珍珠岩保温砖的热物性

 珍珠岩保温砖作为各种工业窑炉的内衬保温材料应用十分广泛。由于此类保温砖物美价廉，其应用范围正在逐步扩大。此类保温材料的保温性能在相同温度下（400℃以下），随密度增大而增大，对于温度大于400℃的情况，数据上基本是密度大的材料比密度小的导热系数大，保温性差。

      实验

      实验材料

      以标准砖（230*115*65mm）为试验试块，采用磷酸铝Al2（PO4）3作结合剂，制作密度为150kg/m3及400kg/m3珍珠岩保温砖各五块。

      仪器

     （1）功率5kw的上敞口马福炉2个，上口尺寸117*233mm，

     （2）可控硅控温器；

     （3）数字测温计。

      实验步骤

      将备好的保温砖放入炉内，如图1所示

     
将图1缝隙用散装珍珠岩密封，厚度为5cm。将电炉功率控制在定值上（5kw），每隔一定时间记录炉温变化，并用测温计测出两个封口的保温砖上表面的温度值，然后作出升、降温一时间函数关系图，以及保温砖表面温度一时间图，比较两种保温砖保温性能。

      实验结果

      1.对每一块保温砖，实验周期我6小时（保温2小时左右），试验结果如图2、图3所示。

     
从图2可以看出，密度大保温砖比密度小的保温砖早约7~8分钟升到900℃，停电后降温也慢。反复实验结果相同，另一方面，从图2可以看出珍珠岩保温砖表面温度也反映出密度大的平衡温度低，保温效果好。

     
实验装置虽然简单，但原理正确。大家知道常用轻质保温材料导热系数之所以小，其主要原因是含有大量气孔（一般气孔率在80%以上，多的可达300%）。在对流很弱时，孔内空气导热的能力差，从而使保温材料具有保温性。由此得出：“密度越小，保温性能越好”的结论。但是我们在引用这个结论时不应忽视它的前提，即：“气孔内气体对流很弱”。

     
根据常识，气体的对流与温差有关。对一般保温材料而言，炉温上升，两面温差变大，占气孔数一半左右的开口气孔间对流传热将加剧。随温度升高，对流传导将成为主要传热方式，逐渐使气孔导热性比材料本身更好，使气孔失去了保温作用；另一方面，在400℃以上时，材料本身的热辐射亦不可忽略，甚至超过热传导。此时，保温材料导热机理与常温下差别很大，产生有异于常温的现场也是正常的。

      结论

      正常范围内（P=0~0.59g/cm，0~600℃），密度大的珍珠岩保温砖比密度小的保温性能好。

      常用轻质保温材料存在 一个极限温度，超过此点，密度大的材料导热系数较小。

      中高温（T＞500℃），高温导热仪测到的导热系数与实际保温性有相当差别。