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实验室电炉耐火材料和保温材料的改进

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实验室电炉在升温时,首先炉壁要吸收热量用以提高炉壁温度,当电炉温度升至设定温度进入保温时,虽然炉壁热面温度不再上升,但炉壁还要继续吸收热量用以提高炉壁内部各点温度及炉壳温度,直至炉壳温度不再上升。在升温和保温过程中炉体所吸收的大量热量为电炉蓄热损失。当炉壳温度超过环境温度时,炉壳以对流和辐射的方式向周围散热,即电炉散热损失。

实验室电炉的蓄热损失和散热损失是由组成炉体的耐火材料和保温材料所决定的。在耐火材料和保温材料的厚度一定时,蓄热损失与材料的密度(p)和比热容(C)成正比,散热损失与材料的热导率(入)成正比。陶瓷纤维是一种新型节能材料,目前已成为耐火和保温材料发展的主流,它具有重量轻、耐高温、热稳定性好、热导率低、热容量小和抗热震性好等优点。

传统耐火和保温材料与陶瓷纤维相比,热导率和密度要高几倍甚至十几倍,除镁砖外它们的比热容相近,均在1左右。电炉在温度一定时,通过炉壁散失热量的大小,与炉壁的热阻(s\入)有关,S为炉壁各层材料的厚度。在材料厚度相同的条件下,材料的热导率越小,其散热量也越小,即电炉的散热损失越小。陶瓷纤维密度的降低,使在各层材料厚度相同的条件下,炉壁蓄热量明显减少,从而可以提高升温速度,降低电炉的蓄热损失。同时,还可以降低炉体重量。由于陶瓷纤维的几何形状很容易被改变,在安装和维修时,省去了对耐火和保温材料的切割和磨制工作。