Kerged tulekindlad tellised viitavad tulekindlatele tellistele, millel on madal soojusjuhtivus ja madal soojusmahtuvus, mida tuntakse ka termilistena.isolatsiooni tulekindlad tellised. Kerged tulekindlad tellised on üldiselt suure poorsusega ja väikese puistetihedusega ning neid nimetatakse tavaliselt ka soojusisoleerivateks tulekindlateks tellisteks. Traditsioonilistel kergetel tulekindlatel tellistel on nõrk erosioonikindlus, tugevus ja kulumiskindlus. Neid ei kasutata üldjuhul otse tööpinna materjalidena, vaid paigutatakse isolatsioonikihtidena tööpinna taha. Mida lähemal on aga kerged isoleerivad tulekindlad tellised tööpinnale, seda parem on nende soojusisolatsiooniefekt. Seoses kasvavate nõuetega energiasäästu ja heitkoguste vähendamise osas on laialdast tähelepanu pälvinud otse tööpinnal kasutatavate ülitugevate, kõrge temperatuuri- ja erosioonikindlate kergete tulekindlate telliste väljatöötamine ja uurimine.
1. Kergete tulekindlate telliste klassifikatsioon
Kergekaalulisi telliseid, mis on tööstuslike ahjude peamine soojusisolatsioonimaterjal, klassifitseeritakse mitmel viisil, lähtudes keemilise mineraalse koostise erinevustest, samuti kasutustemperatuuri, olemasoluvormi ja mikrostruktuuri erinevate omaduste poolest.
Keemilise mineraalse koostise seisukohalt kuuluvad isolatsioonitulekindlate telliste perekonda alumiiniumoksiidist isolatsioonitellised, suure alumiiniumoksiidisisaldusega kergtellised, mulliitkergtellised, silikaatkergtellised, savist isoleerivad tulekindlad tellised, vermikuliitkergtellised ja diatomiitkergtellised. Igal materjalil on oma ainulaadse keemilise koostise ja mineraalse koostise tõttu erinevad tulekindlad omadused ja rakendatavad stsenaariumid.
Kasutustemperatuuri arvestades on kergete tulekindlate telliste klassifikatsioon täpsem. Vastavalt taaspõlemise kokkutõmbumiskiiruse temperatuuristandardile, mis ei ületa 1% ~ 2%, saame selle jagada madala temperatuuriga kergeteks tulekindlateks tellisteks (kasutustemperatuur alla 600 kraadi), keskmise temperatuuriga kergeteks tulekindlateks tellisteks (kasutustemperatuur vahemikus 600–1200). kraadi) ja kõrge temperatuuriga kergeid tulekindlaid telliseid (kasutustemperatuur ületab 1200 kraadi). Nende hulgas on kõrgtemperatuursed kerged tulekindlad tellised oma suurepäraste soojusisolatsiooniomaduste tõttu muutunud tööstuslikes ahjudes asendamatuks isolatsioonimaterjaliks.
Lisaks annab kergete tulekindlate telliste olemasolu selle klassifitseerimiseks veel ühe mõõtme. Pulbrilised, vormitud, kiud- ja komposiitkerged tulekindlad tellised – need erineva kujuga kerged tulekindlad tellised ei vasta mitte ainult erinevate kasutusstsenaariumide vajadustele, vaid näitavad ka tulekindla tehnoloogia mitmekesisust ja uuenduslikkust.
Lõpuks, mikrostruktuuri vaatenurgast võib kergeid tulekindlaid telliseid jagada ka gaasifaasi pideva struktuuri tüübiks, tahke faasi pideva struktuuri tüübiks ning tahke faasi ja gaasifaasi pideva struktuuri tüübiks. See klassifitseerimismeetod ei paljasta mitte ainult kergiste isolatsioonitulekindlate telliste mikrostruktuurilisi omadusi, vaid annab ka teadusliku aluse nende toimivuse põhjalikuks mõistmiseks ja optimeerimiseks.
2. Kergete tulekindlate telliste soojusisolatsiooni põhimõte
Kergete tulekindlate telliste valmistamisel järgitav põhiprintsiip on materjali soojusjuhtivuse vähendamine. Kuna kerged tulekindlad tellised sisaldavad suurel hulgal tühimikke, on kergete tulekindlate telliste kaudu soojusülekanne tahke faasi ja gaasifaasi vahel. Tahke faasi soojusülekande vorm on peamiselt juhtivus ja gaasifaasi soojusülekande vorm on keerulisem: soojusülekande protsessis kõrge temperatuuriga tsoonist isolatsioonimaterjali sisemusse, enne pooridega kokku puutumist, soojusjuhtivuse efekt ilmneb tahkes faasis. Pärast pooridega kokku puutumist muutuvad soojusülekandeteed kaheks: jätkuvad läbi tahke faasi ja kanduvad läbi pooride. Selle osa puhul, mis jätkab ülekandumist läbi tahke faasi, suureneb juhtivuse suuna muutumise tõttu oluliselt soojusjuhtivuse tee kaugus, see tähendab, et soojustakistus suureneb; pooride kaudu ülekantav soojus hõlmab juhtivust, konvektsiooni ja kiirgussoojusülekannet läbi gaasi. Erinevate soojusülekanderežiimide eritingimused on järgmised:
(1) Soojusjuhtivus: tavaolukorras on gaasi soojusjuhtivus väga väike. Enamiku kergete tulekindlate telliste poorides olev gaas on õhk. Tabelis 9 on näidatud õhu soojusjuhtivus erinevatel temperatuuridel. Õhu soojusjuhtivus on palju väiksem kui tahketel materjalidel. Seetõttu on pooride kaudu ülekantav soojus väga väike.
(2) Konvektsioonsoojusülekanne: konvektsioonsoojusülekanne toimub peamiselt gaasivoolu kaudu. Kuna enamiku kergete isolatsiooni tulekindlate telliste poorid on väga väikesed, on õhuvool poorides oluliselt piiratud, gaasi voolukiirus on väga väike ja ülekantav soojus on samuti väga väike. Mida väiksem on pooride suurus, seda halvem on õhu voolavus poorides ja seda väiksem on konvektsiooniga ülekantav vedeliku hulk. Kui pooride läbimõõt on väiksem kui gaasimolekulide vaba tee pooris, peatuvad gaasimolekulid liikumise ja gaasi konvektsiooni kaudu soojust üle ei kanta.
(3) Kiirgussoojusülekanne: kuna enamiku kergete tulekindlate telliste poorides olev gaas on õhk ja gaasimolekulid on enamasti N2 ja O2, on need kõik sümmeetrilised kaheaatomilised molekulaarstruktuurid. Nende gaasimolekulide võime kiirgust absorbeerida ja eraldada on suhteliselt halb. Seetõttu toimub kiirgussoojusülekanne läbi pooride peamiselt läbi kõrge temperatuuriga pooride seina madala temperatuuriga seinale. Kuid üldiselt ei ole kiirgussoojusülekanne läbi pooride väga suur. On näha, et pooride olemasolu on suureks abiks kergete tulekindlate telliste soojusisolatsioonivõimele. Paljudel juhtudel viiakse soojusisolatsioonimaterjalide projekteerimine läbi pooride sisseviimise ümber.
