatsioonimaterjalid kiiresti arenenud. Ei ole mitte ainult erinevatest materjalidest, erineva puistetihedusega ja erineva soojusjuhtivusega vormitud tooteid, vaid ka vastavaid amorfseid tulekindlaid materjale, tulekindlaid kiude ja erinevatest materjalidest valmistatud tooteid, räni kaltsiumplaati, nanoisolatsiooniplaati jne. Nendel soojusisolatsioonitoodetel on erinevad välimuse spetsifikatsioonid, füüsikalised ja keemilised näitajad, erinevad soojusisolatsiooniefektid ja erinevad turuhinnad. Seetõttu tuleks voodri projekteerimine läbi viia vastavalt soojusseadmete kasutustingimustele. Koguge algandmeid, sealhulgas temperatuuriparameetrid (soojusseadmete kuuma pinna temperatuur, külma pinna temperatuur), füüsikalised konstandid (soojusisolatsioonimaterjalide soojusjuhtivus, puistetihedus, maksimaalne töötemperatuur), majanduslikud parameetrid (tulekindlate materjalide hinnad, kütusehinnad) , kütteväärtus väärtus, kasutuskoefitsient jne), seejärel arvutada energiasäästuefekt, analüüsida ja võrrelda, valida sobivad soojusisolatsioonimaterjalid ning koostada mõistlik plaan.
2. Näited soojusseadmete soojuse hajumise kadude vähendamiseks
(1) Kulbi soojusisolatsioon
Praegu on minu riigi terasetööstuse keskmine energiatarbimine 50 protsenti suurem kui Jaapanis ja 30 protsenti suurem suurettevõtete puhul. Kulp on terasetööstuses oluline termoseade. Kulpi soojana hoidmiseks leiti vahukulbi soojuseralduse arvutamise ja soojusisolatsioonimaterjalide uurimise kaudu, et kulbi sisevooder tuleks ehitada neljakihiliste materjalidega, st. Teraskesta sisepind peaks olema kaetud energiasäästliku värviga ja sisepind peaks olema 10 mm nano-isolatsiooniplaat ja siis Inward on 75 mm ülitugev nano-mikroni isolatsiooniga valatav ja seejärel sissepoole on töökiht. Räbuliini töökiht kasutab madala soojusjuhtivusega magneesiumoksiid-süsiniktellist ja sulabasseini töökiht korund-spinell-kvaliteediga põletamata tellist. Seda meetodit rakendatakse 120-tonnise rafineerimiskulbi puhul, nii et vahukulbi kesta temperatuur räbuliinil on umbes 225 kraadi, vahukulbi kesta temperatuur sulabasseinis on umbes 200 kraadi ja kattekihi temperatuur on umbes 170 kraadi. . See energiasäästlik struktuur on saavutanud häid tulemusi: ① Kõrge tugevusega nano-mikronilised valandid ja madala soojusjuhtivusega töökiht võivad nanoplaati tõhusalt kaitsta, hoida seda pikka aega ohutu töötemperatuuri piires ja pikendada oluliselt plaadi kasutusiga. soojusisolatsioonikiht ja püsikiht; ② Täielikult See võib vähendada katte temperatuuri rohkem kui 100 kraadi võrra, pikendada katte kasutusiga, vähendada kukli küpsetamiseks kasutatavat gaasi, aeglustada oluliselt sulaterase temperatuuri, vähendada koputamise temperatuuri, parandada metalli. saagikust, parandada tööviljakust ning saavutada energiasääst, keskkonnakaitse ja kulude vähendamise eesmärk.
(2) Madala soojusjuhtivusega komposiittellis tsemendi pöördahju jaoks, mis läbib lainetsooni
Tsemendi pöördahi on suure energiakuluga soojusseade, eriti eesmises ja tagumises üleminekutsoonis. Tulekindlat vooderdust ei kaitse ahju nahk ja see puutub vahetult kokku tsemendimaterjaliga. Ahju korpuse temperatuur on kõrge, mis suurendab soojuskadu ja kütusekulu ning vähendab ahju korpust. ja tugirulli kasutusiga, muutes tulekindla materjali kergesti kahjustatavaks. Soojuse hajumise ja ohutusohtude vähendamiseks kasutatakse kolmekihilist töökihi, soojusisolatsioonikihi ja soojusisolatsioonikihi struktuuri. Kui müüritise ehitamisel kasutatakse kolme erineva soojusjuhtivusega tulekindlat tellist, võib pöördahju töötamise ajal sageli juhtuda, et sisevoodrist langevad tellised. Seetõttu uuritakse madala soojusjuhtivusega mitmekihilist komposiittellist, see tähendab, et tellisel on kolmekihiline struktuur: töökiht (ränimulliittellise paksus 0,140m), soojusisolatsioon. kiht (kerge mulliittellise paksus 0,035 m), nende kahe kihi liidese liides kasutab sinusoidse pinna kombineerimismeetodit ja kolmas kiht on soojusisolatsioonikiht (ZrO2 sisaldav keraamiline kiudplaat, paksus 0,025 m) . Mitmekihilise komposiittellise pingekontsentratsioon on väiksem ja mitmekihilise komposiittellise kõikehõlmavat soojusjuhtivust vähendatakse 2,74-lt 1,50 W/(m·K) algse silikaat-molübdeentellise puhul, mis vähendab ahju kest 50–70 kraadi võrra.
(3) Anshan Iron and Steeli 260-tonnine terasetootmismuundur kasutab ahju voodri struktuuri optimeerimiseks 40 mm paksuse polükristallkiust isolatsiooniplaadi asemel 20 mm paksust nanoisolatsiooniplaati,
Ahju võimsuse suhet suurendatakse ja terase väljundit suurendatakse, et vähendada ahju kesta temperatuuri rohkem kui 11 kraadi võrra. Kogu muunduri tööprotsessi ajal ei toimu peenestumisnähtust ega vooderdiste kukkumist. Samal ajal vähendab see ka sulatusaega ja vähendab sularaua tarbimist. .
(4) Kõrge soojusjuhtivusega ränikarbiidist rammimismaterjal vesijahutusega söepulbriga gaasistaja jaoks
Tolmsöe gaasistaja veesein on vooderdatud kõrge soojusjuhtivusega ränikarbiidi rammimismaterjaliga. Kõrgel temperatuuril ripub räbu ränikarbiidi rammimismaterjali voodri küljes. Ränikarbiidi kõrge soojusjuhtivuse tõttu puudutab räbu sisemist Vooder kiiresti kondenseerub ja temperatuuri langedes soojusjuhtivus väheneb (vt tabel 1). Ahju sees ja väljaspool on kuum räbu, tahke räbu, ränikarbiidi tulekindel, vesisein, inertgaasi kaitsekiht, kõrge alumiiniumoksiidi amorfne tulekindel materjal ja välimine kaitsekiht. See vähendab soojuskadu ahjus.
3. Tähelepanu vajavad küsimused soojusisolatsioonimaterjalide valikul
Kõrge temperatuuriga tööstuses on palju näiteid soojusisolatsioonimaterjalide kasutamisest energia säästmiseks ja keskkonna kaitsmiseks. Soojusisolatsioonimaterjalil on kõrge poorsus (üle 40 protsenti ~85 protsenti), madal puistetihedus (alla 1,5 g/cm3) ja madal soojusjuhtivus (alla 1,0 W/(m·K)). Nende soojusisolatsioonimaterjalide valimisel pöörake siiski tähelepanu järgmistele küsimustele:
(1) Soojusisolatsioonimaterjali soojusjuhtivus (λ)
Soojusjuhtivust nimetatakse ka soojusjuhtivuseks ja selle pöördväärtus 1/λ on soojustakistus. Mida väiksem on soojusjuhtivus, seda parem on soojusisolatsiooniefekt. On hästi teada, et õhul on madalaim soojusjuhtivus.
Tahkete materjalide soojusjuhtivus on palju suurem kui gaasidel, seega võivad tahkete materjalide poorid oluliselt vähendada materjalide soojusjuhtivust, mistõttu peab isolatsioonimaterjal olema suure poorsusega. Mida suurem on poorsus, seda väiksem on λ väärtus.
Lisaks mõjutab pooride suurus teatud määral ka λ väärtust. Madalal temperatuuril soojusisolatsioonimaterjali soojusjuhtivus väheneb pooride suuruse suurenemisel ja soojusjuhtivus üle 800 kraadi, eriti üle 1000 kraadi, suureneb kiiresti koos pooride suuruse suurenemisega. Seetõttu võtab kõrge temperatuur väikese pooriga soojusisolatsioonimaterjali ja madal temperatuur suure pooriga soojusisolatsioonimaterjali. Kui poorsus on sama, on gaasifaasi pideva faasi mikrostruktuuri soojusjuhtivus väiksem kui tahke faasi pidevas faasis ja kiudmaterjali poorid on pidevad nagu tahke faas, seega on soojusjuhtivus tulekindlate kiudude ja toodete osa on väike. Soojusisolatsioonimaterjalide tahkes faasis varieerub materjali soojustakistus suuresti keemilise mineraalse koostise erinevuse tõttu. Üldiselt, mida keerulisem on kristallstruktuur, seda madalam on soojusjuhtivus ja klaasi soojusjuhtivus tahkes faasis on madalam kui kristallfaasil. Temperatuuri tõustes suureneb klaasfaasi soojusjuhtivus; kristallilise faasi temperatuur tõuseb, samas kui soojusjuhtivus väheneb. Ühendkuningriik on välja töötanud ülipeene SiO2 komposiitsoojusisolatsioonimaterjali, mille puistetihedus on umbes 0,24g/cm3 ja mille soojusjuhtivus on madalam kui kõigil soojusisolatsioonimaterjalidel, isegi madalam kui vaiksel õhul.
(2) Soojusisolatsioonimaterjali kuumakindlus
Mõnda soojusisolatsioonimaterjali kasutatakse madalamal temperatuuril. Näiteks kasutatakse nano-isolatsiooniplaate Angang Steeli 100-tonnises terasest kulbis. Kasutustemperatuuri ületamine deformeerub rõhu all, mille tulemuseks on voodri deformatsioon, mis mitte ainult ei halvenda soojusisolatsiooni omadusi, vaid toob kaasa ka ohud. Seetõttu on välja pakutud, et soojusisolatsioonimaterjal sõltub peamiselt kokkutõmbumise deformatsioonist teatud temperatuuril, mitte tulekindlast astmest. Rahvusvaheliselt kasutatakse soojusisolatsioonimaterjalide kasutamise temperatuurivahemikuna tavaliselt temperatuuri, mille juures taaspõlemiskahanemine ei ületa 2 protsenti, ning see on ka üks erinevusi soojusisolatsioonimaterjalide ja puhaste tulekindlate materjalide vahel.
(3) Soojusisolatsioonimaterjali tugevus
Tänu suurele poorsusele ja madalale suhtelisele tugevusele, nagu ülalmainitud nano-isolatsiooniplaat, on soojusisolatsiooniefekt hea, poorsus kõrge ja tugevus madal. Transpordi- ja ehitusvajaduste tagamiseks peab isolatsioonimaterjal olema teatud tugevusega. Eriti mõne soojusisolatsioonitoote puhul, mis on otseses kokkupuutes leegiga, on tugevuse parandamine väga oluline. Puistetiheduse kasvades suureneb tugevus. Kui puistetihedus on sama, on tahke faasi ühendus tugevam kui gaasifaasi ühendus, mis on seotud pooride suurusega. Poori suuruse vähendamine on tõhus tehniline meede soojusisolatsioonimaterjalide tugevuse parandamiseks.
(4) Atmosfäär ja soojusisolatsioonimaterjal
Paljud soojusseadmed on vooderdatud soojusisolatsioonimaterjalidega, samuti kasutatakse sageli erinevaid kaitsekeskkondi, nagu CO, CO2, H2, N2 jne. Al2O3-SiO2 seeria tulekindlad vesinikus, SiO2 tagastatakse metallist räni ja veeaur, Al2O3 on väga stabiilne, nii et vesinikus tuleks valida alumiiniumoksiidi isolatsioonimaterjalid. Alumiiniumist silikaatkiud sisaldavad 3–4 protsenti Cr2O3, mis on vesiniku redutseerivas atmosfääris kergesti redutseeritav, mistõttu kroomoksiidi sisaldavaid alumiiniumsilikaatkiude ei tohiks redutseerivas atmosfääris kasutada.
(5) Isolatsioonimeetod
Vahelduvalt töötavatel soojusseadmetel saab soojusisolatsioonikihi (tulekindla kiudspooni) asetada otse ahju voodri kuumale pinnale, mis võib saavutada parima energiasäästuefekti. Parem kui siseseina (kuum pind) soojusisolatsiooniefekt.