Обзор принципа теплового расширения и сжатия
«Тепловое расширение и сжатие» - это распространённое физическое явление для большинства материалов: при нагревании объём вещества увеличивается, при охлаждении - уменьшается. Это связано с тем, что при повышении температуры усиливается тепловое движение частиц внутри материала, вызывая увеличение его объёма; при понижении температуры движение замедляется, и объём уменьшается.
1. Почему керамическое волокно практически не расширяется при нагреве
Хотя большинство материалов подчиняется принципу теплового расширения, керамическое волокно является исключением - оно практически не расширяется при нагреве, а иногда даже слегка сжимается (линейное сокращение обычно не превышает 0,03). Эта уникальная особенность обусловлена его микроструктурой.
Материал из керамического волокна состоит из большого количества твёрдых волокон и воздуха, образуя смешанную систему «непрерывная твёрдая фаза + непрерывная газовая фаза»:
Твёрдая фаза - это волокна диаметром около 25 мкм и длиной от 30 до 250 мм, формирующие опорный каркас;
Газовая фаза распределена в порах между волокнами, общий объём пор достигает более 90%.
В процессе нагрева тепловое расширение твёрдых волокон компенсируется или поглощается большим объёмом пор, поэтому общий объём почти не увеличивается.
2. Почему при высоких температурах возникает не расширение, а сокращение
При длительной эксплуатации в условиях высокотемпературной печи каркас волокон подвергается постоянному воздействию температуры, что может приводить к разрыву волокон вследствие собственного веса или хрупкости, их оседанию и уплотнению структуры. В результате уменьшается объём внутренних пор, и возникает незначительное сокращение объёма - обычно это проявляется в виде уменьшения толщины модулей или вдавления на поверхности, при этом линейное сокращение не превышает 0,03.
Рекомендации по применению
Чтобы минимизировать риск усадки керамического волокна в эксплуатации, рекомендуется:
Выбор материала: отдавать предпочтение волокну с температурой применения выше реальной рабочей температуры, чтобы снизить термическое сокращение;
Плотность монтажа: тщательно уплотнять модули при установке, чтобы избежать появления зазоров при усадке, что продлит срок службы футеровки;
Запасной наполнитель: при монтаже модулей рекомендуется иметь в наличии определённое количество керамического волокнистого одеяла для заполнения щелей, ремонта и усиления угловых зон, обеспечивая плотность конструкции.
Компания SUNTHERM поставляет высококачественные керамические волокна с контролируемыми размерами и отличной стойкостью к усадке, которые успешно применяются в различных промышленных печных системах.
