Lapisan refraktori relau gas ialah penghalang antara persekitaran pembakaran 1000°C ke atas dan cangkerang keluli yang mesti kekal di bawah kira-kira 80°C untuk mengekalkan integriti strukturnya dan melindungi kakitangan. Serat seramik — juga dikenali sebagai serat seramik refraktori (RCF) atau serat aluminosilikat — telah menjadi bahan lapisan dominan untuk relau rawatan haba perindustrian kerana kekonduksian terma yang rendah, penyimpanan haba yang rendah dan kemudahan pemasangan yang relatif.
MONTE INTELLIGENCE menentukan dan memasang lapisan gentian seramik dalam produk relau gas kami. Artikel ini merangkumi keputusan kejuruteraan, amalan pemasangan dan pengiraan haba yang menentukan prestasi lapisan dan hayat perkhidmatan.
Serat seramik dihasilkan dengan mencairkan campuran alumina (Al2O3) dan silika (SiO2) dalam relau arka elektrik dan kemudian menyerat aliran lebur — sama ada dengan meniup dengan udara termampat atau dengan memutar dari roda berputar. Serat yang terhasil, biasanya berdiameter 2-4 mikrometer dan panjang sehingga 250 mm, dibentuk menjadi selimut, papan atau bentuk yang dibentuk vakum. Kimia serat menentukan suhu perkhidmatan maksimum: serat standard (45-50% Al2O3, 50-55% SiO2) dinilai untuk 1260°C; serat alumina tinggi (55-60% Al2O3) untuk 1400°C; dan serat yang mengandungi zirkonia untuk 1430°C.
Selimut gentian seramik ialah bentuk bahan mentahnya — tikar gentian yang fleksibel dan ditebuk jarum, biasanya dibekalkan dalam gulungan sepanjang 7.2 meter dan lebar 0.6 meter, dengan ketebalan dari 13 mm hingga 50 mm, dengan ketumpatan dari 64 hingga 128 kg/m3. Selimut ialah bentuk penebat gentian seramik yang paling murah. Ia dipasang dalam berbilang lapisan untuk membina ketebalan keseluruhan yang diperlukan, dengan lapisan disusun berperingkat supaya sambungan antara kepingan bersebelahan tidak sejajar — ini menghalang jurang terus yang akan membolehkan haba memancar terus ke cangkerang.
Modul gentian seramik ialah blok selimut yang dilipat dan telah dipasang terlebih dahulu, dimampatkan kepada ketumpatan yang lebih tinggi (biasanya 160-220 kg/m3) dan dipegang dalam keadaan mampatan oleh bingkai logam atau oleh tali pengikat yang dipotong selepas pemasangan. Apabila tali dipotong, selimut yang dimampatkan mengembang untuk mengisi sambungan modul-ke-modul, menghasilkan kedap yang ketat tanpa sambungan tembus yang mengganggu pemasangan selimut berlapis. Modul dilekatkan pada cangkerang keluli menggunakan sauh keluli tahan karat — biasanya keluli tahan karat 304 atau 310 — yang dikimpal dengan stud pada cangkerang dalam corak grid yang sepadan dengan dimensi modul, biasanya 300 mm × 300 mm.
Reka bentuk lapisan bermula dengan pengiraan aliran haba. Aliran haba melalui dinding satah ialah: Q = k × A × (T_panas - T_sejuk) / t, dengan k ialah kekonduksian terma (W/m·K), A ialah luas, T_panas dan T_sejuk ialah suhu permukaan panas dan sejuk, dan t ialah ketebalan. Bagi gentian seramik pada suhu purata 1000°C, k adalah lebih kurang 0.15-0.25 W/m·K bergantung pada ketumpatan. Bagi lapisan setebal 300 mm dengan T_panas = 1000°C dan T_sejuk = 80°C, fluks haba adalah lebih kurang 0.2 × 920 / 0.3 ≈ 613 W/m2 — iaitu kehilangan haba reka bentuk yang mesti diambil kira oleh imbangan tenaga relau.
Lapisan biasanya menggunakan berbilang lapisan bahan yang berbeza untuk mengimbangi kos dan prestasi. Lapisan muka panas — yang terdedah kepada suhu tertinggi — menggunakan gentian gred tertinggi yang sesuai dengan suhu maksimum relau. Di sebalik muka panas, lapisan sandaran gentian suhu rendah atau bulu mineral yang berkos lebih rendah boleh digunakan kerana lapisan muka panas menurunkan suhu dengan ketara. Suhu antara muka antara lapisan dikira daripada rintangan haba: jika muka panas ialah 200 mm gentian 1260°C (k = 0.18) dan sandaran ialah 100 mm bulu mineral (k = 0.08), suhu antara muka dikira sebagai T_interface = T_hot - Q × (t_hotface / k_hotface). Penarafan suhu lapisan sandaran mesti melebihi suhu antara muka ini.
Reka bentuk sistem lampiran mesti mengambil kira pengembangan haba. Cangkerang keluli mengembang apabila dipanaskan — kira-kira 1.2 mm setiap meter setiap kenaikan suhu 100°C. Lapisan gentian seramik mengembang jauh lebih sedikit — kira-kira 0.5 mm setiap meter setiap 100°C. Perbezaan pengembangan antara cangkerang dan lapisan menghasilkan tegasan ricih pada titik lampiran. Sistem sauh mesti menampung pergerakan pembezaan ini tanpa mengoyakkan modul gentian. Lubang sauh berlubang atau reka bentuk sauh fleksibel digunakan untuk tujuan ini.
Kualiti pemasangan menentukan sama ada prestasi haba yang dikira benar-benar dicapai semasa perkhidmatan. Jurang antara modul — daripada pemasangan yang lemah, daripada kerosakan semasa pemasangan, daripada kegagalan sauh — adalah punca paling biasa bagi titik panas pada cangkerang relau. Jurang 3 mm di atas satu meter persegi lapisan boleh meningkatkan kehilangan haba setempat sebanyak 5-10 kali ganda. Kawalan kualiti semasa pemasangan termasuk memeriksa pemasangan modul (jurang maksimum yang dibenarkan biasanya 2-3 mm), mengesahkan integriti kimpalan sauh (tarik-uji sampel sauh), dan memeriksa modul yang dimampatkan atau rosak yang tidak akan mengembang dengan betul apabila dipanaskan.
Penyelenggaraan lapisan semasa operasi relau terdiri daripada pemeriksaan visual berkala pada bahagian luar cangkerang untuk mencari titik panas — ditunjukkan oleh perubahan warna cat, suhu permukaan melebihi 80°C yang diukur dengan termometer inframerah atau cahaya yang kelihatan pada waktu malam. Titik panas hendaklah dipetakan dan dipantau. Titik panas yang stabil pada suhu 100-120°C mungkin boleh diterima untuk operasi berterusan sehingga penutupan berjadual seterusnya. Titik panas yang meningkat suhunya atau melebihi 150°C hendaklah disiasat dan dibaiki pada peluang seterusnya.
Lapisan relau MONTE INTELLIGENCE direka bentuk untuk jangka hayat selama 5-8 tahun di bawah keadaan operasi biasa. Kami menyediakan perkhidmatan penyeliaan pemasangan, pengiraan terma dan pemeriksaan lapisan.
Untuk reka bentuk lapisan gentian seramik atau lapisan semula relau sedia ada anda, hubungi helenxu@cnlymonte.com.
