Что лучше силикатный или керамический кирпич: Керамический vs Cиликатный | Достоинства и недостатки силикатного и керамического кирпича, ограничения, сравнение характеристик

Автор

Содержание

Какой кирпич лучше силикатный или керамический

В строительстве важную роль играет верно выбранный материал. Кирпич считается одним из лучших решений, но и он бывает разным. Так что же лучше — кирпич силикатный или кирпич керамический?
Кирпич еще издавна считался одним из лучших материалов для строительства дома. Но если в старину использовали лишь керамический кирпич, полученный путем обжига глины, то сейчас конкуренцию ему составляет силиконовый «собрат». Разумеется, нельзя однозначно сказать, какой кирпич лучше – силикатный или керамический. Но приведенное в данной статье подробное описание этих двух стройматериалов позволит соотнести все плюсы и недостатки. А, значит, найти ответ на вопрос: что выбрать – силикатный или керамический кирпич.

Керамический кирпич

Керамический кирпич

Как уже было сказано, основой керамическому кирпичу служит глина.

Основные достоинства данного материала заключаются в следующем:

  • Отличная морозостойкость.
    В зависимости от того, сколько замораживаний и размораживаний сможет перенести кирпич без какого-либо ущерба, выделяют следующие классы материала: F15, F25, F35, F50, F100 и т.д. Учитывая то, что зимы в России отличаются довольно-таки низкими температурами, лучше начинать как минимум с F35.
  • Прочность. По этой части тоже нет единой планки: способность выдерживать определенный вес на 1 см² нагрузки определяется характеристиками М50-М250. Если планируется возвести небольшое строение (небольшой одноэтажный домик или баню), то М50 будет вполне достаточно. Но чем массивнее здание – тем прочнее нужен материал.
  • Высокие показатели по части теплоизоляции.
  • Достаточно высокая огнестойкость. Именно по этой причине красный кирпич используют для изготовления печей, мангалов и т.д.
  • Экологичность, а, значит, безопасность для здоровья.
  • Прекрасные звукоизоляционные свойства.

Однако, есть у керамического кирпича и минусы. Самый основной, это, пожалуй, цена – керамический кирпич является одним из самых дорогих материалов для строительства, также необходимо пользоваться только высококачественным скрепляющим раствором (чтобы избежать появления высолов).

Рекомендуем прочитать:

Устройство перегородок из кирпича.

Какой купить кирпич М 200?

Силикатный кирпич

Силикатный Кирпич

Силикатные кирпичи как альтернатива керамическим появились сравнительно недавно – что-то около столетия назад. Основное отличие силикатного кирпича от керамического состоит в том, что сырьем для него служит не глина, а песок и известь, которые обрабатываются путем автоклавирования. Если привести сравнение кирпича силикатного и керамического, то по морозостойкости и прочности кирпич из извести не уступает глиняному, а по звукоизоляции – значительно превосходит. Ощутимо отличается и цена на эти два материала.

Но все по некоторым характеристикам силикатный кирпич значительно отстает от своего глиняного аналога:

  • Излишнее поглощение влаги. Известь и песок слишком сильно впитывают влагу, потому не рекомендуется использовать силикатный кирпич для строительства дома в местности со слишком высокой влажностью.
  • Средняя огнеупорность. Если говорить о стройматериалах вообще, показатели силикатного кирпича нельзя назвать плохими, но красному кирпичу он, безусловно, проигрывает. Потому для строительства печей, каминов и прочего в таком духе белый кирпич не годится.
  • Низкая теплопроводность. В какой-то мере она зависит от плотности материала, но все же можно вполне уверенно сказать, что сохраняет тепло этот стройматериал весьма посредственно.

Из-за наличия у силикатного кирпича вышеперечисленных качеств используют его в основном для возведения внутренних перегородок – хорошая звукоизоляция обеспечит комфорт живущим в доме людям, а теплоизоляция в этом случае будет не слишком важна.

Интересные статьи:

Сколько весит облицовочный кирпич?

Средняя цена отделки облицовочным кирпичом.

Какой материал больше подойдет для строительства

Говоря о том, какой кирпич станет лучшим материалом – силикатный или керамический, нужно учитывать все нюансы: климат в месте строительства, размеры дома и многое другое. К тому же мало кто будет строить дом из одного материала от основания до крыши, ведь у каждой разновидности кирпича есть сильные стороны, которые можно применить в той или иной области. Так, красный кирпич станет идеальным вариантом для несущих стен, а также тех элементов, которые контактируют с открытым огнем. Из белого, силикатного кирпича, получатся хорошие внутренние перегородки. К тому же, кирпич отличается не только теми компонентами, из которых его приготовили, но и размером, цветом, наполненностью (различают полнотелые и пустотелые кирпичи) и многим другим параметрам. К примеру, кирпич для облицовки стен будет существенно отличаться по характеристикам от рядового, и т.д. Потому разумнее будет подбирать отдельную разновидность кирпича для конкретной задачи.

Достоинства силикатного, клинкерного и керамического кирпича

Лицевой кирпич: достоинства силикатного, клинкерного и керамического кирпича

Лицевой кирпич (еще его называют облицовочным или фасадным) предназначен для монтажа наружного слоя кладки, который образует фасад. Его основным назначением является защита постройки от разрушающего воздействия ветра и осадков, создание дополнительного тепло- и звукоизоляционного слоя. Ну и, конечно, облицовочный кирпич создаёт общий облик дома, его индивидуальный дизайн.

Фасадный кирпич изготавливают из различных материалов, самыми популярными среди потребителей являются:

  • силикатный;
  • керамический;
  • клинкерный.

Какой кирпич лучше? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо сравнить разные виды облицовочного кирпича.


Силикатный кирпич.

Силикатный кирпич обладает одним неоспоримым преимуществом – он существенно дешевле своих «конкурентов», благодаря технологии изготовления из песка и извести. У него великолепные звукоизолирующие свойства. Но, со временем, такой кирпич меняет цвет под воздействием внешней среды, что неизбежно сказывается на эстетичности здания. К тому же, он недостаточно морозостоек для регионов с суровым климатом и не очень хорошо держит тепло. В теплых краях, однако, либо в домах для летнего проживания, силикатный кирпич хорошо выполняет свои облицовочные функции в течение многих лет, и это повод неплохо сэкономить на строительстве.

Керамический кирпич.

Выполненный из средне-пластичных, легкоплавких сортов глины, керамический кирпич имеет эстетичный внешний вид, хорошо защищает от холода и непогоды, устойчив к атмосферным явлениям в регионах с самым разным климатом. Он экологичен, износостоек, пожароустойчив, обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными качествами.

В состав керамического кирпича добавляют красители, поэтому можно встретить разные его оттенки в магазинах стройматериалов. Еще из преимуществ керамического кирпича можно отметить небольшую массу, что позволяет закладывать меньший запас несущей способности при подготовке фундамента. Но и по стоимости керамический кирпич менее привлекателен, чем силикатный.

Клинкерный кирпич.

Клинкер – особого сорта тугоплавкая пластичная глина. Температуры обжига такого материала может равняться 1600 градусам, что придаёт клинкерному кирпичу повышенную морозостойкость и долговечность. А по прочности, он превосходит керамику вдвое! Дом получается поистине вечным, стены – с хорошей несущей способностью.

К тому же, у клинкера вдвое меньше коэффициент влагопоглощения, что не только бережет стены дома от преждевременного разрушения, но и защищает его обителей от повышенного уровня влажности в помещении, затхлости и образования нежелательной микрофлоры. Как и керамический, клинкерный кирпич экологичен, огнестоек, хорошо защищает от холода и шума. Он еще лучше противостоит морозам, так как рассчитан на вдовое большее количество циклов заморозки-размораживания, а также ему не страшен солнечный зной.

Наконец, у клинкерного кирпича очень широкая палитра цветовых тонов, что позволяет сделать дом индивидуальным. К сожалению, при обжиге клинкера очень трудно предсказать будущую геометрию кирпича и конкретный оттенок. Поэтому рекомендуется возводить стены, применяя материал одновременно из нескольких поддонов – так можно избежать случайной выкладки пятен или полос, более светлых или более тёмных по тону, чем остальная кладка.

А еще он существенно дороже и силикатного, и керамического кирпича.

Кирпич облицовочный каталог >>

Какой кирпич лучше: силикатный или керамический? | Кирпич СИЛИТ

Если вы столкнулись с выбором кладочного материала, и не знаете какой купить кирпич — керамический или силикатный, то на помощь обязательно должны прийти наши полезные советы! В этой статье мы сравним силикатный кирпич и его керамический аналог, а также объясним кладка кирпича из какого материала будет для вас наиболее приемлема.

Начнём со всем известных азов, и расскажем, как получают тот или иной вид кирпича. Керамический кирпич получают, обжигая глину при высоких температурах. Для производства силикатного кирпича используются только известь, песок и вода, что положительно отражается на стоимости — она радует глаз и не наносит значительный ущерб вашему бюджету.

Если сравнивать технические характеристики материала, то можно прийти к следующим выводам, ориентируясь на главные потребительские качества:

— ПРОЧНОСТЬ —

Силикатный кирпич — изделие, которому всегда присваивается наиболее высокие класс прочности. Что касается кирпича керамического, то он также может выпускаться с высоким классом прочности, но это неумолимо будет вести к его удорожанию.

— ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ —

Если обратиться к справочным данным, то выяснится, что теплопроводность кладки из силикатного кирпича составляет 0,7 Вт/м*К, а величина данного параметра у кладки из его керамического аналога — 0,9 Вт/м*К. Это говорит о том, что силикатный кирпич дольше сохраняет тепло, поэтому используется для отделочных работ фасадов зданий, благодаря лучшему обеспечению теплоизолирующих характеристик.

— ПЛОТНОСТЬ, ВЕС, МОРОЗОСТОЙКОСТЬ, ВЛАГОПОГЛОЩЕНИЕ —

По этим параметрам оба изделия имеют практически одинаковые значения. Однако, следует заметить, что благодаря пористой кристаллической решётке силикатный кирпич легче отдаёт влагу, чем его керамический собрат, слоистая структура которого наоборот, влагу задерживает.

— ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ —

По данным исследований и проведённых испытаний, доказанным фактом является лучшая звукоизоляция силикатного кирпича по соотношению с его глиняным собратом. Да, у обоих видов изделий она составляет порядка 50 Дб, но всё равно, незначительная разница в пользу силикатного материала присутствует.

— «РАДИОАКТИВНОСТЬ» —

Интересное потребительское качество, которое тем не менее, может определить ваше отношение к тому или иному материалу. Также доказанный факт: удельная эффективная активность естественных радионуклидов Аэфф составляет у силикатного кирпича — 40 Бк/кг, а у кирпича керамического — порядка 150 Бк/кг. Напомним, что норма составляет 370 Бк/кг, а значит оба вида изделия отвечают нормам радиационной безопасности, но цифры говорят сами за себя.

— СТОИМОСТЬ —

Говоря о таком качестве, как ценовая политика в отношении кирпича, можно смело выходить на ринг и объявлять победителя до боя! Сравнительно низкая стоимость силикатного кирпича по отношению к керамическому связана с более низкими энерго- и трудозатратами при его создании, и более низкой стоимостью сырья. В итоге стоимость силикатного кирпича на 30-40% ниже, чем керамического.

Мы надеемся, что помогли вам разобраться в потребительских качествах кладочных материалов и готовы ответить на любые вопросы! Оставляйте комментарии, подписывайтесь на канал и обязательно заходите в наши социальные сети — ещё больше интересной и полезной информации мы публикуем там!

Силикатный или керамический кирпич — что лучше? Характеристики, размеры, виды, использование, советы мастеров

Согласно старинной русской пословице, настоящий мужчина все-таки должен построить дом. А актуальность самостоятельной закладки камня в основу семейного гнезда растет с каждым годом. Многие семейные пары отказываются от суеты мегаполисов и стремятся к истокам. Запускаются механизмы процесса рурализации, когда численность сельского населения увеличивается за счет переезда городских жителей. Становится модным проживать в нескольких местах.

Так, некоторые семьи проводят рабочую неделю в городе, а на выходных уезжают в глубинку. Еще 30 лет назад мечты о единении с природой воплощались в покупке дачи, где в лучшем случае стояла деревянная хибара или неотапливаемая постройка. В настоящее время задачей большинства семей стало строительство прочного дома в несколько этажей для постоянного проживания за городом.

Из чего строить дом?

Подобрать правильный материал для стройки непросто. Ведь многообразие вводит в ступор даже самых уверенных мужчин. Однако лидирующие позиции навсегда отданы кирпичу. Силикатный или керамический, пустотелый или полнотелый, белый или красный – это лишь неполный перечень возможных вариантов. Чтобы найти лучший кирпич, подходящий для конкретного строения, нужно знать основные характеристики материала.

Параметры выбора

Дом должен быть прочным и комфортным для проживания, а его строительство — логичным и рациональным. Поэтому важно понять, каких качеств от будущего строения ждет собственник. Осознание характеристик дома на предварительном этапе поможет определиться, какой кирпич лучше, силикатный или керамический в каждом конкретном случае.

С технической точки зрения различают следующие параметры такого строительного материала:

  • габаритные размеры;
  • состав;
  • вид;
  • масса;
  • плотность;
  • прочность;
  • теплопроводность;
  • морозостойкость;
  • теплостойкость;
  • влагопоглощение;
  • звукоизоляция;
  • паропроницаемость.

Существует еще два показателя, которые сложно отнести к техническим. Их скорее относят к дизайнерским решениям: цвет и экологическая чистота материала.

Размеры

Это единственный параметр, который не определяется только видом изделия. В зависимости от габаритов силикатный или керамический кирпич делят на:

  • одинарный: 250 х 120 х 65 мм;
  • полуторный: 250 х 120 х 88 мм;
  • двойной: 250 х 120 х 138 мм;
  • узкий: 250 х 60 х 65 мм;
  • тонкий: 250 х 22 х 65 мм;
  • евро: 250 х 85 х 65 мм;
  • модульный: 280 х 130 х 80 мм.

Наиболее распространено в России строительство из одинарного и полуторного кирпича. Мастера строительной отрасли при выборе того или иного размера отталкиваются от проектной толщины стен. Для одноэтажных домов рекомендуется взять за основу толщину в 250 мм и выбрать кладку в один одинарный кирпич. Для строений в несколько этажей толщину лучше увеличить на 100-150 мм и использовать полуторный, выкладывая стены в два или в два с половиной кирпича.

С точки зрения финансовых затрат выгоднее всего приобретать двойной. Одинарный силикатный или керамический кирпич увеличит затраты в постройке дома примерно на 20%.

Состав

Основой керамического кирпича является глина, а силикатного – песок и известь.

Процесс производства готового продукта из глины включает 5 этапов: добыча сырья, подготовка к формовке, непосредственно формование, сушка и обжиг. В целях повышения качественных показателей к основному компоненту вводят регулирующие добавки в виде золы, песка, угля, торфа и специальные добавки для регулирования обжига и нужного окрашивания.

Отличие силикатного кирпича от керамического наблюдается не только в компонентном составе, но и в форме производства. Смесь исходных веществ после смачивания водой превращается в пластичную массу, из которой формируются заготовки. Сырой кирпич подвергается обработке горячим паром под давлением в 12 атмосфер. Для улучшения качества конечного продукта в массу также могут добавляться красители и вспомогательные компоненты.

Разновидность кирпича и масса

Существует классификационное разделение стройматериала на пустотелый и полнотелый. Причем в обоих случаях допускаются внутренние пустоты. Если процент пустот составляет 13 и более, то кирпич относят к пустотелым, в противном случае стройматериал называют полнотелым.

По функциональному назначению также подразделяется на два вида. Используемый для облицовки силикатный или керамический кирпич называют лицевым, а для возведения фундамента и стен называют рабочим или рядовым. Последний вид на 20% дешевле облицовочного. Поэтому применение такого строительного материала значительно сокращает затраты на строительство. Однако внешний вид рабочего кирпича требует оштукатуривания стен строения. Экономически выгодным считается выполнить кладку всех стен здания из рабочего кирпича, а снаружи выложить один ряд лицевого.

Одинарный керамический полнотелый рабочий кирпич весит от 3,3 до 3,5 кг. Вес силикатного того же разряда может достигать 3,7 кг.

Кирпич отличного внешнего вида с хорошими характеристиками, которому чаще других отдают предпочтение для облицовки – это полуторный лицевой пустотелый с массой до 4,2 кг.

Одинарный пустотелый керамический или силикатный кирпич также нередко используется для облицовки и имеет вес от 1,6 до 2,5 кг.

Масса керамического полуторного варьируется от 2,7 до 4,3 кг в зависимости от наличия или отсутствия пустот. Вес силикатного того же разряда составляет от 4,2 до 5 кг.

Плотность

Этот параметр оказывает влияние не только на массу кирпича, но и на его теплопроводность и характеризует количеством килограмм готовой продукции на единицу объема (кг/м3).

Максимальный показатель плотности силикатного или керамического кирпича составляет:

  • полнотелого — от 1800 до 2000;
  • пустотелого – от 1100 до 1600.

Значение плотности кардинальным образом влияет на прочность, водопоглощение и теплопроводность. Так, из полнотелых представителей рекомендуют возводить несущие стены многоэтажек, колонны и печи. Для щелевого варианта допустимо строительство зданий малой этажности, включая кладку несущих конструкций с невысокой нагрузкой.

Прочность

При строительстве одноэтажного дома нет необходимости выяснять прочность силикатного и керамического кирпича. Какой лучше в этом случае, не имеет принципиального значения. И тот, и другой выдержит массу стропильной системы и кровли.

Тем не менее любой готовый кирпич имеет марку, которая характеризует его прочность. Марка зависит от исходных компонентов и способа изготовления и обозначает допустимую нагрузку на 1 квадратный сантиметр площади. Если керамический кирпич характеризуется маркой от М-50 до М-300, то для силикатного обозначены пределы от М-75 до М-250.

Для несущих конструкций малоэтажного и частного строительства достаточно, чтобы стройматериал имел прочность М-100 или М-150. В кладке перегородок и хозяйственных построек позволительно использовать М-50. Для цоколя и фундамента высотных зданий лучше выбирать М-300, а для стен многоэтажек предпочтительна марка М-200.

Теплопроводность

Чтобы понять, какой стройматериал подойдет для конкретного здания, нужно провести сравнение силикатного и керамического кирпича по способности проводить энергию тепла. Этот показатель называют теплопроводностью. Для силикатного пустотелого кирпича расчетный коэффициент теплопроводности может достигать 0,4 Вт/м*град. У керамического пустотелого этот показатель немного ниже и составляет 0,34 Вт/м*град. Параметр теплопроводности полнотелого материала любого вида увеличивается вдвое по сравнению с пустотелым кирпичом того же вида.

Чтобы не замерзнуть зимой и сохранить прохладу в жаркий период, выбирать материал постройки необходимо с учетом коэффициента теплопроводности. Его допустимое значение зависит от климатических условий и рассчитывается для каждого региона отдельно.

Морозостойкость

Еще один показатель, оптимальное значение которого определяется климатом. Морозостойкость материала обозначает его устойчивость перед низкими температурами. Известно, что к рабочему кирпичу строгих требований по морозостойкости не существует, поскольку несущие стены обычно недоступны к промерзанию.

Для облицовки желательно выбирать стройматериал с показателем F-35 и выше. Если скачки температур не превышают 40 градусов, возможна покупка кирпича с F-30. Нужно обязательно учитывать, что стоимость кирпича будет повышаться пропорционально показателям морозостойкости и теплопроводности. Поэтому экономически выгодно приобретать изделия с показателями по нижней границе, а при строительстве дополнительно утеплить строение и провести гидроизоляцию.

Теплостойкость

Поскольку кирпич относится к категории несгораемых материалов, его теплостойкость не имеет принципиального значения при строительстве дома любой этажности. Что лучше, керамический или силикатный кирпич, становится определяющим при кладке печного отопления.

И важную роль здесь играет не столько состав строительного материала, сколько процентное соотношение пустот. Для кладки печи специалисты рекомендуют полнотелый керамический одинарный, реже полуторный. Силикатный кирпич возможен лишь для облицовки дымоходов.

Влагопоглощение

Этот показатель является определяющим при облицовке и выкладке фундамента. Разница между силикатным и керамическим кирпичом огромна. Так, у силикатных изделий параметр водопоглощения составляет около 15%, в то время как среднестатистическая керамика характеризуется показателем 10%. Самый низкий процент влагопоглощения имеет лицевой кирпич. Поскольку он активно взаимодействует с внешней средой, то к нему предъявляются наиболее высокие требования. Допустимый параметр влагопоглощения облицовочного должен составлять 6-8%. Иначе внешний вид строения через несколько лет будет слегка напоминать руины, а посыпавшийся кирпич испортит придомовую территорию.

Звукоизоляция

Силикатный кирпич незначительно лидирует в плане звукоизоляции. Превышение показателя колеблется в пределах 5-7 дБ. Тем не менее внутренние перегородки в половину силикатного кирпича сэкономят средства, время и обеспечат лучшую звукоизоляцию, чем кладка из керамики. В местах скопления влаги, а именно в душевой и ванной комнате силикат не рекомендуется из-за высокого коэффициента влагопоглощения. В этом случае экономия не только не оправдана, но и весьма сомнительна.

Паропроницаемость

Новички, осуществляющие строительство семейного гнезда своими руками, находятся в поиске нужного кирпича довольно продолжительное время. Они с особым рвением ищут правильный экземпляр, изучая технические характеристики материала. Важным для грамотного начала стройки является и мнение специалистов, зачастую отражающее, чем силикатный кирпич отличается от керамического.

Особенным привередам приходится вникать в самую суть, доходя до изучения такого показателя, как паропроницаемость. У керамического кирпича параметр, позволяющий материалу дышать, в 3 раза выше силикатного собрата. Если собственник все-таки отдает предпочтение силикатному стройматериалу, то существует необходимость создавать в кладке дополнительный воздушный зазоров.

Дизайнерское решение

Основным преимуществом керамического кирпича перед силикатным с уверенностью можно назвать цветовую гамму. Существует множество пигментов, способных при взаимодействии с глиной менять окраску стройматериала, чего нельзя сказать об извести. Также поверхность керамического изделия может быть ребристой или волнистой. Силикатный кирпич выпускают только с гладкой поверхностью.

Отпускная цена керамики выше силиката, поскольку его производство связано с более высокими энерго- и трудозатратами. Керамический кирпич может похвастаться широким ассортиментом, а силикатный — хорошей звукоизоляцией.

К недостаткам керамики относят появление солей на поверхности, что слегка портит внешний вид строения, а минусом силикатного считается его высокая теплопроводность.

Опытные строители рекомендуют выбирать кирпич в зависимости от климатических условий и этажности здания. Следует помнить, что тотальная экономия может привести к негативным последствиям и даже к разрушению строения.

что лучше. Как правильно выбрать материал для дома

Несмотря на то, что блоки Porotherm на российском строительном рынке появились более десяти лет назад, дискуссии на тему кирпич или керамический блок что лучше, не утихают и сегодня. Чтобы разобраться в этом вопросе, следует начать с того, что споры о том, какой стеновой материал лучше, в общем виде вообще бессмысленны. Для каждого объекта какой-либо стеновой материал будем самым лучшим, а другой проигрывать по некоторым техническим характеристикам.

Строя дачный домик вполне естественно выбрать для стен брус или оцилиндрованное бревно, но при строительстве городской многоэтажки использовать этот материал будет естественно невозможно. Поэтому сравнивать лучше кирпич или теплая керамика можно только в определенных пределах.

Сравнение кирпича и керамических блоков по техническим показателям

Одной из основных технических характеристик, учитываемых в проектировании и строительстве зданий, является прочность материала. По керамическим блокам Porotherm класс прочности составляет от М100 до М150, то есть каждый квадратный сантиметр изделии способен выдержать нагрузку в 100/150 кгс. У кирпича разбег прочности по маркам больше от М75 до М300, соответственно и больше возможностей подобрать оптимально подходящее к определенным условиям изделие.

Для многоэтажного строительства требования к материалам для несущих конструкций по классу прочности высокие, поэтому выбор конечно должен быть сделан в пользу кирпича. Для коттеджного домостроения, когда количество этажей более 3-х практически не бывает, большой класс прочности считается избыточным, и блоков марки М125 вполне достаточно. Но сегодня строительство домов из керамических блоков переживает бум именно в загородных коттеджных поселках, за счет чего материал и получил такую популярность.

Вторая характеристика, по которой споры кирпич или керамический блок, что лучше ведутся самые жаркие, это теплопроводность материала. Для силикатного кирпича он равен 0,81, а для керамического кирпича 0,35-0,41, для поризованных блоков всего 0,143. Чем меньше этот коэффициент, тем соответственно меньше тепла за единицу времени утекает из помещения. Поэтому все утверждения, что в домах со стенами из керамики будет холодно совершенно беспочвенны.

По такому показателю, как морозостойкость, оба материала практически одинаковы и подходят для строительства во всех российских климатических зонах.

Еще одна немаловажная характеристика водопоглощение. При стандартном коэффициенте от 6 до 13%, у керамических блоков она может достигать величины 18-19%. Это не критично и говорит лишь о том, что при строительстве в местности с повышенной влажностью и наличием большого количества грунтовых вод потребуется хорошая система водоотведения.

Сравнение можно продолжать и оно будет идти с таким же переменным успехом. То есть в каком-то показателе будет выигрывать кирпичная кладка, а в другом керамические блоки.

Плюсы и минусы стеновых материалов

Для того, чтобы не навязывать вам выбор которого-то из сравниваемых материалов, просто перечислим преимущества и недостатки каждого из них, а выбор предоставим вам.

Преимущества

Керамические блоки Кирпич
Малый вес материала, позволяющий снизить нагрузку на фундамент и уменьшить его габаритные размеры Высокий класс материала по прочности (до М300) позволяет использовать его при строительстве любых зданий и сооружений
Быстрота кладки, сокращающая время возведения стен в 3 раза Хорошо удерживает тепло в течении длительного времени за счет способности аккумулировать его в самом материале
Уменьшение количества кладочного раствора на 30% за счет меньшего кол-ва блоков в кладке и его отсутствия в вертикальных пазово-гребневых швах Производится в нескольких вариантах: кладочный, лицевой и т.д.. Поэтому дополнительная отделка фасада не требуется
Большие габаритные размеры позволяют избежать многослойности кладки, для стены толщиной 510мм достаточно 1 блока Небольшие габаритные размеры позволяют выполнять фигурную, в том числе и арочную кладку
Наличие пор и пустот в тебе блока улучшает звукоизоляционные свойства Сочетается со всеми видами строительных материалов

 

Недостатки

Керамические блоки Кирпич
Для обработки материала (резки) при подгонке размеров требуются специальные инструменты Большой удельный вес материала создает большую весовую нагрузку от стен. Требуется устройство мощного фундамента
Трудности при эксплуатации, связанные с необходимостью высверливания отверстий. Создают их именно пористость материала и наличие пустот в теле блока Трудоемкость кладки, увеличивающая сроки строительства
Большой показатель водопоглощения, требуется дополнительная защита при повышенной влажности Большое количество кладочных швов, служащих «мостиками холода» и требующих большого количества кладочного раствора
Ограничения по этажности здания за счет класса прочности не более М150 Перед отделочными работами требуется выравнивание поверхности стен

 

Надеемся, что приведенные выше сравнения помогут вам ответить на вопрос кирпич или керамические блоки что лучше. Но все технические характеристики керамики действительны только для заводских блоков Porotherm. Если приобретаются под видом теплой керамики блоки кустарного производства, то о их настоящих характеристиках можно только догадываться. Часто даже габаритные размеры, которые в настоящих блоках точны до миллиметра, в керамике несертифицированных производителей очень далеки от идеала. Поэтому главный вывод: если блоки настоящий Porotherm, то для строительства загородного дома их выбирать стоит.

Отличие керамического кирпича от силикатного: применение

Принимая решение в пользу того или иного материала для строительства, рекомендуется внимательно изучить его характеристики. Отличие керамического кирпича от силикатного станет очевидным уже при рассмотрении одного лишь внешнего вида. Один экземпляр, как правило, имеет безупречно ровные края и углы, гладкую поверхность, а другой — шероховат, иногда сколот и неровен. Однозначно сказать, что этот кирпич самый лучший и универсальный, а тот — плохой, будет неверно.

Характеристики видов

Керамический кирпич

Экологически чистое изделие, которое изготовлено из смесей глин методом обжига. В первую очередь рекомендуется обратить внимание на пористость поверхности. Для получения таких пор в глину добавляют легко выгорающие элементы: опилки, уголь, торф. Максимальный показатель у кирпича для облицовки —14%, а минимальный у клинкерного — 5%. Пористость глиняного кирпича напрямую влияет на основные характеристики изделия:

  • Морозостойкость. Керамический экземпляр не пострадает, пройдя от 15 до 100 циклов «разморозка-заморозка». При этом он должен быть пропитан водой и выдерживать диапазон температур от +20 °С до -20 °C.
  • Прочность. Изделие может выдерживать нагрузки до 250 кг на площадь в 1 кв. см.
  • Теплопроводность от 0,35 до 0,56 Вт/ (м*К).
  • Огнестойкость до 400 °C.

Кирпич бывает полнотелый и щелевой, содержащий до 45% отверстий. Последний отличается более высокими теплоизолирующими свойствами, и это позволяет уменьшить толщину стен без потери прочности.

Вернуться к оглавлению

Силикатный кирпич

Силикатный материал изготавливается методом автоклавирования.

Такой строительный материал изготавливают в автоклаве из 90—93% кварцевого песка и 7—10% извести, а также специальных присадок в небольшом количестве. Технологический процесс позволяет добавлять в смеси красящий пигмент, а следовательно, выпускать кирпичи разнообразной цветовой гаммы. Будучи изготовленным на 90% из песка, такое изделие хорошо впитывает влагу и, как следствие, имеет низкий показатель морозостойкости. Максимально возможное количество циклов «заморозки-разморозки» — 50.

Высокая плотность — 1500 г/м3 и выше, наделяет силикатный кирпич хорошими звукоизолирующими свойствами. Однако этот же показатель существенно увеличивает вес кладки, особенно при применении полнотелых изделий, из-за чего требует более крепкого фундамента. Коэффициент теплопроводности составляет 0,7 Вт/ (м*К), а это сравнительно высокий показатель, указывающий на то, что тепло из здания уходит быстрее. Кирпич прочный, например, марка М300 способна выдерживает нагрузку в 300 кг на 1 кв. см, но не рекомендуется применять его для фундамента без покрытия пароизоляционным материалом, поскольку он имеет слабую водостойкость.

Вернуться к оглавлению

Отличие керамического и силикатного кирпича

Любой кирпич — долговечный материал при правильном его использовании. Разница двух видов очевидна, каждый имеет свои сильные и слабые стороны. А иногда кажущаяся слабость для исполнения одних задач, станет сильным аргументом для других. Например, глиняный кирпич не содержит извести, которая предотвращает развитие плесени, а в силикатном она есть. В таблице приведены основные показатели, на которые ориентируется потребитель при выборе строительного материала.

ХарактеристикаКерамическийСиликатный
Внешний видНаличие нестандартных размеров и формСтандартный
Наличие сколов, потертостей, искривленийОбразцовый
Цветовая гаммаЗависит от вида глины и обжига (от светло-желтого до темно-коричневого)Широкая, есть возможность добавки красящего пигмента
Морозостойкость (буква «F» в маркировке)10050
Прочность (буква «М» в маркировке)250300
ВлагопоглощениеНизкоеВысокое
ТеплопроводностьНизкаяВысокая и возрастает при напитывании водой
ЗвукоизоляцияСредняяВысокая
Технология производстваОбжигСжатие паром и высоким давлением в автоклаве
СырьеГлинаПесок и известь
Вернуться к оглавлению

Сфера применения

Керамический материал хорошо подходит для постройки коробки дома.

Благодаря хорошей звукоизоляции, силикатный кирпич рекомендуется использовать для возведения межкомнатных стен и перегородок. А вот строить саму коробку дома предпочтительнее из керамического. Он морозостойкий, лучше удерживает тепло внутри дома и хуже впитывает влагу. К тому же керамический кирпич легче силикатного, следовательно нагрузка на фундамент будет не такая сильная. Большое разнообразие форм и фактур делают его удобным и универсальным материалом для отделочных работ и создания сложных форм.

Однако более низкая цена и разнообразие цветовых решений ставят и силикатный кирпич в один конкурентный ряд с керамикой при выборе строительного материала для возведения внешних стен. Но следует помнить, чтобы такое строение прослужило дольше, рекомендуется покрыть кладку влагоотталкивающими смесями либо обложить дом облицовочным материалом. Видимые различия этих двух видов позволяют оптимизировать процесс строительства и снизить себестоимость без потери качества.

Преимущества силикатного кирпича перед керамическим

Преимущества силикатного кирпича перед керамическим

Вопрос о том, какой кирпич лучше, керамический или силикатный, существовал давно, и, в 60-х – 70-х годах прошлого столетия многие строители отвечали – керамический, и чаще всего были правы. Однако, силикатный кирпич относительно новый материал, его массовое производство началось в 30-х годах ХХ века, тогда как керамический кирпич существовал еще до нашей эры. Если технология керамического кирпича уже давно достигла своего пика, то технология силикатного кирпича развивается и по сей день, и за последние 20 лет совершила огромный скачок в отношении качества.

Самое время, снова задать вечный вопрос: «какой кирпич лучше,……………………………..


Преимущества силикатного кирпича перед керамическим

 

Вопрос о том, какой кирпич лучше, керамический или силикатный, существовал давно, и, в 60-х – 70-х годах прошлого столетия многие строители отвечали – керамический, и чаще всего были правы. Однако, силикатный кирпич относительно новый материал, его массовое производство началось в 30-х годах ХХ века, тогда как керамический кирпич существовал еще до нашей эры. Если технология керамического кирпича уже давно достигла своего пика, то технология силикатного кирпича развивается и по сей день, и за последние 20 лет совершила огромный скачок в отношении качества.

Самое время, снова задать вечный вопрос: «какой кирпич лучше, керамический или силикатный?». Многие до сих пор ответят – керамический, хотя никаких аргументов в его пользу привести не смогут. Некоторые отвечают, что силикатный кирпич не водостойкий, и, это самое первое и главное заблуждение.

1)    Что же касается водостойкости?

Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения (Kр) – это отношение прочности материала при сжатии в водонасыщенном состоянии к прочности при сжатии в сухом состоянии. Т.е., он показывает, на сколько материал снижает свою прочность в водонасыщенном состоянии. Если Kр более 0,8 материал относится к категории водостойкого. Практически все материалы во влажном состоянии имеют прочность ниже, чем прочность в сухом состоянии. Для водостойких материалов это связано ни с тем, что в них что то растворяется или вымывается, а с расклинивающим действием воды. Вода, проникая в материал, как бы раздвигает частицы и ослабляет связи между ними. Высыхая, водостойкий материал восстанавливает свою первоначальную прочность. Коэффициент размягчения керамического кирпича находится в пределах от 0,83 до 0,9%, коэффициент размягчения силикатно кирпича так же составляет 0,83-0,9%. Какой коэффициент размягчения будет иметь конкретный кирпич зависит не от того керамический он или силикатный, а от качества конкретного производителя. Силикатный кирпич производства ООО «ВЗКГ» имеет коэффициент размягчения не ниже 0,89.

2)                Следующий псевдо аргумент – высокое водопоглощение силикатного кирпича. Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с водой, показывает какое количество воды, в % от массы материала, он впитает при погружении в воду. Тут тоже самое, что и с водостойкостью, все зависит от конкретного производителя. Керамический кирпич, в зависимости от его качества, может иметь водопоглощение от 8 до 30%, силикатный, как правило, от 14 до 20%. Водопоглощение силикатного кирпича нашего производства составляет 14-16%.

3)                В морозостойкости преимущество у силикатного кирпича. Керамический кирпич получают путем обжига глины, при обжиге образуется некоторое количество расплава, которое охлаждаясь, дает стекловидную фазу. Стекловидная фаза придает хрупкость керамическому кирпичу, при замерзании воды в кирпиче, она увеличивается в объеме, создает давление изнутри, что приводит к появлению трещин. Силикатный кирпич не содержит стекловидной фазы, поэтому и менее хрупок, по этой же причине у силикатного кирпича выше прочность при изгибе, а значит выше трещиностойкость в кладке при осадке грунта. Структура силикатного кирпича имеет развитую мелкопористую структуру. Очень мелкие поры водой не заполняются, но они сообщаются с более крупными. Вода, замерзая в более крупных порах, отжимается в мелкие, тем самым снижая избыточное давление, поэтому, при правильно сформированной структуре силикатного кирпича он может иметь достаточно высокую морозостойкость. Морозостойкость силикатного кирпича ООО «ВЗКГ» составляет 75-100 циклов.

4)                Вес кирпича. Действительно, керамический кирпич, как правило, немного легче силикатного. Разница в весе составляет от 5 до 10% (200-400 гр). Но, это разница на момент отгрузки, в кладке вес кирпича выравнивается. Дело в том, что керамический кирпич обжигается при высокой температуре и из печи он выходит абсолютно сухим. А силикатный кирпич обрабатывается паром в автоклавах, и из автоклава от выходит с остаточной влажностью 7-8%. После нахождения кирпича в естественных условиях некоторое время их влажность выравнивается до так называемой равновесной (1-2%), т.е. вес керамического кирпича увеличивается на 30-50 гр., а силикатного снижается на 200-250 гр. В итоге, разница в весе самого кирпича не более 100 гр.

Но, это относится к весу самого кирпича, а не весу кладки. Керамический кирпич, в отличие от силикатного, имеет сквозные пустоты. При кладке в эти пустоты попадает кладочный раствор. При пустотности керамического кирпича 39%, и, даже 30% заполнении пустот, масса раствора попавшего в пустоты составит – 500-600 гр. В итоге плотность кладки из керамического кирпича будет выше, чем у силикатного.

5)                Раствор, попадающий в пустоты керамического кирпича при кладке, влечет за собой еще несколько негативных моментов:

— увеличивается теплопроводность кладки;

— кладочный раствор содержит в составе большое количество воды, замерзая, она создает значительное давление на достаточно тонкую наружную стенку лицевого керамического кирпича, в результате чего она разрушается.

В итоге, из всех как бы положительных сторон керамического кирпича, при более близком рассмотрении не остается ни одной. Зато есть серьезный недостаток, который испортил не один фасад – наличие высолов (белесые пятна) и других вымываемых на поверхность соединений (зеленые и другие разводы).

Из положительных сторон силикатного кирпича можно отметить:

— более низкая стоимость;

— широкая цветовая гамма;

— отсутствие высолов;

— не сквозная пустотность и более толстая передняя стенка кирпича не приводит к разрушению лицевой кладки;

— а для кирпича производства ООО «ВЗКГ» еще и очень высокая прочность и морозостойкость.

Silica Brick — обзор

6.8.2 Высокотемпературная карбонизация (HTC)

Высокотемпературная карбонизация осуществляется при температуре от 900 до 1200 ° C. Основная цель этого процесса — получение твердого некреативного кокса, пригодного для использования в металлургии. Более конкретно, кокс, образующийся при 900 ° C, подходит для литейного производства, в то время как доменный кокс производится при температуре от 950 до 1050 ° C. Тем не менее, при более высоких температурах 1100–1200 ° C, кокс производится методом Beehive Coke Oven и используется для некоторых специальных применений.Таблица 6.12 ниже показывает ISI-спецификацию кокса, полученного методом HTC.

Таблица 6.12. Свойства кокса (спецификация ISI)

Летучие вещества 2,0%
Сера в коксе 0,70% (максимум)
Фосфор в коксе 0,30% (максимум)
Пористость 35 — 48%
Micum-index на 40 мм 75%
Micum-index менее 10 мм 14% (максимум)
Индекс растрескивания на 38 мм 85 % (максимум)
Индекс разрушения на 12.5 мм 97 (минимум)
Коэффициент устойчивости зоны на 1 дюйм 40 минимум

На практике угли разных сортов смешивают вместе, чтобы получить кокс с указанными выше характеристиками. Это требует знания характеристик коксования различных углей. Обычно коксовые свойства угля ухудшаются при хранении, и, если не будут приняты адекватные меры для предотвращения окисления, кокс, образующийся в процессе HTC, окажется более низкого качества.

Дилатометрические исследования в постпластической зоне выявили наличие двух пиков скорости сокращений, связанных с первичными и вторичными факторами образования трещин. Основная сила образования трещин имеет тенденцию контролировать размер кусков на выходе из коксовой печи. Второе влияет на менее серьезную систему трещин, которая проявляется только тогда, когда детали, сформированные таким образом, подвергаются более сильным нагрузкам, как, например, при испытании на разрушение; отсюда соотношение между высотой первого и второго пиков на кривой скорости сжатия и размером кокса и прочностью на раздробление соответственно.Ни коксовая мелочь, ни антрацит не демонстрируют сжатия в области первого пика сжатия, в то время как при температуре второго пика или около нее антрацит не сжимается. Если указанное выше соотношение верно, то добавление антрацита или мелочи к коксующемуся углю должно уменьшить первый пик и увеличить средний размер кокса, полученного из такой смеси. Точно так же уменьшение второго пика за счет добавления мелочи должно привести к улучшению индекса раздробленности кокса. Однако антрацит, который не может повлиять на второй пик в такой же степени, должен иметь заметный эффект.Все эти постулаты проверены экспериментально. Кроме того, было показано, что кальцинирование антрацита и снижение содержания в нем летучих веществ постепенно снижает его второй пик скорости сжатия. Сравнение кокса, полученного без каких-либо добавок, с необработанным антрацитом и кальцинированным антрацитом, показало, что необработанный антрацит влиял только на средний размер, тогда как кальцинированный антрацит увеличивал средний размер в большей степени и улучшал ударопрочность, таким образом подтверждая предполагаемую взаимосвязь.Однако количество ветерка и антрацита, которые могут быть включены в смесь, может быть ограничено их влиянием на стойкость к истиранию; оба вызывают ухудшение после определенных уровней добавления в зависимости от сортировки. В случае высоколетучих углей более жидкие паровые угли с низким содержанием летучих веществ могут помочь компенсировать это, и там, где необходим контроль размера, прочности и сопротивления истиранию, эти паровые угли выполняют важную функцию. Размер модификатора коксования важен, и обычно он тонко измельчается.Крупные инертные частицы неправильной формы создают напряжения и распространяют трещины, поскольку полукокс сжимается вокруг них, ослабляя коксовый продукт и снижая его сопротивление истиранию, что ухудшает его свойства, а не улучшает его свойства.

Исследование пилотной установки HTC, проведенное Дасгуптой и др. (CFRI, Дханбад), выявило критические конструктивные и эксплуатационные параметры. На рисунках 6.48 и 6.49 показан вид этой пилотной установки, а на рис. 6.50 показана схема извлечения побочных продуктов. На этом заводе батарея печей состоит из трех печей по 14 дюймов., Средней шириной 16 дюймов и 18 дюймов, высотой 4 фута и длиной 9 футов. Печи построены из чистого кварцевого кирпича и имеют производительность 980, 1100 и 1180 кг угля на загрузку. Печи по-прежнему представляют собой составные регенеративные печи с обычным газовым обогревом, и каждая печь снабжена 8 нагревательными трубками, 4 на подъемнике и 4 на стороне кокса, а также 2 самонастраивающимися дверцами, 2 загрузочными отверстиями и 1 подъемной трубой (для выхода газообразные продукты). Каждая нагревательная стенка снабжена камерой регенератора, состоящей из двух частей, для облегчения нагрева как газа, так и воздуха в случае сжигания обедненного газа.В основном работает механизм реверсирования отопительного газа, реверсирование выполняется каждые 30 мин. Отходящие газы из регенераторов попадают в обозначенный ниже дымоход отработанных газов через камеры для отработанного тепла и выводятся в атмосферу. Ежедневная производительность аккумулятора в сухом виде составляет около 3500 кг при подзарядке и 3850 кг при штамповке с температурой дымохода. 1250 ° С. Время карбонизации для 14, 16 и 18 дюймовых печей составляет примерно 14, 17 и 19 часов соответственно. Плунжерный вагон с электрическим приводом, снабженный дверным экстрактором, выталкивает заряды из печей к коксовой пристани, выложенной кирпичом, через направляющую для кокса.Раскаленный кокс гасят водой из шланга. Тарана также снабжена нивелиром и устройством для штамповки или сжатия заряда. Штампованный заряд вводится в печь сбоку. Кокс с причала может быть доставлен в систему грохочения кокса для разделения на фракции размером +38 мм, 40–13 мм и 18–13 мм, или может быть просеян вручную до более крупных размеров от 6 до 0,5 дюйма. , как обычно.

6.48. Вид на пилотную батарею со стороны толкателя.

6.49. Завод побочных продуктов.

6.50. Технологическая схема участка побочных продуктов опытной установки высокотемпературной карбонизации.

Газообразные продукты карбонизации проходят через подъемную трубу из чугуна и магистраль грязных газов (4-дюймовая труба) в первичные охладители (вертикальные трубчатые конденсаторы диаметром 400 мм, высотой 600 мм и 30 м поверхности охлаждения для каждого, с циркуляция материала внутри трубок) по одному на каждую печь, для конденсации смолы и щелока в газах.Выхлопные газы из первичных охладителей смешиваются и проходят через обычный электростатический очиститель для удаления смолистого тумана, все еще остающегося в газе. В съемнике прикладывается напряжение порядка 30 000–40 000 В. Затем газы всасываются вытяжным устройством с радиальным потоком (также имеется один резервный), который подает около 250 мм водяного столба в конечный охладитель (вертикальный трубчатый конденсатор, диаметром 4000 мм, высотой 5000 мм и поверхностью охлаждения 25 м 2 ), когда газы проходят через аммиачный скруббер с диаметром 1 дюйм.берл-седла в двух секциях; вода распыляется сверху со скоростью 25 галлонов / ч (диаметр 400 мм, высота 10000 мм, площадь поверхности 260 м 2 ).

NH 3 и часть H 2 S, содержащиеся в газе, абсорбируются водой, и эта вода из скруббера уходит в канализацию. Наконец, газы проходят в газгольдер емкостью 150 м 3 , из которого часть газа подается обратно в печи для нагрева. Предусмотрена возможность циркуляции части газа в основной газовый поток перед эксгаустером для управления всасыванием дымососа.Конденсированная смола и щелок из газовой магистрали собираются в резервуар для улавливания смолы. Конденсат из охладителей, электроудаления и вытяжного устройства собирается в резервуар низкого уровня и перекачивается обратно в резервуар для улавливания смолы, откуда он попадает в резервуар для всасывания (диаметр 1000 мм, высота 1200 мм) и перекачивается в резервуар. декантер, в котором деготь и щелок разделяются под действием силы тяжести. Графин имеет диаметр 800 мм, высоту 6500 мм. Густая смола из нижней части собирается в цилиндрическом резервуаре для хранения, а щелок из верхней части декантера перетекает в промежуточный резервуар, где постоянный поток возвращается во всасывающий резервуар и присоединяется к основному потоку конденсата.Избыточный раствор из промежуточной емкости можно слить. Часть щелока из верхней части декантера нагревается за счет рециркуляции в конической нижней части перед перекачкой в ​​подъемные трубы для распыления. На рис. 6.51 показаны результаты карбонизации в трех печах. О ходе карбонизации свидетельствует зависимость температуры коксовой массы от времени для трех печей при температуре дымовых газов около 1250 ° C. Центр массы кокса остается при температуре около 100 ° C в течение 4, 6 и 10 часов для 14, 16 и 18 дюймов.широкие духовки.

6.51. Скорость карбонизации в трех печах.

Более или менее такая же практика применяется в реальной работе коксовых печей на сталелитейных заводах, но для извлечения побочных продуктов на начальной стадии используется промывное масло для извлечения «бензольной» или легкой фракции нефти (кипение 170 ° С). Эта фракция преобладает в бензоле (70%), толуоле (20%) и ксилоле (4%). и имеют коммерческое значение для извлечения этих химикатов, находящихся в высоких концентрациях на первом этапе.Промывочное масло растворяет БТК, его можно регенерировать и использовать снова. Стандартное промывочное масло — это нефтепродукты 7distilleries, фракция 230–300 ° C. Были предложены различные типы масел для извлечения бензола путем абсорбции. Таким образом, были предложены тетралин, каменноугольное масло (фракция креозота), зеленое антраценовое масло и различные нефтяные фракции, но из них только креозотовое масло и нефтяное масло получили универсальное применение. Работа в CFRI, Дханбад также привела к выбору выбранной фракции гудрона HTC и LTC для извлечения бензола.В последних исследованиях фракции дегтярного масла HTC оказались более эффективными, чем нефтяное масло, для абсорбции бензолов (90–95% газа). Характеристики масла LT-tar сравнимы с характеристиками масла HT-tar в отношении характеристик абсорбции бензола.

традиционная керамика | Британника

традиционная керамика , керамические материалы, полученные из обычного природного сырья, такого как глинистые минералы и кварцевый песок. Благодаря промышленным процессам, которые в той или иной форме практиковались на протяжении веков, из этих материалов превращаются такие знакомые продукты, как фарфоровая посуда, глиняный кирпич и плитка, промышленные абразивы и огнеупорные футеровки, а также портландцемент.В этой статье описаны основные характеристики сырья, обычно используемого в традиционной керамике, и дан обзор общих процессов, которые используются при изготовлении большинства традиционных керамических изделий. Из этого обзора читатель может перейти к более подробным статьям по отдельным видам керамических изделий, ссылки на которые приведены в конце статьи.

Традиционные керамические предметы почти так же стары, как и человечество. Естественные абразивы, несомненно, использовались для заточки примитивных деревянных и каменных инструментов, а фрагменты полезных глиняных сосудов были найдены в период неолита, примерно 10 000 лет назад.Вскоре после того, как были изготовлены первые сосуды из сырой глины, люди научились делать их более прочными, твердыми и менее проницаемыми для жидкостей путем сжигания. За этими достижениями последовали изделия из структурной глины, в том числе кирпич и черепица. Кирпичи на глиняной основе, усиленные и упрочненные волокнами, такими как солома, были одними из первых композитных материалов. Художественное использование керамики также достигло высокой степени изощренности, особенно в Китае, на Ближнем Востоке и в Америке.

С наступлением эпохи металлов около 5000 лет назад первые кузнецы использовали тугоплавкую природу обычного кварцевого песка для изготовления форм для литья металлов — практика, которая до сих пор используется в современных литейных цехах.Греки и римляне разработали цемент на известковом растворе, и римляне, в частности, использовали этот материал для строительства замечательных сооружений гражданского строительства, некоторые из которых сохранились и по сей день. Промышленная революция 18-го и 19-го веков привела к быстрым улучшениям в обработке керамики, а в 20-м веке наблюдался рост научного понимания этих материалов. Даже в век современной передовой керамики традиционные керамические изделия, производимые в больших количествах с помощью эффективных и недорогих методов производства, по-прежнему составляют основную часть продаж керамики во всем мире.По масштабам работы предприятия могут соперничать с предприятиями металлургической и нефтехимической промышленности.

Из-за больших объемов продукции традиционная керамика, как правило, производится из природного сырья. В большинстве случаев эти материалы представляют собой силикаты, то есть соединения на основе кремнезема (SiO 2 ), оксидной формы элемента кремния. На самом деле силикатные минералы используются настолько часто, что традиционную керамику часто называют силикатной керамикой, а их производство часто называют силикатной промышленностью.Многие силикатные материалы на самом деле являются немодифицированными или химически модифицированными алюмосиликатами (оксид алюминия [Al 2 O 3 ] плюс диоксид кремния), хотя диоксид кремния также используется в чистом виде. В целом сырье, используемое в традиционной керамике, делится на три общепризнанные группы: глина, кремнезем и полевой шпат. Эти группы описаны ниже.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Глина

Глинистые минералы, такие как каолинит (Al 2 [Si 2 O 5 ] [OH] 4 ), представляют собой вторичные геологические отложения, образовавшиеся в результате выветривания магматических пород под действием воды, растворенного углерода. диоксид и органические кислоты.Считается, что самые большие отложения образовались, когда полевой шпат (KAlSi 3 O 8 ) был вымыт из таких горных пород, как гранит, и отложился на дне озер, где впоследствии превратился в глину.

Невозможно переоценить важность глинистых минералов для традиционной разработки и обработки керамики. Помимо того, что эти минералы являются основным источником алюмосиликатов, они имеют слоистую кристаллическую структуру, которая приводит к образованию пластинчатых частиц чрезвычайно малого микрометрового размера.Когда эти частицы суспендированы в воде или смешаны с водой, смесь проявляет необычную реологию или течет под давлением. Такое поведение позволяет использовать такие разнообразные методы обработки, как литье в шликере и пластическое формование, которые описаны ниже. Таким образом, глинистые минералы считаются формовщиками, позволяющими придавать смешанным ингредиентам желаемую форму.

Другие составляющие традиционной керамики — это кремнезем и полевой шпат. Кремнезем является основным ингредиентом огнеупоров и белых изделий.Обычно его добавляют в виде кварцевого песка, песчаника или кремневой гальки. Роль кремнезема — это наполнитель, используемый для придания «зеленой» (то есть необожженной) прочности фасонному объекту и для сохранения этой формы во время обжига. Это также улучшает конечные свойства. Полевые шпаты — это алюмосиликаты, содержащие натрий (Na), калий (K) или кальций (Ca). Их состав варьируется от NaAlSi 3 O 8 и KAlSi 3 O 8 до CaAl 2 Si 2 O 8 .Полевой шпат действует как флюс, снижая температуру плавления алюмосиликатных фаз.

Обработка

По сравнению с другими отраслями обрабатывающей промышленности, для силикатной керамики применяется гораздо меньше обогащения полезных ископаемых (, например, промывка, концентрирование, калибровка твердых частиц). Глины, входящие в состав обычного структурного кирпича и плитки, часто обрабатываются непосредственно после выкапывания из земли, хотя для равномерного распределения в воде может потребоваться некоторое смешивание, старение и отпуск.Такие нечистые глины пригодны для обработки в необработанной форме, поскольку они уже содержат наполнители и флюсы в сочетании с глинистыми минералами. В случае белой посуды, для которой сырье должно быть в более чистом состоянии, глины промываются, а примеси либо осаждаются, либо всплывают. Кремнезем очищают путем промывки и отделения нежелательных минералов под действием силы тяжести, а также с помощью магнитных и электростатических средств. Полевые шпаты обогащаются флотационной сепарацией — процессом, в котором добавляется вспенивающий агент для отделения желаемого материала от примесей.

Расчет количества, взвешивания и начального смешивания сырья перед операциями формования известен как дозирование. Дозирование всегда составляло большую часть искусства керамических технологов. Формулы традиционно ревностно охраняются в секрете, включая выбор сырья, которое придает желаемые рабочие характеристики и реакцию на обжиг и дает желаемый характер и свойства. Глины следует выбирать на основе технологичности, плавкости, цвета обжига и других требований.Кремнезем также должен соответствовать критериям химической чистоты и гранулометрического состава.

Изоляционные огнеупорные кирпичи | North Refractories Co. Ltd.

Что такое муллитный изоляционный огнеупорный кирпич

Огнеупорный муллитный изоляционный кирпич обычно делится на два основных типа: общие с характером легкого веса и мягкие, которые обладают лучшими изоляционными преимуществами, а другой тип — с лучшими изоляционными свойствами. прочность на холодное сжатие для улучшения конструкций. Цвет изоляционных огнеупорных кирпичей бывает разным, но чаще всего они бывают белого и светло-коричневого цвета.Поскольку теплоизоляционный корпус из огнеупорного кирпича состоит из крошечного воздушного пространства, похожего на соты, кирпичи обладают отличными изоляционными свойствами.

Где используются изоляционные огнеупорные кирпичи.
Легкие огнеупорные кирпичи

используются в широком диапазоне промышленных печей и обжиговых печей, а также используются в любительских обжиговых печах, нагреваемых либо электрическими спиральными элементами, либо газовыми горелками, их можно использовать для футеровки печи с горячей поверхностью или внешней дополнительной тепловой футеровки. изоляция, муллит Изоляционные кирпичи также являются огнеупорными материалами, поскольку они могут противостоять очень высокой температуре, но разница между IFB и плотными огнеупорными огнеупорными кирпичами заключается в том, что они имеют очень низкую теплопроводность и совсем не поглощают тепло, поэтому они являются идеальными материалами для применения теплоизоляции, поэтому, если вы правильно используете изоляционные кирпичи на внешней стороне тяжелых стен из огнеупорного кирпича, сводов или кирпичей и плиты пола под полом, он будет удерживать тепло в своей массе тела камеры от утечки, в таким образом можно эффективно экономить энергию.

Изоляционные огнеупорные кирпичи серии NR

Изоляционные огнеупорные кирпичи серии A
Изоляционные огнеупорные кирпичи серии B
Изоляционные огнеупорные кирпичи серии C
Изоляционные кирпичи с высоким содержанием алюминия
Изоляционные кирпичи из огнеупорной глины
Изоляционные огнеупорные кирпичи из кремнезема

Изоляционные кирпичи Типичные размеры 230101: 9 х 114 х 64 мм; 230 х 114 х 76 мм.

250 х 124 х 64 мм; 250 х 124 х 76 мм.

Свяжитесь с нами для получения более подробной информации по изоляционным кирпичам.

Связанные

(PDF) Шероховатость и свободная энергия поверхности силикатного кирпича, гидрофобизированного эмульсиями с низким содержанием летучих органических соединений

WMCAUS 2018

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 471 (2019) 032012 IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 471/3/032012

8

Гидрофобизирующие препараты на основе органических растворителей, такие как метилосиликоновые смолы в белом

спирте или олигомерах вызывают наиболее эффективную гидрофобизацию.Несмотря на то, что на практике

эти препараты часто вызывают уплотняющую поверхность, которая препятствует диффузии водяного пара от материалов

, испытания на проницаемость для водяного пара показали снижение влажности с 57,4-69,8% через

14 дней.

На эффективность гидрофобизации влияют: природа силикагеля, его распределение

в порах, агрегатах, эффект «растекания», а также растрескивание сетки покрытия.Эти

особенности обнаруживаются в электронной микроскопии SEM. Смолы состоят из мелких частиц, которые равномерно распределены в микроструктуре кирпича. Тонкая полисилоксановая пленка обеспечивает эффективную гидрофобизацию

.

Смола, полученная из высокомолекулярного силиконата (P2), не может гарантировать удовлетворительный гидрофобный эффект

. В силикатном кирпиче препарат не «поднимается», а герметизирует, закупоривает поры на поверхности.

Силиконат образует не тонкую гидрофобную пленку, а толстый слой с трещинами.Тонкое гидрофобное покрытие

должно слегка прикрывать стенки капилляров, а не заполнять весь объем пор.

Тогда гидрофобизация существенно не изменяет паропроницаемость материала, и

плавное двустороннее движение газов и паров не нарушается.

При выборе гидрофобизационной обработки важную роль играют не только технические, но и экологические, а также

экономические аспекты. Выбор пропиточных средств не может быть случайным

, нельзя полагаться только на рекомендации технических консультантов, его следует рассматривать в контексте воздействия на окружающую среду.Это возможно только при использовании

пропиток на водной основе или на основе растворителей, которые имеют пониженное содержание органических растворителей

.

Проведенные исследования показали, что низкомолекулярные олигомеры алкило-алкоксисилоксана

наиболее глубоко проникают в структуру пористых материалов, наименьшее проникновение

— у разбавленных водой полимерных препаратов.

Однако во многих случаях современные эмульсии с низким содержанием летучих органических соединений столь же эффективны, как и продукты

, содержащие органические растворители.

Список литературы

[1] Д. Барнат-Хунек, П. Смаржевски, «Влияние гидрофобизации на свободную энергию поверхности

гибридного армированного волокном бетона со сверхвысокими характеристиками», Констр. Строить. Матер.,

т. 1 (102), pp. 367–377, 2016.

[2] Д. Барнат-Хунек, Г. Лагод, Р. Сиддик, «Свойства гидрофобизированных легких растворов

с расширенной пробкой», Констр. Строить. Матер., Т. 155, pp. 15–25, 2017.

[3] Директива 2004/42 / Ec Европейского парламента и Совета от 21 апреля 2004 г. от

об ограничении выбросов летучих органических соединений в результате использования

органических растворителей в некоторых лакокрасочных материалах и продуктах для ремонта автомобилей, а также

о внесении поправок в Директиву 1999/13 / IN.

[4] X. Xue, Y. Li, Z. Yang, Z. He, Z, JG. Дай, Л. Сюй ,. W. Zhang, «Систематическое исследование

гидроизоляционных характеристик и стойкости к хлоридам саморазвитого гидрофобного агента на водной основе силана

для строительных растворов и бетона», Конст. Строить.

Материалы, т. 155, pp. 939–946, 2017.

[5] С. Фич, А. Шевчак, Д. Барнат-Хунек, Г. Лагод, «Эффективность гидрофобизации

пористых строительных материалов с использованием растворов полимеров и нанополимеров. , ”

Материалы, стр. 10, 2017.

[6] Д. Барнат-Хунек, П. Г. Лагод, Б. Климек, «Оценка угла смачивания и морозостойкости

гидрофобизированных теплоизоляционных растворов с полистиролом», AIP

Conference Proceedings, vol. 1866, 22-я Международная конференция

THERMOPHYSICS 2017 и 4-я встреча ENRE 2017 (THERMOPHYSICS 2017)

nr UNSP 040004-1.

[7] Г. Каппеллетти, С. Ардиццоне, Д. Мерони, Г. Соливери, М. Чеотто, К.Biaggi, et al.,

Термический анализ

переходных процессов в печи для печи прерывистого действия с теплоизоляцией: теоретический подход

Повышение термической эффективности процессов сушки и обжига керамических изделий играет важную роль в отраслях промышленности, которые хотят оставаться конкурентоспособными в сфере производства керамических изделий. рынок. Таким образом, эта работа направлена ​​на оценку влияния типа и толщины теплоизоляции, нанесенной на внешние боковые стенки печи прерывистой керамической печи, на теплопередачу, распределение температуры в изоляционном материале, максимальную температуру внешней поверхности и выигрыш в энергии по сравнению с в печь без теплоизоляции.Все предлагаемые математические формулы основаны на энергосбережении, а математические процедуры реализованы в программе Microsoft Excel. Здесь были испытаны четыре типа теплоизоляционных материалов: стекловолокно, минеральная вата, силикат кальция и керамическое волокно. Результаты показывают, что чем больше толщина теплоизоляции, тем ниже максимальная температура внешней поверхности и тем больше выигрыш в энергии по сравнению с печью без теплоизоляции. Кроме того, стекловолокно является изоляционным материалом из четырех проанализированных типов, который обеспечивает больший прирост энергии и большее снижение максимальной температуры внешней поверхности.

1. Введение

Исследования показывают, что первые керамические детали появились в Долни Вестонице (чешский археологический памятник) примерно в 26000 году до нашей эры, затем в Сибири в 12000 году до нашей эры, в Китае в 11000 году до нашей эры и в Месопотамии в 8000 году до нашей эры. Азия, Ближний Восток и Европа в период позднего неолита, между 7000 и 6000 годами до нашей эры [1–4].

Производство керамических изделий состоит из следующих этапов: подготовка сырья, формовка (формовка), сушка и обжиг.При изготовлении керамических изделий к глине добавляют воду, чтобы облегчить обрабатываемость на этапе формования, то есть придать материалу пластичность.

Хотя керамические изделия использовались с древних времен, до конца девятнадцатого века система производства керамических материалов не претерпела серьезных технологических изменений. До этого времени производство было ручным, сушка проводилась на солнце, а обжиг проводился в полевых печах, типе печи периодического действия с низким тепловым КПД [5].

При сушке значительное количество тепловой энергии используется для испарения воды, которая была добавлена ​​к детали во время периода формовки, и для обеспечения необходимой механической прочности, чтобы снизить вероятность поломки во время процесса обжига. Если процесс сушки выполняется неправильно, это может привести к дефектам материала, снижению производительности и увеличению потребления энергии. Согласно литературным источникам [6–18], рабочими переменными, влияющими на процесс сушки, являются температура, относительная влажность и скорость осушающего воздуха, время, форма, толщина, соотношение площадь / объем, размер частиц, начальное содержание влаги и свойства. керамического материала.

После стадии сушки формованная деталь подвергается воздействию высоких температур (обжигу) для придания ей жесткости и механической прочности. Процесс обжига керамических материалов в печах должен соответствовать заранее установленной кривой обжига. Кривая обжига связывает температуру детали со временем обработки, показывая скорость теплопередачи, с которой деталь должна быть нагрета или охлаждена, и рабочую температуру в каждый момент времени. На рисунке 1 показана типичная кривая обжига керамических изделий.


Для каждого материала существует критическая скорость нагрева и охлаждения, превышение которой обязательно приведет к потере качества продукции. Оптимизация кривой обжига для данного материала означает знание критических скоростей нагрева и охлаждения для каждой температуры и типа продукта.

Печь может быть определена как конструкция, внутри которой можно нагревать материалы при высоких температурах, то есть это оборудование, на котором происходят этапы сушки и обжига отформованной детали.В керамической промышленности большая часть оборудования изготавливается из огнеупорных материалов, которые представляют собой керамику, способную сохранять свою прочность и физическую целостность при высоких температурах (выше 3000 ° C), и подразделяются на две основные группы: прерывистые и непрерывные (туннельного типа). печь [4, 5, 19].

В керамических печах могут использоваться различные виды топлива, такие как биомасса (в виде необработанных древесных отходов и дров), мазут и природный газ [20]. Среди них природный газ выделяется тем, что он более эффективен и считается чистым источником энергии по сравнению с другими видами топлива.

Несмотря на большую важность энергетического анализа в тепловом оборудовании, связанном с теплоизоляторами, с участием академии и промышленного сектора, некоторые работы направлены на простой стационарный подход [21–24]. Таким образом, существует потребность в более сложных исследованиях, например, связанных с переходным процессом теплопередачи.

Cavalcanti et al. [25] количественно оценили потери тепла в печи периодического действия, сделав вывод, что потери тепла конвекцией очень низки по сравнению с потерями тепла излучением.Авторы объясняют это высокой температурой поверхности печи и низкой скоростью ветра в окружающей среде (0,8 м / с).

Утлу и Хепбасли [26] выполнили энергетический и эксергетический анализ в печи непрерывного действия (туннельного типа) для сушки и обжига керамических материалов, используя рабочие данные. Полученные значения энергетической и эксергетической эффективности составили 39,98% и 16,41% соответственно.

Алмейда и др. [27] численно и экспериментально исследовали сушку пустотелого керамического кирпича в непрерывной промышленной сушилке с поперечным потоком.Авторы обнаружили, что благодаря энергоэффективности сушилка дает большие потери энергии (более 90%) во время процесса сушки. Также наблюдалась низкая эксергетическая эффективность, варьирующаяся от 7% до 14% в зависимости от температуры, что указывает на то, что процесс сушки в этой печи обычно является рассеивающим и, следовательно, требует большого потребления тепловой энергии.

Gomez et al. [28] количественно оценили теплопередачу, которая происходит в печи для керамической печи прерывистого действия во время стадий нагрева и охлаждения. Результаты показывают, что наибольшие потери тепла происходят из-за излучения боковых стенок оборудования и что для нагрева основания, потолка и боковых стенок печи требуется значительное количество энергии.Кроме того, из численных результатов было замечено, что использование керамического волокна толщиной 25 мм на боковых стенках печи было достаточным для обеспечения значительного снижения максимальной температуры внешней поверхности и увеличения энергии примерно на 35% по сравнению с печь без теплоизоляции.

Таким образом, в качестве вклада в эту область исследований, основная цель данной работы состоит в количественной оценке влияния типа и толщины теплоизоляторов, нанесенных на внешние боковые стенки керамической печи периодического действия, работающей на природном газе в качестве топлива, на тепловые потери за счет конвекции и излучения, распределение температуры в изоляционном материале и выигрыш в энергии, который конфигурация обеспечивает для системы по сравнению с печью без теплоизоляции, с использованием переходного подхода.

2. Материалы и методы

В данной статье представлен термический анализ в печи для керамической печи периодического действия, работающей на природном газе в качестве топлива, показанной на Рисунке 2. Приведены размеры печи и экспериментальная процедура для мониторинга внешней окружающей среды и температуры печи. в предыдущей работе [28].


Чтобы оценить влияние типа и толщины теплоизоляции на переменные характеристики, считалось, что температуры на внешней ( T s, ext ) и внутренней ( T int ) боковые стенки печи с теплоизоляцией на этапе нагрева эквивалентны тем, которые были получены для эксперимента, проведенного с печью без теплоизоляции (рис. 3).Это соображение гарантирует, что кривая возбуждения одинакова для всех проанализированных случаев.


В этой новой конфигурации температура внешней поверхности изоляции, T s2, ext , неизвестна. Таким образом, его необходимо определить так, чтобы можно было рассчитать тепло, потерянное конвекцией и излучением во внешнюю среду.

Были проанализированы четыре типа теплоизоляторов для применения в печи с толщиной от 0.От 5 мм до 100 мм. При выборе типов теплоизоляции учитывались такие факторы, как доступность на рынке, температурный диапазон, верхний предел которого должен быть выше 300 ° C, а также наличие информации об основных свойствах, необходимых для проведенных здесь расчетов. В таблице 1 представлена ​​зависимость теплопроводности от рабочей температуры, а также рекомендованный диапазон применения для каждого типа теплоизоляции [29, 30]. В таблице 2 указаны плотность, удельная теплоемкость и коэффициент излучения каждого изоляционного материала [31–34], которые существенно не меняются с температурой.


k (Вт / мК) Рабочая температура (° C) Область применения
0 50 100 150 200 250 300 350 400

Керамическое волокно-LD-1200 0,0630 0,0665 0,0700 0.0735 0,0770 0,0828 0,0885 0,0943 0,1000 До 1200 ° C
Силикат кальция 0,0450 0,0480 0,0510 0,0540 0,0570 0,0570 0,0650 0,0680 До 650 ° C
Rockwool-PSE-48 0,0280 0,0330 0,0380 0,0440 0.0500 0,0560 0,0620 0,0710 0,0800 До 500 ° C
Стекловолокно-PSI-40 0,0280 0,0300 0,0330 0,0370 0,0410 0,0470 0,0600 До 350 ° C


Тип теплоизоляции Плотность (кг / м 3 ) Удельная теплоемкость (Дж / кг · К) Коэффициент излучения (-)

Керамическое волокно-LD-1200 275 1110 0.75
Силикат кальция 240 958 0,9
Rockwool-PSE-48 48 840 0,94
Fiberglass-PSI-40 40 837 0,75

Общее дифференциальное уравнение для описания одномерного переходного теплопереноса дается следующим уравнением [35]: где ρ , c p , T , k и S — это плотность, удельная теплоемкость, температура, теплопроводность и источник, соответственно.

Начальные условия теплоизоляции боковых стенок печи задаются следующим уравнением:

Граничные условия на стенке печи ( x = 0) и на внешней поверхности изоляции ( x = L ins ) описываются соответственно уравнениями (3) и (4): где k ins ,,,, и — соответственно теплопроводность теплоизоляторов, конвективных и радиационных коэффициенты теплопередачи, температура поверхности вне печи, температура поверхности вне изоляции и внешняя температура окружающей среды, в которой расположена печь.

Для решения уравнения (1) использовался численный метод, основанный на формулировке конечного объема. Первым шагом метода является дискретизация домена, то есть разделение его на подобласти, также известные как контрольные объемы. Второй шаг метода конечных объемов — это то, что отличает его от других численных методов, используемых в вычислительной гидродинамике: интегрировать дифференциальное уравнение (уравнение (1)) в каждой из этих подобластей, получая набор алгебраических уравнений, связывающих контрольные объемы.

Чтобы понять метод, рассмотрим одномерный домен, который был дискретизирован на пять контрольных объемов, как показано на рисунке 4. Если взять третий контрольный объем, его центр обозначен буквой P . Восточная и западная грани анализируемого контрольного объема обозначены номерами и , соответственно. Точно так же центры восточного и западного контрольных объемов этого обозначены E и W . Расстояние между гранями и e определяется как длина контрольного объема P .Расстояния между центроидами P и E и между W и P обозначены значками и соответственно. Точно так же расстояния между центроидом P и гранью e и между гранью и центроидом P обозначаются как и, соответственно.


Техника дискретизации была такой, что западная грань первого контрольного объема совпадает с границей 1 ( x = 0), а восточная грань последнего контрольного объема совпадает с границей 2 ( x = л. ins ), соответственно, обеспечивая целостность всех контрольных объемов [36].Кроме того, все контрольные тома имеют одинаковый размер ().

Интегрирование уравнения (1) для заданного одномерного контрольного объема и за интервал времени от t до t + Δ t дает следующее уравнение:

Поскольку этот анализ применяется к одной переходной задаче, схема дискретизации может быть явной, неявной или полностью неявной. Подробности этих методов можно найти у Патанкара [37] и Смита [38]. Была использована полностью неявная схема, поскольку она безусловно устойчива [35].

2.1. Первый контрольный объем (граница 1)

Не обращая внимания на исходный член и решая интегралы уравнения (5) для первого контрольного объема, мы получаем следующее уравнение:

Взяв и переставив уравнение (6), дискретизированное уравнение Метод конечного объема для первого контрольного объема задается уравнением (7) следующим образом: где k f 1 и T s, ext — это, соответственно, теплопроводность и температура теплоизоляция на торце, контактирующем со стенкой печи ( x = 0).

2.2. Центральный контрольный объем

Не обращая внимания на исходный член и решая интегралы уравнения (5) для центральных контрольных объемов, мы имеем

С учетом функций линейной интерполяции для температуры и изготовления и, мы можем написать

Переставляя, мы получаем дискретизированное уравнение для центральных контрольных объемов:

2.3. Последний контрольный объем (граница 2)

Без учета источника, решая интегралы уравнения (5) и учитывая функции линейной интерполяции для температуры, мы имеем следующее уравнение для последнего контрольного объема:

Температура поверхности вне изоляции , T s2, ext , можно записать как функцию потерь тепла на единицу площади теплоизоляции () следующим образом:

Подставив выражение T s2, ext , полученное в уравнении ( 12) при граничном условии внешней поверхности изоляции (уравнение (4)) и переставляя члены, мы получаем тепловой поток, теряемый теплоизоляцией (), следующим образом:

Подставляя температуру поверхности вне изоляции (уравнение (12)) в зависимости от теплового потока, теряемого теплоизоляцией (уравнение (13)) в уравнении (11), и переставляя члены, мы получаем уравнение, дискретизированное методом конечных объемов для Последний контрольный объем выглядит следующим образом:

Как видно, обе стороны дискретизированных уравнений (уравнения (7), (10) и (14)) содержат температуры в новом временном шаге, характерном для полностью неявной схемы дискретизации. .Таким образом, система алгебраических уравнений с одним уравнением для каждого контрольного объема должна решаться на каждом этапе процесса. Для решения таких систем уравнений использовался инструмент итерационных расчетов, доступный в программе Microsoft Excel.

Переменные, k e , k f 1 и k f 2 являются, соответственно, теплопроводностью на западной, восточной и западной стороне первый контрольный объем и восточная грань последнего контрольного объема.Для простоты такие значения теплопроводности считались постоянными для всех контрольных объемов в данный момент времени, но менялись от одного момента к другому как функция средней температуры теплоизоляции в соответствии со следующим уравнением: где — средняя температура теплоизоляции в момент времени t , это температура в центре контрольного объема и в момент времени t , а N — количество контрольных объемов.

Переменные и в уравнении (14) представляют собой, соответственно, коэффициенты радиационной и конвективной теплопередачи. Коэффициент радиационной теплопередачи рассчитывается согласно уравнению (16) [22] следующим образом: где ε Ins — коэффициент излучения теплоизоляции, σ — постоянная Стефана – Больцмана ( σ = 5,67 × 10 −8 Вт / (м 2 × K 4 )) и T s2, ext и T amb — это абсолютные температуры внешней поверхности изоляции (рис. ) и внешнего окружения соответственно.

Коэффициент конвективной теплопередачи можно рассчитать как функцию среднего числа Нуссельта () в соответствии со следующим уравнением: где k f — теплопроводность жидкости (окружающего воздуха), а л — характерная длина, соответствующая высоте внешней боковой стенки печи.

Моделирование боковых стенок печи в виде вертикальных плоских пластин, учитывая, что характер потока жидкости является естественной конвекцией, и допуская ламинарный поток (10 4 ≤ Ra L ≤ 10 9 ), соотношение, предложенное Черчилль и Чу [39] использовали для расчета среднего числа Нуссельта следующим образом: где Pr — число Прандтля, а Ra L — число Рэлея, вычисленное по уравнению (19) следующим образом: где — кинематическая вязкость, α — коэффициент температуропроводности, — ускорение свободного падения, — коэффициент объемного расширения, T s2, ext и T amb — температура внешней поверхности теплоизоляции и температура внешней окружающей среды, соответственно, а L — высота внешней боковой стенки печи.

Значения параметров α , Pr и β сведены в таблицу в соответствии с типом жидкости и температурой пленки ( T f ), что соответствует средней температуре между внешней окружающей средой. температура ( T amb ) и температура внешней поверхности теплоизоляции ( T s2, ext ) и их значения рассчитываются для каждого времени процесса.

Чтобы гарантировать независимость численных результатов от количества контрольных объемов, был разработан анализ сходимости сетки с использованием методологии, предложенной Celik et al.[40], который основан на экстраполяции Ричардсона [41, 42]. Используя эту методологию, можно определить идеальную сетку путем расчета индекса сходимости сетки (GCI). Кроме того, экстраполяция Ричардсона позволяет оценить точное решение по результатам существующих сеток. Эта методология использовалась в нескольких работах, относящихся к самым разным областям вычислительной гидродинамики [43–48]. Вся процедура анализа сходимости сетки подробно описана в Gomez et al.[28].

В дополнение к анализу сходимости сетки использовалось исследование независимости временного шага, основанное на абсолютной ошибке. Переменной отклика ( ϕ ) для двух ранее упомянутых исследований был выигрыш энергии за счет теплоизоляции во время процесса нагрева печи (), рассчитанный с использованием сложного правила трапеции, как показано ниже: где a — момент времени, когда была включена печь ( a = 0 с), b — момент времени, когда печь была выключена ( b = 840 мин, на основе экспериментов), а n — количество временных шагов в шаг нагрева., и — скорости поступления энергии в теплоизоляцию в момент времени , , , и , , соответственно.

Для количественной оценки влияния типа и толщины теплоизоляции на эффективность печи была предложена переменная прироста энергии, которую можно рассчитать по следующему уравнению: где и — энергия, выделяемая в процессе нагрева для неизолированной и с теплоизоляцией печи, соответственно, и рассчитываются в соответствии с уравнениями (23) и (24) следующим образом: где и — количество тепла, подаваемого в печь без и с теплоизоляцией, соответственно, и рассчитываются в соответствии с уравнениями (25) и (26) следующим образом: где — скорость, с которой энергия сохраняется в печи, — это тепло, теряемое узлом основания / потолка печи, и — это тепло, теряемое боковыми стенками печи без теплоизоляции.Методология расчета для каждого параметра теплопередачи в печи без теплоизоляции подробно представлена ​​в Gomez et al. [28]. — тепло, потерянное термоизоляцией (уравнение (27)); — скорость, с которой энергия сохраняется в теплоизоляции, рассчитанная в соответствии с уравнением (28). где A — сумма площадей боковых стенок печи; , и — соответственно плотность, толщина и удельная теплоемкость теплоизоляторов; и — среднее изменение температуры внутри теплоизоляции в интервале времени ∆ t .

Важно подчеркнуть, что, учитывая сделанные соображения (Рисунок 3), кривые времени и как функция времени являются общими для печи с теплоизоляцией и без нее. От случая к случаю меняется тепло, теряемое боковыми стенками печи, которое зависит от типа и толщины теплоизоляции.

3. Результаты и обсуждение

На рисунке 5 показаны средние температуры наружной и внутренней поверхностей печи без изоляции, а также температура окружающего воздуха вокруг печи во время этапа нагрева, полученные экспериментально.Как видно из уравнения (3), кривая для температуры внешней поверхности печи, T s, ext , является одним из граничных условий, используемых при анализе печи с теплоизоляцией. Кривая температуры окружающего воздуха вне печи ( T amb ) является одним из входных параметров другого граничного условия физической задачи, как показано в уравнении (4).


Как упоминалось ранее, было проведено исследование конвергенции сетки, представляющее теплоизоляцию, используемую в боковых стенках печи.Для каждой проанализированной толщины теплоизоляции были созданы три типа сеток с названиями M 1 , M 2 и M 3 , с 20, 10 и 5 контрольными объемами соответственно. В таблице 3 представлен типичный размер ячеек в зависимости от толщины теплоизоляции, где л 1 , л 2 и л 3 являются типичными размерами ячеек M 1 , M 2 и M 3 соответственно.Чтобы удовлетворить рекомендации, предложенные Celik et al. [40] количество контрольных объемов каждой сетки было определено таким образом, чтобы коэффициенты уточнения между сетками были равны, то есть r 21 = r 32 = 2. Стоит отметить, что все анализы были выполнены с использованием того же типа теплоизоляции (керамическое волокно) и одинакового временного шага (Δ t = 0,1 мин).

900

л (мм) л 1 л 2 л 3
0.5 0,025 0,05 0,1
1,0 0,050 0,10 0,2
2,5 0,125 0,25 0,5
5,0 0,250 0,50 1,0
7,5 0,375 0,75 1,5
10,0 0,500 1,00 2,0
25.0 1,250 2,50 5,0
50,0 2,500 5,00 10,0
75,0 3,750 7,50 15,0
100,0 5.000 10,00 20,0

Источник: Gomez et al. [28].

Переменной отклика, используемой для анализа сходимости сетки, было увеличение энергии теплопроводности за счет теплоизоляции во время стадии нагрева () в соответствии с уравнением (20).Значения этой переменной в зависимости от толщины сетки и теплоизоляции приведены в таблице 4.


L ins (мм) ϕ 1 (МДж) ϕ 2 (МДж) ϕ 3 (МДж) C ϕ 21 внешний (МДж) GCI 21 GCI 32 r p GCI 21

0.5 734,499 734,499 734,910 −4,68 × 10 −6 734,499 1,537 × 10 −14 3,281 × 10 −9 3,281 × 10 −9
1,0 644,938 644,938 645,317 −3,05 × 10 −5 644,938 6,831 × 10 −13 2,240 × 10 −8 2,240 × 10 −8
2.5 479,880 479,880 480,164 −3,35 × 10 −4 479,880 8,311 × 10 −11 2,478 × 10 −7 2.478 × 10 −7
5,0 343,535 343,535 343,659 −3,01 × 10 −3 343,535 4,120 × 10 −9 1,368 × 10 −6 1,368 × 10 −6
7.5 270,478 270,477 270,441 2,10 × 10 −2 270,478 7,666 × 10 −8 3,645 × 10 −6 3,645 × 10 −6
10,0 224,247 224,245 224,045 6,22 × 10 −3 224,247 4,337 × 10 −8 6,978 × 10 −6 6,978 × 10 — 6
25.0 115,119 115,114 113,905 3,98 × 10 −3 115,119 2,088 × 10 −7 5,246 × 10 −5 5,246 × 10 −5
50,0 69,129 69,117 66,180 3,99 × 10 −3 69,129 8,485 × 10 −7 2,127 × 10 −4 2,127 × 10 — 4
75.0 54,002 53,983 49,299 4,20 × 10 −3 54,003 1,917 × 10 −6 4,570 × 10 −4 4,568 × 10 −4
100,0 47,628 47,599 41,178 4,55 × 10 −3 47,628 3,511 × 10 −6 7,715 × 10 −4 7,710 × 10 — 4

Источник: Gomez et al.[28].

В таблице 4 представлены результаты исследования параметров сходимости сетки в зависимости от толщины теплоизоляции ( L ins ). Значения C в таблице указывают на монотонную сходимость для случаев, когда L меньше ≥ 7,5 мм, поскольку их значения находятся в диапазоне от 0 до 1, что обеспечивает применимость метода экстраполяции Ричардсона к интересующей переменной в данный диапазон [41]. Для L ≤ 5.0 мм наблюдается колебательное схождение, поскольку -1 < C <0. Celik et al. [40] утверждает, что колебательную конвергенцию не следует рассматривать как неудовлетворительный результат, потому что если ε 21 = ϕ 2 ϕ 1 или ε 32 = ϕ 3 ϕ 2 очень близко к нулю, это может указывать на то, что точное решение уже достигнуто, как это, кажется, так.Важно подчеркнуть, что пошаговую процедуру вычисления параметра C и индекса сходимости сетки (GCI) можно найти в предыдущей работе [28].

Наблюдается уменьшение условия сходимости для всех проанализированных случаев, поскольку GCI 21 32 , что указывает на то, что зависимость была уменьшена с уточнением сетки. Из близости значений и можно утверждать, что асимптотический интервал был достигнут и что экстраполированное решение близко к точному решению для этой переменной для всех проанализированных случаев [49].Для всех значений толщины также существует хорошая близость между экстраполированным решением и решениями для M 1 и M 2 . Таким образом, учитывая, что чем точнее сетка, тем больше общее время моделирования, для дальнейшего анализа была выбрана сетка из 10 контрольных объемов ( M 2 ).

Для всех проанализированных случаев энергетический баланс не удовлетворяется для 5-ти объемных управляющих сеток. Контрольные объемы 10 и 20 имеют значения ниже 10 −9 для глобального баланса энергии в теплоизоляции во все моменты времени процесса нагрева, учитывая критерий сходимости 10 −7 .

Следующим шагом было выполнение анализа независимости от временного шага с использованием того же типа теплоизоляции (керамическое волокно), той же сетки ( M 2 ) и той же переменной отклика (). Для этого анализа использовались три различных временных шага, как представлено в таблице 5. Для всех проанализированных случаев наблюдается абсолютная ошибка переменной отклика между временными шагами от 0,1 до 1,0 мин ( ε 12 = ϕ 1 ϕ 2 ) значительно меньше по сравнению с абсолютной ошибкой между временными шагами, равными 1.0 мин и 15,0 мин ( ε 23 = ϕ 2 ϕ 3 ). Таким образом, учитывая, что чем меньше используемый временной шаг, тем больше общее время моделирования, временной шаг Δ t = 1 мин был принят для дальнейшего анализа.

11514

L ins (мм) Δ t = 0,1 мин Δ t = 1,0 мин Δ t = 15.0 мин ε 12 = ϕ 1 ϕ 2 (МДж) ε 23 = ϕ 2 ϕ 3 ( МДж)
ϕ 1 (МДж) ϕ 2 (МДж) ϕ 3 (МДж)

0,5 7 734.4964 734,5234 0,0023 -0,0270
1,0 644.9375 644.9352 644.9500 0,0023 -0,0148
2,5 479,8809 479,8803 0,0037
5,0 343,5346 343,5326 343,5181 0,0020 0,0145
7.5 270,4773 270,4754 270,4574 0,0019 0,0180
10,0 224,2455 224,2436 224,2243 0,0018 0,0193 0,0014 0,0164
50,0 69,1169 69,1160 69,1041 0,0008 0.0119
75,0 53,9828 53,9815 53,9618 0,0013 0,0197
100,0 47,5987 47,5965 47,5634 0,0022
Источник: Gomez et al. [28].

На рисунке 6 показана средняя температура теплоизоляции в процессе нагрева для керамического волокна различной толщины.Эти значения рассчитываются из среднего арифметического значений температур, полученных в центре каждого из 10 контрольных объемов в каждый момент времени.


Такие результаты важны для анализа, поскольку теплопроводность изоляционного материала для каждого контрольного объема в данный момент времени итеративно рассчитывается как функция средней температуры в изоляции в соответствующий момент времени (уравнение (15 )). Анализ этого рисунка показал, что, независимо от толщины теплоизоляции, средняя температура имеет тенденцию к увеличению в процессе нагрева, как и ожидалось.Как видно из таблицы 1, теплопроводность изоляционных материалов увеличивается с увеличением средней температуры в них; таким образом, увеличение толщины изоляционного материала способствует снижению средней температуры теплоизоляции и, как следствие, снижению ее теплопроводности.

На рис. 7 показана температура внешней поверхности теплоизоляции в процессе нагрева для керамического волокна различной толщины.


Из анализа этого рисунка видно, что температура внешней поверхности теплоизоляции уменьшается с увеличением толщины материала, доказывая, что чем больше толщина изоляционного материала, тем выше термическое сопротивление нагреву. передача.Таким образом, более высокая толщина теплоизоляции подразумевает меньшую разницу между температурой внешней поверхности и температурой окружающей среды, что способствует снижению конвекционных и радиационных тепловых потерь через боковые стенки печи, как будет подтверждено ниже. Важно отметить, что кривая толщины 0 мм на Рисунке 7 представляет собой температуру теплоизоляции на поверхности, контактирующей со стенкой печи, как показано на Рисунке 3 и уравнении (3), поэтому является первым граничным условием ( x = 0) физической задачи для термоизолированной печи.

На рис. 8 показан коэффициент конвективной теплопередачи в процессе нагрева для керамического волокна различной толщины.


Теплофизические свойства, кинематическая вязкость, температуропроводность, коэффициент объемного расширения и число Прандтля имеют тенденцию увеличивать значение коэффициента конвективной теплопередачи по мере увеличения толщины теплоизоляции. Это происходит потому, что увеличение толщины теплоизоляции способствует снижению температуры поверхности за пределами изоляции (рис. 7) и, как следствие, снижению температуры пленки.Напротив, увеличение толщины теплоизоляции способствует снижению теплопроводности жидкости ( k f ) из-за снижения температуры пленки [22] и разницы между поверхностью температура за пределами теплоизоляции и температура окружающей среды, как было замечено ранее, вносят более значительный вклад в снижение коэффициента конвективной теплопередачи.

На рисунке 9 показаны коэффициенты радиационной теплопередачи в процессе нагрева для керамического волокна различной толщины.


Коэффициент радиационной теплопередачи сильно зависит от температур внешней поверхности теплоизоляции и внешней среды, как видно из уравнения (16), что делает его значение более зависимым от толщины теплоизоляции по сравнению с коэффициент конвективной теплоотдачи.

На рисунках 10 и 11 показаны тепловые потоки, теряемые конвекцией и излучением, соответственно, в процессе нагрева для керамических волокон различной толщины.



Как и ожидалось, чем больше толщина теплоизоляции на боковых стенках печи, тем ниже потери тепла за счет конвекции и излучения. Также следует отметить, что для данной толщины теплоизоляции тепло, теряемое излучением от боковых стенок, всегда больше, чем тепло, теряемое конвекцией. Это связано с тем, что коэффициент радиационной теплопередачи больше, чем коэффициент конвективной теплопередачи в процессе нагрева печи.

На рисунке 12 показана скорость, с которой энергия сохраняется в теплоизоляции во время процесса нагрева для керамического волокна различной толщины.


Анализ этого рисунка показывает, что чем больше толщина изоляции, тем выше скорость, с которой в ней накапливается энергия. Среди четырех проанализированных типов теплоизоляции керамическое волокно имеет самые высокие показатели накопленной энергии. Это связано с тем, что как плотность, так и удельная теплоемкость керамического волокна выше, чем у других проанализированных изоляционных материалов (таблица 2), что делает его более способным поглощать тепло.

На рис. 13 показано количество тепла, которое необходимо подводить к обжиговой печи в процессе нагрева для керамического волокна различной толщины.


Из анализа этого рисунка видно, что примерно до 100 минут скорости теплопередачи, передаваемой в печь, очень близки. С этого момента на тепловой поток, подаваемый в печь, сильно влияет толщина теплоизоляции. Чем больше толщина теплоизоляции, тем меньше энергии, которая должна подаваться в печь в каждый момент времени, чтобы поддерживать ту же кривую обжига на этапе нагрева. Это можно объяснить тем, что увеличение толщины теплоизоляции увеличивает тепловое сопротивление за счет теплопроводности, что снижает внешнюю температуру поверхности теплоизоляции (Рисунок 7), обеспечивая увеличение теплового сопротивления конвекции и излучения.Эти явления уменьшают потери тепла и расход энергии, который необходимо подавать в печь.

На рис. 14 показана энергия, накопленная в печи в процессе нагрева для керамического волокна разной толщины.


Такие кривые получаются путем интегрирования во времени кривых теплового расхода (рис. 13) для каждого типа и толщины теплоизоляции на протяжении всего процесса нагрева. Очевидно, что чем больше толщина теплоизоляции, тем ниже тепловая энергия, которая должна подаваться в печь во время стадии нагрева.

На рисунке 15 показано влияние типа и толщины теплоизоляции на общую энергию, подаваемую на этапе нагрева печи. Исходя из этого результата и используя уравнение (22), можно было рассчитать выигрыш в энергии как функцию типа и толщины теплоизоляции, как показано на рисунке 16.



Можно сделать ряд наблюдений. из анализа рисунков 15 и 16 следующим образом.

Чем больше толщина теплоизоляции, тем меньше энергии необходимо подводить в процессе нагрева печи и, следовательно, тем больше выигрыш в энергии.Важно подчеркнуть, что от определенного значения толщины (примерно 50 мм) выигрыш в энергии незначительно увеличивается с увеличением толщины теплоизоляции.

Стекловолокно — это тип теплоизоляции, обеспечивающий наибольший прирост энергии для любой анализируемой толщины, за ним следуют минеральная вата, силикат кальция и, наконец, керамическое волокно.

В то время как 5,0 мм стекловолокна достаточно, чтобы обеспечить прибавку энергии примерно на 29,9%, такая же толщина для минеральной ваты, силиката кальция и керамического волокна обеспечивает, соответственно, прирост энергии 28.0%, 26,5% и 24,3%.

Для малой толщины изоляции больше влияние типа изоляции на выигрыш энергии, в то время как для большой толщины выигрыш энергии мало зависит от типа теплоизоляции. Для толщины 2,5 мм диапазон выигрыша энергии составляет от 17,9% (керамическое волокно) до 24,1% (стекловолокно), то есть отклонение составляет 6,2%. Для толщины 100 мм выигрыш в энергии колеблется от 38,3% (керамическое волокно) до 39,7%, т.е. отклонение составляет 1,4%.

Представленные здесь результаты показывают, что чем ниже теплопроводность материала, тем больше выигрыш в энергии, как и ожидалось.Использование теплоизолятора с более низкой теплопроводностью подразумевает меньшие потери тепла и, следовательно, меньшее количество энергии должно подаваться в печь, что приводит к большему выигрышу энергии.

На рис. 17 показано влияние типа и толщины теплоизоляции на максимальную температуру внешней поверхности, полученную в процессе нагрева печи.


Ряд наблюдений можно сделать из анализа рисунка 17 следующим образом.

Чем больше толщина теплоизоляции, тем ниже максимальная температура внешней поверхности печи.

Стекловолокно — это изоляционный материал, который обеспечивает максимальное снижение максимальной температуры внешней поверхности для любой анализируемой толщины, за ним следуют минеральная вата, силикат кальция и, наконец, керамическое волокно.

В то время как 2,5 мм стекловолокна достаточно для снижения максимальной температуры внешней поверхности печи с 249,3 ° C (без теплоизоляции) до 148,1 ° C, те же 2,5 мм минеральной ваты, силиката кальция и керамического волокна уменьшают максимальную температуру внешней поверхности печи. температура поверхности до 150.9 ° C, 158,2 ° C и 176,8 ° C соответственно.

Для толщины более 5,0 мм, чем выше толщина теплоизоляции, тем меньше влияние типа теплоизоляции на максимальную температуру внешней поверхности. Для толщины 5,0 мм диапазон максимальной температуры внешней поверхности составляет от 115,7 ° C (стекловолокно) до 145,2 ° C (керамическое волокно), то есть диапазон 29,5 ° C. Для толщины 100 мм максимальный диапазон температуры внешней поверхности составляет от 42,8 ° C (стекловолокно) до 49,3 ° C (керамическое волокно), т.е.е., диапазон 6,5 ° C.

Результаты показывают, что чем ниже теплопроводность материала, тем ниже максимальная температура внешней поверхности.

Что касается стекловолокна, то это полимер, армированный стекловолокном или стекловолокном [50]. Он изготовлен из многослойных, пряденых и текстурированных непрерывных стекловолокон. Стекловолокно имеет множество преимуществ по сравнению с другими типами теплоизоляции, такими как низкая теплопроводность, низкая плотность, очень высокая прочность, высокое звукопоглощение, огнестойкость (отсутствие ожога), исключительная стойкость к атмосферным воздействиям (низкое влагопоглощение) и низкое стоимость [50–52].Таким образом, стекловолокно применяется в качестве тепло- и звукоизоляции различного теплового оборудования, трубопроводов и строительных конструкций, снижая теплопередачу. Он также обычно используется для предотвращения конденсации водяного пара на холодных поверхностях, таких как воздуховоды (воздуховоды) и трубы для холодной воды. Кроме того, стекловолокно обычно не считается опасным, но, если оно не закрыто должным образом, оно может попасть в вентиляционные отверстия и циркулировать в окружающей среде, вызывая раздражение кожи и дыхательной системы человека.

4. Выводы

Принимая во внимание то, что было представлено, важно использовать теплоизоляцию в процессах, где желательно уменьшить потери тепла во внешнюю среду и, следовательно, способствовать увеличению ее теплового КПД.

Для обеспечения надежности полученных численных результатов был выполнен анализ сходимости сетки и временного шага, представляющего теплоизоляцию, на основе экстраполяции Ричардсона, индекса сходимости сетки (GCI) и расчетов абсолютной погрешности.

Из полученных результатов и обсуждений, проведенных в этой работе, можно сделать вывод, что (а) Предложенная методология может быть легко применена в аналогичных процессах, зная условия температуры и скорости воздуха в окружающей среде печи, а также в качестве температуры внешней и внутренней поверхности печи. (b) Математическая процедура, разработанная в этой статье, продемонстрировала низкие вычислительные затраты по сравнению с коммерческими решателями CFD, такими как STAR CD®, Ansys Fluent® и Ansys CFX®.(c) Результаты показали, что чем выше толщина теплоизоляции, тем ниже максимальная температура внешней поверхности и тем больше выигрыш в энергии по сравнению с печью без теплоизоляции. В то время как толщина стекловолокна 1 мм обеспечивает снижение максимальной температуры внешней поверхности на 57,88 ° C и выигрыш в энергии на 15,37%, толщина стекловолокна 100 мм обеспечивает снижение максимальной температуры внешней поверхности на 206,59 ° C и выигрыш в энергии на 39,67%. по сравнению с печью без теплоизоляции.(d) Из четырех проанализированных типов теплоизоляции стекловолокно является изоляционным материалом, который обеспечивает наибольший выигрыш в энергии и, следовательно, способствует наибольшим экономическим и экологическим выгодам. (e) Стекловолокно благодаря отличным физическим характеристикам, таким как низкий тепловой эффект. проводимость и плотность — это теплоизоляция, которая обеспечивает максимальное снижение максимальной температуры наружной поверхности, способствуя наибольшему снижению теплового дискомфорта и риска несчастных случаев на производстве во время работы.

Наконец, представленные здесь результаты могут быть использованы в качестве инструмента для принятия решений при выборе типа теплоизоляции и ее толщины, которые способны обеспечить желаемый прирост энергии для печи с лучшим соотношением выгод / затрат. Важно подчеркнуть, что при выборе типа изоляции необходимо учитывать и другие факторы, такие как срок хранения, стоимость обслуживания и влияние на здоровье человека.

Сокращения
: Коэффициенты (-)
: Площадь (м 2 )
: Удельная теплоемкость (Дж кг −1 K −1 )
: Удельная теплоемкость теплоизоляции (Дж кг −1 K −1 )
: Параметр сходимости сетки (-)
: Скорость, с которой энергия хранится в печи (Вт)
: Скорость, с которой энергия сохраняется в теплоизоляции (Вт)
: Мощность, подаваемая в печь без теплоизоляции (Вт)
: Энергия, подаваемая в процессе нагрева печи без теплоизоляции (Дж)
: Мощность, подаваемая в печь с теплоизоляцией (Вт)
: Энергия, подводимая в процессе нагрева печи с теплоизоляцией (Дж)
: Ускорение силы тяжести (мс -2 )
: Коэффициент конвективной теплопередачи (Вт · м -2 K −1 )
: Коэффициент радиационной теплопередачи (Вт м −2 K −1 )
GCI: Индекс сходимости сетки (-)
: Теплопроводность на восточной грани контрольного объема (Вт · м −1 K −1 )
: Теплопроводность жидкости (окружающего воздуха) (Вт · м −1 K −1 )
: Теплопроводность на западной грани первого контрольного объема (Вт · м −1 K −1 )
: Теплопроводность на восточной стене фи первый контрольный объем (Вт м −1 K −1 )
: Теплопроводность теплоизоляции (Вт · м −1 K −1 )
: Теплопроводность на западной грани контрольного объема (Вт м −1 K −1 )
: Типичный размер ячейки (мм)
: Характерная длина (высота внешней боковой стенки печи) (м)
L ins : Толщина теплоизоляции (мм)
N : Количество контрольных объемов (-)
: Среднее Число Нуссельта (-)
: Число Прандтля (-)
: Теплоотвод в сборке цоколя / потолка печи (Вт)
: Теплоотдача боковыми стенками печи без теплоизоляции (Вт)
: Скорость поступления энергии в теплоизоляцию (Вт)
: Тепловой поток, потерянный конвекцией (Вт)
: Тепловой поток потери на излучение (Вт)
: Прирост энергии за счет теплоизоляции на стадии нагрева печи (Дж)
: Число Рэлея (-)
: Срок службы (Вт) м −3 )
: Время (с)
T : Температура (° C)
: Средняя температура теплоизоляции (° C)
: Температура поверхности внутри печи (° C)
: Температура поверхности вне печи (° C)
: Температура поверхности вне камеры Температура изоляции (° C)
=: Температура окружающего воздуха вне печи (° C)
: Температура пленки (° C)
: Температура в контрольном объеме E во время t + ∆ t (° C)
: Температура в контрольном объеме P во время t + ∆ t (° C)
: Температура в контрольном объеме P во время t (° C)
: Температура в контрольном объеме W во время t + ∆ t (мм)
: Расстояние между центроидами P и E (мм)
: Расстояние между центроидами W и P (мм)
: Расстояние между een центроид P и грань e (мм)
: Расстояние между центром тяжести грани P (мм)
: Длина контрольного объема P (мм)
: Температуропроводность (м 2 с −1 )
: Коэффициент объемного расширения (K −1 )
: Коэффициент излучения (-)
: Кинематическая вязкость (м 2 с −1 )
: Плотность (кг · м −3 )
: Константа Стефана – Больцмана (Вт · м — 2 K −4 )
ϕ : Переменная отклика (МДж)
: Экстраполированное решение для переменной отклика, используемой в исследовании сходимости сетки (МДж).
Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование финансировалось FAPESQ, CNPq, CAPES и FINEP (бразильскими исследовательскими агентствами). Авторы благодарят бразильские исследовательские агентства за финансовую поддержку и исследователей ссылок, цитируемых в тексте, которые помогли в улучшении.

Виды алюминиево-кремниевого огнеупорного кирпича

Хорошее знание типов и применения алюминиево-кремниевых огнеупорных кирпичей, что вы можете использовать их в подходящей доменной печи, вращающейся печи и котле в правильном месте, чтобы максимизировать преимущества этих огнеупорных кирпичей из глинозема и кремния, которые продаются в RS Kiln Refractory Компания!

Кирпичи из кремнезема Кирпичи из огнеупорной глины Кирпичи с высоким содержанием глинозема

Получите бесплатное предложение

Вот типы алюминиево-кремниевого огнеупорного кирпича

  1. Кирпичи из кремнезема означают те огнеупорные кирпичи с содержанием SiO2 более 93 процентов, которые являются основным огнеупорным продуктом кислых огнеупорных кирпичей и могут быть хорошо использованы для строительства коксовой печи, а также могут использоваться для основной реакционной крыши и опорных позиций в стекловаренная печь, печь для обжига керамики, доменная печь, кальцинаторные и термические печи и так далее.Обратите внимание на то, что кремниевые огнеупорные кирпичи нельзя использовать в отопительном оборудовании с большими колебаниями температуры ниже температуры 600 градусов.
  2. Огнеупорные кирпичи относятся к тем легким огнеупорным кирпичам, которые сделаны с использованием твердой глины в качестве основных материалов и состоят из 25-50 процентов ингредиента муллита, 25-60 процентов ингредиента стекловидной фазы и 30 процентов ингредиентов кристобалита и кварца. Кальцинированная твердая глина должна быть предварительно обработана клинкером, а затем смешана с мягкой глиной для обжига в шамотный продукт при температуре 1300 ~ 1400 градусов методом полусухого метода или изготовления пластмасс.Этот вид легкого огнеупорного кирпича может использоваться в доменных печах, нагревательных печах, доменных печах, энергетических котлах, обжиговых печах для обжига извести, вращающихся обжиговых печах, обжиговых печах для обжига керамики и огнеупорных кирпичей и т. Д.
  3. Кирпич с высоким содержанием глинозема в основном состоит из корунда, муллита и ингредиентов стеклофазы в качестве основного минерального состава, содержание которого зависит от вида и количества отношения Al2O3 / SiO2 и примесей. Этот вид огнеупорного кирпича можно разделить на разные марки в зависимости от содержания Al2O3.Эти огнеупорные кирпичи с высоким содержанием глинозема изготовлены из природной руды с высоким содержанием бокситов и силлиманита, а также смешиваются с плавленым корундом, спеченным оксидом алюминия и синтетическим муллитом, а клинкер обжигается с оксидом алюминия и глиной в различных соотношениях с помощью метода спекания, которые широко используются в производстве железа. металлургия, цветная металлургия и другие отрасли.
  4. Корундовый кирпич относится к огнеупорному кирпичу с содержанием более 90 процентов Al2O3, который состоит из корунда в качестве основной фазы, который можно разделить на два типа спеченных корундового кирпича и корундового кирпича электроплавки.
Кирпичи из кремнезема на продажу
Кирпичи из кремнезема для продажи в RS Refractory Company используют диоксид кремния в качестве сырья и известковое молоко, железо-фосфор и сульфитный щелок …
Подробнее
Кирпич из высокоглиноземистого материала
Кирпичи с высоким содержанием глинозема, разновидность алюмосиликатных огнеупорных изделий с содержанием внутри более 48% Al2O3, изготавливаются из бокситов …
Подробнее
Корунд кирпич
Корундовый кирпич обжигают при высоких температурах, чтобы получить матрицу из муллита, муллит-корунда или корунда…
Подробнее

Бесплатная цитата

Выше представлено простое введение в серию алюминиево-кремниевых огнеупорных кирпичей. Изучив их, вы можете узнать больше об этих огнеупорных кирпичах, выставленных на продажу у производителя огнеупоров для печей Rongsheng. Добро пожаловать, напишите нам для получения более подробной информации, а также бесплатного предложения!

Алюминиево-кремниевый огнеупорный кирпич для продажи на заводе RS

RS, относится к Rongsheng, является профессиональным производителем огнеупорных материалов в Китае, который имеет собственную профессиональную производственную фабрику и серию производственных линий, а также группу профессиональных продавцов и инженеров.Компания RS имеет многолетний опыт производства и экспорта во многие страны, такие как Пакистан, Великобритания, США, Индия, Япония, Корея и так далее. Если у вас есть какие-либо требования к огнеупорным кирпичам и литым огнеупорным материалам, вы можете связаться с нами для получения подробного прайс-листа прямо сейчас!

Оставьте свои требования к огнеупорным кирпичам и литейным материалам для печи RS! Мы ответим Вам через 12 часов !:

Другая перспектива: что нужно знать о керамическом волокне

Изоляция из керамического волокна существует с конца 1950-х годов и может быть найдена в больших объемах, в виде плит, блоков и одеял любой толщины и плотности.Первоначально он был сделан из белой глины под названием Каолин, найденной в Джорджии и Каролине. Вы не поверите, но утеплитель из керамического волокна произошел от огнеупора.

До 1980-х годов существовали компании-производители котлов, которые владели своими огнеупорными подразделениями по производству кирпича и огнеупоров для своих котлов. Вначале, при изготовлении очень плотного огнеупора из белой глины, инженеры-керамики обнаружили, что, когда глина нагревается достаточно сильно, она становится жидкостью и иногда образует длинные волокна и маленькие шарики, называемые «дробью».«Инженеры обнаружили, что, используя эти длинные волокна и дробь, они могут создать высокотемпературный изоляционный материал для применений при температурах до 3000 ° F. Эти компании увидели потребность в высокотемпературной изоляции для своих котлов, а также для сталелитейной и литейной промышленности, которая производила, например, шары пульверизатора, стальные кожухи и пластины барабана.

Понятно, что высокотемпературная изоляция находит больше применений в сталелитейной и литейной промышленности, чем в энергетике.Подрядчик или дистрибьютор огнеупоров может продавать своим потребителям стали и литейным предприятиям в двадцать раз больше изоляционных материалов из керамического волокна, чем потребителям из электроэнергетики в год.

Печи и оборудование, футерованные или изолированные керамическим волокном в сталелитейной и литейной промышленности, имеют другие требования к изоляции, чем котлы и оборудование в энергетике. Все дело в температуре. Котел сжигает топливо, чтобы произвести пар или тепло, отводя или передавая печное тепло с температурой 2000 ° F на поверхности стенок трубы.Литейные заводы используют тепло печи 2000 ° F как часть производственного процесса для отжига, выпечки или плавления, в зависимости от продукта или продуктов, которые они продают.

Использование керамического волокна зависит от отрасли, в которой оно используется. В следующих разделах приведены примеры использования керамического волокна в различных отраслях промышленности.

Энергетика

В электроэнергетике котлы используются для производства пара и тепла для выработки электроэнергии, а не для производства какой-либо конкретной продукции.Использование керамического волокна локализовано и встречается в различных частях котла, например:

  • Изоляционные трубы пароперегревателя, расположенные внутри пентхауса или корпуса, которые работают при температуре выше 850 ° F. Трубки и коллекторы пароперегревателя должны быть изолированы (обычно толщиной 1 дюйм), чтобы поддерживать температуру внутри пентхауса ниже 850 ° F, поскольку корпус пентхауса изготовлен из углеродистой стали.
  • Изоляционные электрические турбины, вырабатывающие электроэнергию. Они имеют температуру около 1005 ° F и должны быть изолированы, чтобы предотвратить потерю тепла.
  • Для открытых огнеупорных уплотнительных коробок требуется керамическое волокно, способствующее тепловому расширению области уплотнения. Температура внутри уплотнительной коробки может достигать 2000 ° F.

Изоляция из керамического волокна используется там, где огнеупорные уплотнения нецелесообразны из-за теплового расширения трубок, окружающих область уплотнения. На фотографиях 1 и 2 керамические модули использовались вокруг контуров пароперегревателя, пронизывающих трубы водяной стенки котла.

Керамическое волокно также может использоваться вместо других более традиционных типов изоляции, таких как плиты и одеяла из силиката кальция или минеральной ваты.На фотографиях 3–6 показаны типичные примеры использования керамического волокна вместо более традиционных типов изоляции.

Солнечная энергетика

В солнечной энергетике обогреватели используются в качестве резервной системы для выработки электроэнергии, когда нет солнца. Нагреватели имеют высокие рабочие температуры — 2000 ° F и имеют широкие стенки труб. Стенки трубок и другие открытые участки используют материалы из керамического волокна для удержания тепла.

Изоляция из керамического волокна используется на внешней стороне излучающих стен, окружающих зону горелки вспомогательного нагревателя.Бустерные нагреватели имеют диаметр до 20 футов и более и могут достигать высоты более 200 футов. Как правило, у этих нагревателей есть одна большая горелка, расположенная внизу, с радиационными трубами вокруг и над горелкой, которые создают пар для производства электроэнергии с помощью электрического генератора (точно так же, как бойлер). Количество изоляции из керамического волокна на одном нагревателе может превосходить все количества, обычно встречающиеся в обычном парогенерирующем котле.

Сталелитейная и литейная промышленность

Литейные печи облицованы не трубчатыми стенками, а изделиями из кирпича, огнеупора и керамического волокна для сохранения тепла внутри зоны печи.Это делает литейные печи (и печи) уникальными, отличными от паровых и энергетических котлов. Сталелитейная и литейная промышленность обычно используют в своем производственном процессе большую часть следующего:

  • Коксовые печи используются для производства кокса (чистого углерода) в качестве топлива для печи.
  • Доменные печи сжигают или плавят кокс вместе с добавками железной руды и известняка, чтобы превратить расплавленный чугун в большие слитки.
  • Плавильные печи, такие как электродуговые, вагранки, ковкие и мартеновские, используются для производства чистого чугуна или стали из холодного передельного чугуна путем извлечения всех примесей из чугуна.
  • Печи для выдержки, такие как электродуговые или мартеновские, используются для хранения расплавленного чугуна или стали из перечисленных выше печей в жидком состоянии до тех пор, пока они не будут готовы к формованию слитков или изложниц (например, колес тележек).

На фотографиях выше показана печь с вращающимся подом изнутри. Шихта или детали, подлежащие нагреву, входят в загрузочную дверцу и нагреваются по мере вращения дна печи. По мере вращения пола заряд нагревается в различных зонах нагрева и выходит через разгрузочную дверцу (не показано).Навесная стена сделана из множества слоев одеяла из керамического волокна.

Дополнительные области применения и характеристики изделий из керамического волокна

Есть много других применений керамического волокна, например, для формования вакуумным формованием или штамповки, троса для дверных набивок, сварочных одеял и керамических упрочняющих элементов. Каждый из этих специальных предметов уникален и может использоваться независимо от отрасли. Изделия из керамического волокна обладают высокими характеристиками прочности на разрыв, которые могут выдерживать физические нагрузки и вибрации, и могут использоваться для большинства приложений при температурах до 2300 ° F, что особенно полезно для изоляционных материалов.
В сталелитейной, литейной или энергетической промышленности изоляция из керамического волокна является жизнеспособным вариантом, потому что:

  • К-значения аналогичны традиционной изоляции;
  • Доступен в вариантах материала RCF, AES и low BIO;
  • Температурные пределы керамической изоляции намного превышают нормальные рабочие температуры;
  • Может быть сформирован в модули и съемные одеяла;
  • Его можно надеть на изоляционные штыри; и
  • Не имеет прогорания связующего.

Заключение

Изоляция из керамического волокна существует уже почти 75 лет, и до сих пор остается жизнеспособным вариантом для высокотемпературных применений. Он бывает (или может быть изготовлен) любой формы или формы по мере необходимости: навалом, полосой, одеялом, бумагой и многими другими. Его корни лежат в основных материалах огнеупора; и, благодаря некоторым умным инженерам, это помогло энергетической, сталелитейной и литейной отраслям оставаться термически эффективными.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *