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如何选用更好的蜂窝陶瓷蓄热体?

如何选用更好的蜂窝陶瓷蓄热体?

浏览: 发布日期:2018-08-16 09:36

蜂窝陶瓷蓄热体是一类含有较多孔洞的无机材料,其主要是利用材料中孔洞结构与材质本身结合而具有的性质来达到所需要的各种功能。蜂窝陶瓷蓄热体不仅具有陶瓷基体的优良性能,而且还具有大量的气孔,高的比表面积,可以调节的孔径分布。配合基体材料的光,电,热,磁等物理性能和力学性能,使得在化工、环保、能源、冶金、电子等领域,蜂窝陶瓷蓄热体作为过滤材料,催化剂载体,吸声材料,保温隔热材料,生物材料,红外燃烧器等得到了广泛的应用。

在诸多类型的蓄热体之中,如何正确地和因地制宜地选择蜂窝陶瓷蓄热体,是一个极为重要的问题,为此,必须要了解对它的要求和使用条件。

1、正确的形状:目前,常见的蜂窝陶瓷蓄热体形状有:正方形、长方形、圆形、三角形、异形等。它的选择看起来很简单,但其内含却非常丰富,并与其他许多性能有关,是比较不容易确定的复杂因素。

2、透热深度:透热深度小,也就是蜂窝陶瓷蓄热体的当量厚度薄,越容易达到热饱和状态,有利于发挥蓄热体的蓄热作用,减少蓄热体的用量。同时,预热温度的波动也小,换向时间也可缩短。所以,蜂窝陶瓷蓄热体的尺寸都做得较小,因为透热深度通常为当量厚度之半。

3、单位体积的表面积:也就是比表面积,其单位是m2/m3。比表面积值大,说明在同样的体积下,传热面积大。在同样的传热系数条件下,接受的热量也多。这当然可使蓄热室的体积大为缩小,蜂窝陶瓷蓄热体的比表面积都比较大。

4、蓄热能力:也就是比热容,它是单位体积或重量每升高1℃所需的热量,它的单位是kJ/m3℃或kJ/kg℃。比热容大,蓄热能力就大,蜂窝陶瓷蓄热体的蓄积的热量就多,因此,蓄热能力大的材料可以减小蓄热室的体积,降低其高度和减少温度的波动。

5、导热性能:导热系数是反映蜂窝陶瓷蓄热体导热性能的主要指标,它的单位是W/m℃。导热系数大,可以迅速地将热量由表面传至中心,充分发挥其蓄热能力。在导热系数增加的条件下,可增加其厚度,从而可提高其强度和蓄热能力。

6、耐热冲击性:蓄热体需要在反复加热和冷却的工况下运行,在反复热涨冷缩的作用下很容易发生变形、裂缝和破碎,导致堵塞气流通道,使压力损失增加,甚至损坏不能再用,使用寿命大大缩短。

 如何选用更好的蜂窝陶瓷蓄热体

7、传热性能:气流与固体之间的热交换,与固体表面的状态和形状有关。例如:表面的粗糙度大,通道形状复杂所形成的附面层薄和容易使气流变成紊流。这些因素都使对流传热和辐射传热增加。

8、耐氧化性:有些材料在一定的温度条件下会产生氧化反应,产生的氧化皮会堵塞气流通道和增加其阻力,减薄材料的厚度从而降低其使用性能和寿命。尤其是普通的碳钢,在高温下很快就会氧化损坏而报废,因此只能在低温下使用。在高温下必须使用含镍铬的耐热钢或其他的非金属材料。

9、结构强度:蜂窝陶瓷蓄热体是在高温和承受上层重量的条件下工作的,因此必须要有足够耐高温和高负重条件下的结构强度,即高温下的耐压强度高的材料。否则,很容易发生变形和破碎。

10、阻力损失:在气流通过蜂窝陶瓷蓄热体间的通道时,无论是烟气还是被预热气体,都希望阻力损失小。由于阻力是由局部阻力和摩擦阻力所组成,前者远大于后者,而前者对传热是无用的,后者对传热是有用的。所以,应力求减少的是局部阻力。

11、堆体积稳定性:除正方形、长方形和圆形的蜂窝陶瓷蓄热体外,不少蓄热体的孔隙度在受到振动或热涨冷缩时都会变小,也就是堆体积减小,阻力损失增加。例如,圆形在正方形排列时,也就是8个圆的中心成正立方体时,其堆体积最大。当受到振动后,其堆体积减小,振动越厉害,其减小的程度越大。当然,它有一个极限。

12、清灰难易:在烟气中,多少都含有一定量的灰尘和微粒炭,在长时间的作用下,必然有所沉积,堵塞气流通道,使正常工作状况遭到破坏。虽然在气流反向流动时有一定的反吹清灰和烧烬作用,但其作用是有限的。尤其是蜂窝陶瓷蓄热体的尺寸较小时,必须考虑蓄热体的清灰问题,凡是蓄热体中有较长小孔的都不易清灰,必须避免,蜂窝状的蓄热体遭到淘汰就是一个明显的例子。

13、加工难易:形状越复杂,加工的难度就越大,不适宜于大规模生产,成本就高,价格就贵,大量使用时就困难。所以形状简单的蜂窝陶瓷蓄热体才能得到推广应用。

14、蓄热体来源:一种蜂窝陶瓷蓄热体来源越广,越容易得到,就越有开发价值。例如非金属材料高氧化铝的正方形、圆形、长方形等蓄热体,它们来源广,容易得到,价格就便宜,推广应用就容易。

15、成本高低:一种蜂窝陶瓷蓄热体如果各种性能都好,但它的成本很高,应用就困难。这当然与蓄热体的加工难度和材料来源有关。它是一个独立的重要指标。

16、蓄热体尺寸:蜂窝陶瓷蓄热体尺寸的选择是一个非常重要的问题,尺寸过大,会使蓄热室体积庞大,换向时间长,走过去蓄热室的老路。但是,过小的蓄热体尺寸,会使换向时间缩得很短,电气和机械设备都不能适应,换向的损失也随之增加。同时过小的蓄热体尺寸,还会使蓄热体在气流的作用下漂浮起来,形成局部或全部流态化状态。这时蓄热的稳定状态遭到破坏,所以蓄热体的尺寸也不能太小。

以上是对蜂窝陶瓷蓄热体的一些要求,要满足全部要求是不可能的,只能兼顾主要的,放弃次要的。对某种要求不能达到最低水平的蜂窝陶瓷蓄热体,应采取一票否决制给予否定,不予采用。

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