ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пропитывание огнеупорной футеровки и изменение теплофизических свойств огнеупоров в процессе эксплуатации из "Теплопередача в расплавах, растворах и футеровке печей и аппаратов" Возможны случаи, когда температура внутренней поверхности футеровки /ст Превышает температуру плавления расплава пл (например, при заливе расплава в копильник или миксер, нагретый до более высокой температуры). При этом расплав может проникать через поры футеровки вглубь, пока не достигнет слоя на глубине Z, температура которого примерно равна пл- Здесь дальнейшее продвижение расплава прекратится. Процесс пропитывания, следовательно, является как бы образованием внутреннего гарниссажа. Ниже дается графическая методика очень приближенного определения глубины г (рис. 2-7). [c.52] Пример 8. Определение максимальной глубины, на которую расплав может проникнуть в огнеупорную кладку. [c.52] Футеровка миксера состоит из трех слоев шамотного кирпича толщиной 6i=460 мм, диатомового толщиной 02=123 мм и листового асбеста толщиной бз=10 мм. Снаружи имеется металлический кожух, который не влияет на тепловой процесс и в дальнейшем не упоминается (рис. 2-7). [c.52] Перед заливом в него металла миксер разогревается введенной в него горелкой, причем температура газового пламени может быть принята in = 720° . [c.52] Коэффициент теплопроводности шамота, обычно равный Xi = = 1,0 ккал/(м.ч-°С), вследствие пропитывания расплавом (при предшествовавших операциях) увеличивается и может быть принят равным 1 = 1,75 ккал/(м-4. С), а для диатомового кирпича и листового асбеста соответственно 2=0,162 и Я,з=0,24 ккал/(м.ч-° С). Все эти величины взяты с учетом температур, при которых находятся материалы. [c.52] Сложную (трехслойную) кладку условно превращаем в однородную для этого слой диатомового кирпича заменяем эквивалентным по тепловому сопротивлению шамотным. [c.52] Принимаем температуру окружающего воздуха 4=40° С, коэффициенты теплоотдачи от пламени к футеровке и от футеровки к воздуху принимаем соответственно равными =200 и ав= = 20 ккал/(ы -ч-° С). [c.53] Соединив эти полюсы прямой линией на пересечении ее с плоскостями раздела слоев кладки, находим следующие температуры внутренней поверхности кладки 717, в плоскости соприкосновения шамотного слоя с диатомовым 557, на стыке диатомового и асбестового слоев —95 и на наружной поверхности асбеста (на стыке с металлическим кожухом) 70° С . [c.54] Так как последняя величина по санитарно-гигиеническим соображениям является высокой ( 40° С), то легко графически найти толщину слоя асбеста (или диатомового кирпича), при которой температура наружной поверхности снизится согласно действующим правилам до значения 40° С. [c.54] Если температура плавления (пл расплава принята равной 570° С, то, проведя на соответствующем уровне горизонталь до пересечения с кривой ЛВ (рис. 2-7), найдем точку С и глубину z=420mm, на которую в пределе может проникнуть расплав, залитый в горячий миксер, т. е. шамотный слой пропитывается почти целиком (на 90%). [c.54] Практическая глубина пропитывания будет, разумеется, гораздо меньше, так как по мере приближения к температуре плавления, равной 570 С, расплав будет становиться все более вязким и перестанет двигаться по капиллярам. Кроме того, расплав будет реагировать с кирпичом (см. приводимые ниже табл. 2-2—2-6), состав его изменится и температура плавления вероятно снизится, поры могут увеличиться в диаметре вследствие размывания. Все это, как и гидростатический напор расплава, а также капиллярные силы здесь учтены не были, да это и невозможно. [c.55] О механизме пропитывания огнеупоров в литературе имеется ряд статей (см., например, [53, 54]). [c.55] С левой стороны рисунка (2-7) сложная кладка изображена при действительных толщинах слоев и па нее перенесена кривая распределения температур, превратившаяся из прямой линии в ломаную, на которой наклон отдельных участков тем больше, чем меньше теплопроводность данного слоя. [c.55] Для более надежного закрепления гарниссажа на футеровке целесообразно создать условия для некоторого ее пропитывания, т. е. образования так называемого переходного слоя. В этих целях, если, например, футеровка снаружи искусственно охлаждается (водяными кессонами и т.п.), то сначала систему охлаждения не включают, внутренняя поверхность кладки становится горячее и пропитывается на некоторую глубину. После этого включают подачу воды и под охлаждающим действием кессона пропитывание через некоторое время прекращается, а на пропитанном слое образуется гарниссаж, прочно с ним связанный. Лучшее закрепление гарниссажа достигается также, если на трубу или плоскую стенку наваривают специальные шипы. [c.55] Вопросы создания надежного гарниссажа на гладких и ошипованных поверхностях, в частности в котельных установках, подробно рассмотрены в нашей литературе [23—25, 37, 43]. [c.55] В некоторых из приведенных выше формул и расчетов предполагалось, что огнеупорные материалы печей и аппаратов обладают неизменными теплофизическими свойствами, а именно объемной массой, пористостью (кажущейся и истинной), теплопроводностью, температуропроводностью, а также что размеры их не подвергаются изменению. [c.55] Все эти явления связаны с особенностями и режимом технологического процесса, устройством огнеупорной футеровки, приемами обслуживания. В литературе этот вопрос в систематизированном виде не представлен. Ниже приведено лишь несколько примеров изменения теплофизических свойств футеровки в процессе эксплуатации. [c.56] из работ, проведенных Н. К. Болотиным, И. Э. Ве-нераки и др. [55, 56], следует, что объемная масса графита, из которого был выполнен анод натриевого электролизера, до работы составляла 1700 кг/м . После эксплуатации при 600° С в расплавленной солевой смеси, состоявшей из ЫаС1 и СаСЬ, объемная масса графита увеличилась до 2100 кг/м . При этом у образцов, вырезанных параллельно кристаллической цепочке (и оси прошивания), коэффициенты теплопроводности уменьшились примерно в 1,4—1,8 раз по сравнению с исходным графитом и снижались по мере уменьшения температуры. У образцов, вырезанных перпендикулярно кристаллической решетке, влияние пропитывания сказывается в меньшей мере на коэффициентах Я и а, а у пропитанных образцов, кроме того, эти коэффициенты не зависят от температуры. [c.56] Авторы указанной выше работы пишут, что теплопроводность солей, пропитывающих графит, больше теплопроводности воздуха, заполняющего поры чистого графита. Поэтому, казалось бы, пропитка солями графита не должна уменьшать теплопроводность новой системы, если бы электролит, пропитывая графит, заполнял только поры. То, что теплопроводность с пропиткой уменьшается, дает основания предполагать, что электролит при температуре 600° С не просто заполняет поры в графите, а разрушает (изменяет) решетку графитовой структуры, образуя микроскопические трещины, которые тоже заполняются расплавленными солями с теплопроводностью, в 40—50 раз меньшей теплопроводности графита. [c.56] Вернуться к основной статье