ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ОГНЕУПОРОВ

Цель работы: знакомство с огнеупорными материалами и методом определения их термической стойкости.

Теоретические сведения

Огнеупорами называют строительные материалы, используемые для сооружения тепловых агрегатов и способные длительное время при высоких температурах сохранять свою механическую прочность и форму. Огнеупорные материалы деформируются при температуре от 1580° до 1770°. Материалы, деформация которых наступает при более высокой температуре, называют высокоогнеупорными.

Огнеупорные материалы применяются как вкладки металлургических печей, топок, дымовых труб и многих других аппаратов, где развиваются высокие температуры. От качества и стойкости огнеупоров зависит производительность агрегатов, продолжительность их непрерывной работы, а также интенсивность протекающих в них процессов. Основными требованиями, предъявляемыми к футеровочным материалам, является сопротивление высоким температурам, достаточная строительная прочность, стойкость против химического воздействия расплавленных сред и термостойкость.

Под термической стойкостью понимают способность огнеупор противостоять резким колебаниям температур не растрескиваясь и не разрушаясь. Математически термостойкость материала определяется отношением максимально допускаемой упругой деформации, возникшей в результате разности температур по толщине изделия при нагреве или охлаждении

(1)

где k - коэффициент пропорциональности; - максимально допустимая упругая деформация материала; - коэффициент теплопроводимости материала; с - теплоёмкость; - плотность; - коэффициент термического расширения.

Таким образом, термическая стойкость изделия тем выше, чем больше коэффициент теолопроводимости материала и его пористость, и меньше ее теплоемкость и коэффициент линейного расширения. Кроме того, большое влияние на термическую устойчивость огнеупорных изделий оказывает величина, толщина и форма изделий. Тонкие, небольшие изделия несложной формы более термостойки, чем изделия из того же материала, но больших размеров, более толстые и более сложные по форме. Поэтому на практике термическая стойкость огнеупорных материалов не вычисляется по выражению (1) , а определяется числом водяных теплосмен, которые выдерживает изделие до потери своей первоначальной массы.

Водяная теплосмена представляет собой каждый последовательный нагрев огнеупорного образца в электропечи при температуре 850°С в течение 40 минут и охлаждение его в холодной проточной воде с температурой около 10°С в продолжении 3 минут. Иногда образец подвергается охлаждению только на воздухе, в этом случае получают воздушную теплосмену.

Для работы необходимы два кирпичика различных огнеупоров; муфельная печь с регулятором температуры; весы с разновесом; цанги.

Порядок выполнения работы.

В данной работе с целью сокращения времени исследования термическую стойкость огнеупорных образцов определить в воздушных теплосменах.

По указанию преподавателя взять два образца различных огнеупоров, каждый из них взвесить и нагревать в муфельной печи при температуре 850°С в течение 30 минут. Затем охладить на воздухе, взвесить и провести вторую воздушную теплосмену. Подсчитать потерю массы образца за каждую теплосмену и найти среднюю потерю массы в процентах. Определить, сколько воздушных теплосмен может задержать данный огнеупорный кирпичик, если допустить, что за каждую последующую теплосмену потеря массы будет примерно одинакова и равна средней потере.

Из литературных источников найти для исследуемых огнеупоров термическую стойкость в водяных теплосменах и оформить данные в виде таблицы

Контрольные вопросы

Описать физические и рабочие свойства материалов, с которыми были ознакомлены в лаборатории.

Что понимают под строительной прочностью огнеупорных материалов?

Как определяется огнеупорность материалов?

Лабораторная работа 4

Поиск по сайту: