Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 33
Текст из файла (страница 33)
На рис. 95 для сравнения показаны спектры излучения абсолютно черного тела при разных температурах !185) и спектральное пропускаиие кварцевого стекла «П 070 Алина Волны, а(наг Рнс. аб. Плстноегь язлреыяя абсолютна парного тела ((( и спектралиное пропуюканне прозрачного нварцевого стыла (т( длн образцов раз.знкноа толщины при комнатной температуре 1189). Видно, что часгь энергии излучения в интервале длин волн от 0,5 до 4,5 мкм свободно проникает через прозрачное кварцевое стекло, ме создавая перепада температур по толщине образца. Доля такого излучения с повышением температуры увеличивается, ~поскольку все большая часть энергии нагревателя излучается в диапазоне длин волн от 0,5 до 4,5 мкм.
Наличием сквозного излучения можно объяснить интенсивное увеличение с повышением температуры теплопроводиости кварцевого стекла,по сравнению с теплопроводностью кварцевой керамики. При низких температурах доля энергии, излучаемой в диапазоне длин волн от 0,5 до 4,5 мкм, ~мала, и оба материала практически непрозрачны для ИКаизлучеция. Поэтому изменение теплопроводности этих материалов соответствует теоретически полученным значениям для аморфных материалов. При высоких температурах расхождение обусловлено возрастанием вклада сквозного излучения.
186 ~- 100 с, М~ Ф~ 70' 70 'е ц 701 1П' е,' 107 а о, а» и во 6, по ~ «и', ко сз. о ф гп зп е ставлена теплопроводность кварцевой На ры. 96 р дставлена э ы~й керами мики в зависимости от пористос и, (остью является |рах 100, 500 и 800'С. Обуй с величением пористости. 15а (проводности с ув и ористости выше, а жения теплопроводиос ти п и по и одинаков для всех трех кривых. Однако в интервале пористости от 0 (прозрачное плавленое стекло) до интенсивность спряжения те- ', плопроводности зависит от температуры, При ! 00 и -, 500'С теплопроводность сни- ы г жается соответственно на 15 и 21%, а при 800 С уже иа ~ 53%.
Такое резкое снижение 00'С геплопроводности при 800 че может быть объяснено за и р l, счет уменьшения плотности. Для керамических мате иа- Рнс. аб. теплопроводиость кварцелов измеНеНие плОтностИ На Рюа керамики в зависим,и от 1,5а7а обычно пРиводит к изменению теплопроводнос- чем на 10% . В данном случае резкое снижение ти менее чем на а п оз ачности материала можно объяснить снижением прозр проводяость на 44, 47 и 47% при температурах 500 и 800'С соответственно. Дальнейшее увеличение по- ~ истости от 6,8 до 28% обусловливает снижение тепло- 500 и 800'С. Аналитическая зависимость тепл пр д сти от пористости в интервале ,5 — 28а с точностью до 8агса описывается уравнением 1 1з (1 ! 0277 — а,аб) где 0 — постоянная, которая зависит от температуры и равна 6,87; 8,7 и 10,4,для 100, 500 и 800'С соответственно Значение пористости в уравнении (72) и далее принимается в долях единицы.
В интервале пористости от 6,8 до 28% экспериментальные данные л бо ее точно описываются экспонентой. 187 150 250 450 550 0,28 0,37 0,47 0,49 700 850 1000 1100 0 53 0 67 0 84 0 97 1, 'С. Л, ккал/(ч и 'С) 1,'С.. Л, ккал11ч м 'С) Л = 1,11 ехр 8,87 и (73) 2,25 ~ 150 '~ 01пз' ф 070 о" 6 050 \;э ~~ 020 Я 014 $ ) 0 270 540 700 9 оС Рмс.
98. Зависимость тепл сти от температуры квь ы квьрцевоа кера- à — горячим преосовавием, П „= н а — шликерным литьем, Пн=!авз а— то же, П 77 и 75 "и и =893М а — пенокерамн ка, 2ОО 400 500 ВОО 2 оо Рвс. 97. Темперзтурощшвопяость кварцевоа керамим цифры па кривы к — пари. н стость) 189 Так, при 500'С с точностью до 291 анн уравнением ,19 данные описываются Рассчитанная зпо известной плотносг тально найденн ым значениям теплоп ово н . относги и зксперименра уропроводность кварцевой керамиу еньшается с,повышением температуры, 50 достигая,при 400'С миниму иималыное значение всего на 10% ниж мума, а затем воз аст е .
имеющего место ля данно для данного диапазона температу ля материала с пористостью 1,59п л . 8 е тем"ера'уро равна,71 10 8, а при 800'С— Зн начеиия теплонроводности ква ценой к полу ениой различным сш~ ми технологическими спо представлены на рис. 98 1164].
Данные по теплепроводности ква анны и кварцевой керамики с содержажие римес й 0,591~ !88 Интересны представленные на рис. 99 результаты из. мерения теплопроводности кварцевой керамики при длительном времени измерения, когда происходит ее кристаллизация с переходом из аморфного состояния в поликристаллическое с образованием кристобалита 116).
Для получения полной кристаллизации температура образца поддерживалась в тече- 55 иие шести суток выше 1150'С. До 900'С значения тепло- ' йо проводности согласуются с к 1 ! ранее приведенными, а выше 900'С теплопроводность резко увеличивается в 5,5 раза по мере образования кристобали- ~ 12 Ю га. При снижении температуры образца после высокотем-- 4 пературной выдержки тепло- 0 проводность соответствует та- Ч ' м ъ 3 3 козой для кристобалита, пока ' 7, 2— не происходит превращения Рис. 99 Изменение теплопрокристобалита в более низко- . . .„ „„,„„„9 Емпературную кристалличЕ- при наличии Фазовых превраг р ур шенин: СиуЮ МОИИфИКИИИЮ, Сонровож.
! -а — а -превращение а— кварцевое стекло а — кварце ДИЮЩСЕСЯ СЖИЧКООбРаЗНЫМ ая керамика; а — п океоамнснижением теплопроводности в 2,5 раза. Дальнейгпее увеличение теплопроводности по мере снижения температуры до 20'С соответствует общей закономерности изменения геплопроводности кристаллических окислов. Резкое повышение теплопроводности кварцевой керамики ло мере образования кристобалита было обнаружено и одним из авторов данной книги при измерении теплопроводности методом стационарного теплового режима на полом цилиндре. Температура образцов по условиям измерения после 1000'С увеличилась со ~скоростью 30 — 40'С в час.
Для одновременного замера теплопроводности по радиусу образца было установлено четыре термопары, что позво- .ггило.измерить теплопроводность оразу в трех зонах по его толщине. Теплапроводность кварцевой керамики в зоне высоких температур возрастала за это время в тричетыре раза, тогда как в зоне температур ниже 900'С она соответствовала обычной для кварцевой керамики закономерности. В зависимости от технологии получения кварцевой керамики, в особенности от режима обжига, в ней .может иметь место некоторая кристаллизация. Последняя может существенно повлиять на величину теплопроводности и другие структурно чувствительные ~свойства, хотя уже сейчас имеются технологические режимы, описанные, в частности, в данной книге, которые практически исключают присутствие мристобалита в керамике. ли фактическая температура эксплуатации лежит выше 1100'С, то кристобалит образуется по мере увеличения срока службы изделия.
При температурах выше !650'С кварцевую керамику по этой причине не рекомендуется использовать дольше 5 — 10 мин, а выше 1100'С вЂ” дольше 20 ч. Степень черноты Тепловое излучение тел обусловлено сложными впутриатомными процессами. Носителями лучистой энергии являются электромагнитные колебания различных длин волн.
Спектр и энергия электромагнитных колеба ний, излучаемых нагретым телом, зависят прежде всего от атомарного состава, структуры вещества и температуры. Поэтому спектры теплового излучения и поглощения кварцевого стекла и кварцевой керамики должны быть идентичными. Наличие зерновой структуры и пористостн кварпевой керамики, конечно, вносит свои поправки, но не изменяет одинаковой для обоих материалов природы теплового излучения, обусловленного физическими внутриатомными процессами в кварцевом стекле. В качестве характеристик теплового излучения тел приняты спектральная и интегральная степени черноты. Спектральная степень черноты представляет собой отношение энергии излучения тела по данной длине волны к энергии излучения а~бсолютно черного тела на этой же длине волны при одинаковой температуре, Интегральная степень черноты равна отношению полной 190 1,0 3,0 10,0 30,0 100,0 0 40 0 37 0 03 0 82 0 9 Толньнпа слоя, мм Интегральная степень черноты И 95 видно, что излучение чистой кварцевой з рис.
ин волн от керамики и р, кварцевого стекла в диапазоне дл о е- 0,4 до 4,мкм удет б незначительным, так как ~погл 1ц— ние для образцов, и 5,97 и 29,85 мм ~составляет етри комтемпе ат е соответственно 1О и 20/о. С у о . С вели- 20 о !000'С поглощение возрачением температуры от до стает менее чем па 1,1о. О",. стекло име* То, что кварцевая керамика и кварцевое стекло им * ют слабое излу б чение в диапазоне слабого поглощения„ Изл ение было провере б рено автором экспериментально.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
