耐火材料与燃烧概论2

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1、2.1.12.1.1气孔率气孔率(porosity)(porosity) (1) (1) 气孔率的定义气孔率的定义 气孔率是指耐火材料所含气气孔率是指耐火材料所含气孔的体积占耐火材料总体积的百分孔的体积占耐火材料总体积的百分比。耐火材料中的气孔依照透气性比。耐火材料中的气孔依照透气性原理可以分为：原理可以分为：(1) (1) 闭口气孔，封闭口气孔，封闭在材料中与外界不相通，不能为闭在材料中与外界不相通，不能为流体所填充流体所填充( (见图见图2-1)2-1)；(2) (2) 开口开口气孔，一端封闭而另一端与外界相气孔，一端封闭而另一端与外界相通，能为流体所填充；通，能为流体所填充；(3) (3

2、) 贯通气贯通气孔，贯通材料的两面，能为流体所孔，贯通材料的两面，能为流体所通过。通常将开口气孔和贯通气孔通过。通常将开口气孔和贯通气孔统称为开口气孔。统称为开口气孔。 图图2-1 2-1 耐火材料中气孔类型耐火材料中气孔类型 耐火材料的气孔率，通常有三种表示方法，即耐火材料的气孔率，通常有三种表示方法，即 (1) (1) 开口气孔率开口气孔率P Pa a( (也称显气孔率，也称显气孔率，apparent porosity)apparent porosity)，即耐火材，即耐火材料中开口气孔料中开口气孔(open pore(open pore，包含贯通气孔，包含贯通气孔) )的体积占耐火材料总

3、体积之百的体积占耐火材料总体积之百分比；分比； (2) (2) 闭口气孔率闭口气孔率P Pc c(closed porosity)(closed porosity)，即封闭气孔的体积占耐火材，即封闭气孔的体积占耐火材料总体积的百分比；料总体积的百分比； (3) (3) 总气孔率总气孔率P Pt t ( (亦称为真气孔率，亦称为真气孔率，total porosity)total porosity)，是总气孔体，是总气孔体积占耐火材料总体积的百分比。以上三种气孔率用数学式表示为：积占耐火材料总体积的百分比。以上三种气孔率用数学式表示为： 总气孔率总气孔率 (2-1) (2-1) 开口气孔率开口气孔

4、率 (2-2) (2-2) 闭口气孔率闭口气孔率 (2-3)(2-3)%100VVV)P(bcot%100)(boaVVP%100)(bccVVP(2) (2) 气孔率的表示方法气孔率的表示方法 图图2-2 2-2 耐火材料性质和气孔率的关系耐火材料性质和气孔率的关系1-1-抗热震性；抗热震性；2-2-线膨胀系数；线膨胀系数；3-3-体积密度；体积密度；4-4-热导率；热导率； 5-5-耐压强度耐压强度 catPPP三种气孔率间关系为：三种气孔率间关系为：(2-4)(2-4) 耐火材料开口气孔率的测定原理是根据阿基米德定律采用排水法测耐火材料开口气孔率的测定原理是根据阿基米德定律采用排水法测定

5、。致密耐火材料开口气孔率的测定方法是，首先称量试样干燥质量，定。致密耐火材料开口气孔率的测定方法是，首先称量试样干燥质量，然后将试样放置于液体抽真空，使液体充分饱和试样，称量试样在空气然后将试样放置于液体抽真空，使液体充分饱和试样，称量试样在空气中的质量中的质量( (称为饱和质量称为饱和质量) )和试样的表观质量和试样的表观质量( (指饱和试样完全浸没在液体指饱和试样完全浸没在液体中时，试样的饱和质量与其排除液体质量之差中时，试样的饱和质量与其排除液体质量之差) )。开口气孔率的计算关系。开口气孔率的计算关系式如下：式如下： 开口气孔率开口气孔率 (2-5)(2-5)(3) (3) 气孔率的测

6、定方法气孔率的测定方法%1002313mmmmPa 式中式中 P Pa a耐火材料的显气孔率，耐火材料的显气孔率，% %； m m1 1干燥试样的质量，干燥试样的质量，g g； m m2 2饱和试样的表观质量，饱和试样的表观质量，g g； m m3 3饱和试样在空气中的质量，饱和试样在空气中的质量，g g。 (1) (1) 密度的定义密度的定义 密度是指材料的质量与其体积之比，通常以密度是指材料的质量与其体积之比，通常以g/cmg/cm3 3来表示。当计量来表示。当计量的体积所包含的气孔类型不同时，可将密度分为体积密度的体积所包含的气孔类型不同时，可将密度分为体积密度(bulk (bulk d

7、ensitydensity，缩写为，缩写为D Db b) )、表观密度、表观密度(apparent density(apparent density，缩写为，缩写为D Da a) )和真和真密度密度(true density(true density，缩写为，缩写为d dt t) )三种。三种。 (2) (2) 密度的表示方法密度的表示方法 体积密度：是指材料的质量体积密度：是指材料的质量(M)(M)与其所包含的材料的实际体积与其所包含的材料的实际体积和全部气孔体积之和的总体积和全部气孔体积之和的总体积(V(Vb b) )之比，即之比，即 2.1.2 2.1.2 密度密度(density)(d

8、ensity) ctbbVVVMVMD0(2-6)(2-6) D Db b材料的体积密度，材料的体积密度，g/cmg/cm3 3； MM试样的质量，试样的质量，g/cmg/cm3 3； V Vt t试样中材料的实际体积，试样中材料的实际体积，cmcm3 3；V Vo o试样中开口气孔的体积，试样中开口气孔的体积，cmcm3 3；V Vc c试样中闭口气孔的体积，试样中闭口气孔的体积，cmcm3 3。 真密度：是指材料的质量与其实际体积之比，即真密度：是指材料的质量与其实际体积之比，即(2-8)(2-8) ttVMD 式式(2-6)-(2-8)(2-6)-(2-8)中中 表观密度：是指材料的质量

9、与其所含材料的实际体积和闭口气表观密度：是指材料的质量与其所含材料的实际体积和闭口气孔体积之和之比，即孔体积之和之比，即 (2-7)(2-7) ctbaVVMVMD (3) (3) 密度的测定方法密度的测定方法 体积密度：致密耐火材料体积密度的测量方法，与开口气孔率体积密度：致密耐火材料体积密度的测量方法，与开口气孔率的测量方法相似。中国标准的测量方法相似。中国标准(GB/T2997-1982)(GB/T2997-1982)和国际标准和国际标准(ISO5017)(ISO5017)的的规定，体积密度的计算方法如下：规定，体积密度的计算方法如下： 2311mmDmDb(2-9)(2-9) 式中式中

10、 D Db b试样的体积密度，试样的体积密度，g/cmg/cm3 3； m m1 1干燥试样的质量，干燥试样的质量，g g； m m2 2饱和试样的表观质量，饱和试样的表观质量，g g； m m3 3饱和试样在空气的质量，饱和试样在空气的质量，g g； D D1 1试验温度下浸渍液体的密度，试验温度下浸渍液体的密度，g g。(2-10)(2-10) 真密度：根据中国标准真密度：根据中国标准(GB/T5071-1997) (GB/T5071-1997) 和国际标准和国际标准(ISO5018)(ISO5018)的规定，对于耐火材料的真密度，把材料破碎、磨细到颗的规定，对于耐火材料的真密度，把材料破

11、碎、磨细到颗粒内尽可能没有闭口气孔的程度后，用测量试样干燥质量和真实体粒内尽可能没有闭口气孔的程度后，用测量试样干燥质量和真实体积来测定真密度。其计算式如下：积来测定真密度。其计算式如下：23111mmmDmDt式中式中 D Dt t试样的真密度，试样的真密度，g/cmg/cm3 3； m m1 1干燥试样的质量，干燥试样的质量，g g； m m2 2装有试样和选用液体的比重瓶的质量，装有试样和选用液体的比重瓶的质量，g g； m m3 3装有选用液体的比重瓶的质量，装有选用液体的比重瓶的质量，g g； D D1 1试验温度下，选用液体的密度，试验温度下，选用液体的密度，g/cmg/cm3 3