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华北电力大学2018-2019学年第二学期

《热能储存技术概论》结课论文

班级：能动1807 姓名：王某某 学号：***0712 成绩：

题目：陶瓷蓄热材料在抗性领域的应用研究

摘要：根据蓄热材料的性能和应用要求，着重针对抗热震性和抗渣性的要求，参照陶瓷材料的成型工艺原理，以镁砂粉等为主要原料，根据实验分析优选出符合陶瓷蓄热材料各项性能要求的合理配方，在不同温度下进行烧结、抗热震性实验和抗渣性实验，通过实验及实际应用表明，其不仅满足了蓄热材料的蓄热能力要求，同时也满足了抗热震和抗渣的性能要求。

关键词：陶瓷，镁砂粉，蓄热材料，抗热震性，抗渣性

正文：

引言

自蓄热式热交换技术在国内的广泛应用之后，这一技术的显著优点和显著节能效果受到人们的青睐与认可，但随着应用范围的扩大，该技术在应用中的问题也逐渐暴露出来，尤其是陶瓷蓄热材料的性能满足不了工业上长期稳定的生产要求，许多厂家没有从蓄热式热交换技术的性能要求和蓄热体的工作环境进行有针对的开发研究，所生产的蓄热体材料要么在蓄热性能上满足不了要求，要么在抗热震稳定性和抗渣性上满足不了工业生产的长期要求。

2. 陶瓷蓄热材料的热物理性质

由于高温蓄热式热交换器的工作特点，对蓄热材料要有着很高的要求，一是要耐高温，二要有高热震性，三要有良好的导热性以及严格的密度和比热要求。对于该材料的选材，选定了堇青石、a-Al2O3、镁砂粉等为重要原料进行合理组配。这里主要介绍一下镁砂粉的相关性质：镁砂又称烧结镁砂，是菱镁矿、水镁石、海水氧化镁等原料在1600~1900度下充分烧结的产物，主要成分为氧化镁，主晶相为方某某，密度为3.50~3.65g/cm^3,晶粒尺寸为0.02~0.05mm，具有良好的抗碱性渣侵蚀的能力，热膨胀系数大，100度时导热系数为34.3w/（m·k），1000度时为6.7w/（m·k），随温度的升高而下降。弹性模型较大，对含有氧化钙和氧化亚铁的碱性渣有极好的抵抗性，熔点2800度，在1800~2400度显著挥发，潜热，单位体积的蓄热密度为p=m/V=3.50g/cm^3。

3. 陶瓷蓄热材料的特点

优点：在于能够克服常规金属换热器不能在高温下长期工作的弱点，耐火度能够达到蓄热材料的要求，有着高强度的抗热震性，能长期处于急冷急热这样的恶劣的工作环境中，能承受住因内外温差变化而引起的压力的作用，作为热的载体，工作中可以在短暂的时间内拥有很强的热量吸收与放出的能力，称为及时吸热放热性，导热性能好，体积利用率高，有利于设备的微型化，具有很高的贮热能力，也具有缩小体积的作用，有着良好的抗氧化铁侵蚀的能力，即抗渣性强。

缺点：工作过程中不可避免地在蓄热体的高温表面聚集炉尘这样对蓄热陶瓷的使用寿命产生极大危害的氧化铁、氧化亚铁等杂质材料，碱性材料中的酸性氧化物及酸性材料中的碱性氧化物在高温下具有强烈的熔剂作用，会使得共熔液相生成温度降低，生成的液相增加，随着温度升高液相量增长的速度加快，从而会严重影响蓄热材料的高温性能，致密度高导致热震稳定性较差，又对组成材料的耐火性能有着直接的负面影响。

4. 陶瓷蓄热材料在抗性领域的应用技术

·蜂窝陶瓷蓄热体是蓄热式燃烧器的关键部件。

应用原理：通过换向装置使两个蓄热室交替吸热放热，最大限度地回收烟气的热量，再把炉内的助燃空气和煤气加热到1000度以上，即使低热值的劣质燃料也能实现稳定着火和高效燃烧，可节省燃料达40%~70%,产量提高15%以上，降低了地球大气的温室效应。

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1．降低废气热损失，最大限度提 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 国高新技术企业 2008年09期；

章学来 于美 于某某 一种新型相变材料的研究【J】 制冷技术 2010年04期；

李某某 相图基础与耐火材料相平衡【M】 冶金工业出版社 1994年06期；

祁先进 金属基相变复合蓄热材料的实验研究 2005；

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Hench?L?L,Xyons?I,Edgar?A,et?al.?无机材料学报(Journal?of?Inorganic?

Materials),2002年17(5):897-909；

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