Печь с шагающими балками (стр. 12 из 14)
8.3.2.5 СУММАРНЫЕ ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ НА ПУТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА
Суммарные потери давления рассчитываются по формуле [6, с.38]:
, (152)Здесь
. 
.Принимаем: потери давления в рекуператоре
;давление на выходе из горелки
.В результате
.8.3.3 ВЫБОР ТИПА ВЕНТИЛЯТОРА
Согласно рекомендации [6, с.57] рассчитаем необходимую производительность вентилятора с учетом запаса 10%
, (153)Согласно рекомендации [6, с.57] определим приведенное полное давление развиваемое вентилятором с учетом запаса 20% будет равно
, (154)где tг – температура газа, ºС;
tx – температура, для которой дана характеристика машины, ºС;
Б – барометрическое давление в месте установки вентилятора, Па;
ρг – плотность газа при t0=0ºС и Б0=101325 Па;
ρв – плотность воздуха, равная 1,29 кг/м3.
tг=20ºС; tx=30ºС.
Принимаем Б=98642 Па.
.По графику [6, с.51, рис.6.1] подбираем вентилятор:
и 
выбираем вентилятор ВДН – 18 – IIу, с числом оборотов рабочего колеса n=980 об/мин.9 ПРИМЕНЕНИЕ БЕТОНОВ И ВОЛОКНИСТОЙ ИЗОЛЯЦИИ
9.1 ВОЛОКНИСТЫЕ ОГНЕУПОРЫ
Тугоплавкие материалы волокнистого строения являются новым классом высокоэффективных огнеупоров. По фазовому составу их подразделяют на стекловидные, микростекло-кристаллические (ситалловые) и кристалловолокнистые («усы» или «вискерсы»). По длине волокон различают: длинноволокнистые и штапельные с коротким волокном.
Длинноволокнистые материалы получают из диоксида кремния (кварцевое стекловолокно) и материалов на основе следующих бинарных систем: SiO2—ZrO2, SiO2— HfO2, SiO2—GeO2, SiO2—ThO2.
Характерным свойством волокнистых материалов является их высокая прочность на растяжение. В некоторых случаях прочность волокон приближается к теоретической прочности материала. Например, прочность на разрыв кварцевых волокон в среде жидкого азота составляет 180 ТПа при теоретической прочности 200 —250 ТПа. Прочность волокон повышается с уменьшением их толщины. Высокая прочность объясняется: уменьшением вероятности наличия опасных дефектов строения (трещин Гриффитса) в образцах малого размера; гомогенностью структуры; ориентацией структуры и микротрещин вдоль оси волокна.
Модуль упругости волокнистых материалов слабо зависит или не зависит от диаметра волокна. Следовательно, предельное значение относительной деформации нитей значительно выше, чем у массивных образцов. Таким образом, деформативность (а значит и термостойкость) волокон выше, чем массивных образцов. Это составляет вторую особенность волокнистых материалов. Плотность самих волокон практически равна плотности массивных образцов, но изделия, состоящие из многих волокон, имеют кажущуюся плотность значительно более низкую при достаточной прочности. Это обстоятельство используют для создания волокнистых теплоизоляционных огнеупоров. Применение таких огнеупоров в технике не только способствует уменьшению потерь тепла, но и решает задачу снижения материалоемкости. Теплоизоляционные свойства волокнистых материалов составляют третью их характерную особенность.
По прочностным свойствам к волокнистым материалам приближаются пластинчатые кристаллические материалы и пустотелые микросферы.
В настоящее время более 100 веществ получены в форме стекловидных и кристаллических нитей. Наибольшее практическое значение для огнеупорной промышленности имеют волокна системы А12О3—SiO2, поликристаллические материалы и нитевидные кристаллы углерода, SiC и др. Большое значение имеют композиционные материалы (композиты), состоящие из волокон и матрицы (массивного вещества). В них сочетается высокая прочность и сравнительно низкая кажущаяся плотность. В перспективе количество таких материалов в общем объеме производства огнеупоров будет возрастать, так как технология композиционных материалов позволяет собрать лучшие свойства разных составляющих и таким путем получить изделия с заранее заданными высокими свойствами.
Волокнистые огнеупоры системы А12О3—SiO2. Известны два способа получения волокон системы А12О3—SiO2: непосредственно из расплава и из предварительно волокнизованного материала.
По первому способу получают каолиновое волокно. Массовые доли, входящих в него веществ находятся в следующих пределах, %: А12О3 43—54; SiO2 43—54; Fe2O3 0,6— 1,8; TiO2 0,1—3,5; CaO 0,1—1; B2O3 0,08—1,2; K20+Na20 0,2—2. Каолиновое волокно относится к штапельным и представляет собой высокотемпературное стекло. Средний диаметр волокон 2,3—2,8 мкм, длина волокон имеет большой разброс: от нескольких мм до 250 мм.
Выше температуры 1150°С происходит девитрификация стеклофазы и ее кристаллизация с образованием муллита и кристобалита, что сопровождается усадкой и появлением напряжений II рода (следствие направленной кристаллизации). В результате этих явлений падает прочность волокон. Поэтому максимальная температура длительного применения обычного каолинового волокна (приведенного химического состава) не превышает 1150 °С. Кратковременное применение допускается при 1200 °С.
Для повышения термостабильности волокон в расплав вводят различные оксидные добавки. Модифицирование стекла оксидом хрома (~4 %) повышает температуру применения до 1400°С. Оксид хрома повышает вязкость стекловолокна и задерживает кристаллизацию (особенно кристобалита). Основная роль Сг2О3 состоит в предотвращении спекания (слипания) волокон между собой в местах контакта. При 1450 °С каолиновое волокно, модифицированное оксидом хрома, содержит примерно 63 % муллита в игольчатой форме и 37 % кристобалита.
Диоксид циркония тормозит кристаллизацию муллита и способствует увеличению средней длины единичного волокна в 2—3 раза, вероятно, за счет изменения реологических свойств расплава.
Применение некоторых других добавок (TiO2, MgO, Na2O, MnO и др.) не оказывает заметного влияния на термостабильность волокон.
Содержание глинозема в каолиновом волокне в пределах 43—54 % не оказывает существенного влияния как на температуру и скорость расстекловывания, так и на свойства волокна.
Из каолиновой ваты производят более 50 видов различных изделий: маты, картон, бумагу, плиты, нити, шнуры,
ткани и т. п.
Важным фактором в технологии волокнистых материалов является вид связующего и способ его введения в волокно. В зависимости от условий применяют следующие способы: диспергирование и распыление растворов, эмульсий, суспензий и порошков связующих веществ в процессе волокнообразования; набрызгивание тонкого слоя связующего на волокно; пропитка волокнистого каркаса; полив волокна связующим в жидком состоянии; механическое смешение. Связующие для получения волокнистых материалов должны удовлетворять следующим условиям: обеспечивать высокую адгезию к волокну; достаточную когезию после затвердевания; способность к легкому диспергированию и покрытию волокна тонкой пленкой; задерживать муллитообразование в волокнах; препятствовать усадке; не увеличивать в значительной степени кажущуюся плотность и теплопроводность волокнистого материала. В качестве связующих используют: поливинилацетатную дисперсию, кремнезоль, жидкое стекло, алюмохромофосфатные связки, огнеупорную глину, бентонит и др.
Формовочные системы (волокно+связка) представляют собой пластично-вязкие пасты или жидкотекучие суспензии. Основные способы формования изделий — вибропрессование, вакуум-прессование (с удалением значительной доли дисперсионной среды), шликерное литье.
Тканые материалы получают по технологии ткачества.
Основное качество каолиновой ваты и изделий на ее основе — высокая термостойкость и низкая теплопроводность. Материалы из каолиновой ваты с кажущейся плотностью D5 кг/м3 в интервале температур 100—700 °С имеют теплопроводность ~0,2 Вт/(м-К) и широко применяются в качестве теплоизоляции. Эффективность теплоизоляции оценивают произведением теплопроводности на кажущуюся плотность λγ. Чем меньше это произведение, тем эффективнее теплоизоляция. Для материалов на основе А12О3, ZrO2 и SiO2 произведения λγ соответственно равны 10,5; 3,4; 1,8. Не меньшее значение имеет степень отражательной способ ности тепловых лучей*. Нормы отражательной способности пока не установлены.
По второму способу поликристаллические (микростек-локристаллические) волокна А12О3 получают из прядильных композиций фильерно-дутьезым или центробежным способом и последующей термообработкой волокон при 1200°С.
Технология получения штапельного полимикрокристаллического волокна А12О3 типа саффил (Saffil) заключается в приготовлении прядильных композиций на основе солей алюминия (90 %) с волокнообразующими полимерза-густителями (10 %), формовании волокон и их термической обработке. Исходным материалом являются водорастворимые соли алюминия: оксихлорид, основной ацетат, основной нитрат. Волокнообразующими материалами служат поливиниловый спирт, поливинилацетат, оксид полиэтилена, коллоидный SiO2, кремнийорганические полимеры и др.