Pendahuluan
Refraktori sangat penting untuk proses suhu tinggi karena melindungi peralatan yang digunakan dalam baja, kaca, keramik, semen, teknik kimia dan energi dari suhu ekstrem, zat agresif, dan tekanan mekanis. Refraktori digunakan, misalnya, sebagai pelapis dalam tungku, reaktor, dan tangki peleburan. Sifat material utama dalam konteks ini adalah Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal. Ini secara signifikan menentukan berapa banyak panas yang ditransfer ke lingkungan sekitar, yang secara langsung memengaruhi efisiensi energi proses. Selain itu, Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal memiliki efek signifikan pada tekanan termal dan akibatnya pada masa pakai material.
Refraktori adalah bahan yang tidak homogen yang terdiri dari matriks dengan partikel tertanam. Saat menentukan sifat termofisika seperti Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal, berikut ini berlaku: Semakin besar sampel, semakin representatif sampel tersebut.
Menentukan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal bahan tahan api merupakan tantangan bagi banyak sistem pengukuran. Hal ini disebabkan oleh dua faktor: suhu yang relatif tinggi, biasanya melebihi 1000 ° C, dan ketidakhomogenan bahan.
Metode dan Kondisi Pengukuran
LFA 707 StratoFlash®Classic dapat menganalisis sampel dengan diameter hingga 25,4 mm, bahkan pada suhu tinggi. Metode LFA terutama menentukan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal (α), dan bersama dengan densitas (ρ) dan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik (Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp), Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal (λ) dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
Dalam metode LFA, permukaan depan sampel dipanaskan dengan menggunakan pulsa energi pendek dari laser. Peningkatan suhu pada bagian belakang sampel kemudian dideteksi oleh detektor inframerah (IR). Model matematika kemudian digunakan untuk menghitung Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal berdasarkan kenaikan suhu ini.
Kapasitas panas spesifik juga dapat ditentukan ketika sampel dianalisis bersama dengan sampel referensi. Metode yang paling umum untuk menentukan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik pada suhu tinggi adalah kalorimetri pemindaian diferensial (DSC). Namun, ukuran sampel yang umum, dengan diameter 5 mm dan ketebalan 1 mm, tidak mewakili refraktori.
Dengan menggunakan sampel large dari LFA 707 StratoFlash®Classic , dengan diameter 25,4 mm, tidak hanya memungkinkan untuk menentukan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal, tetapi juga Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik pada sampel yang representatif dengan menggunakan metode komparatif sesuai dengan ASTM E 1461.
Kondisi pengukuran dirinci dalam tabel 1.
Tabel 1: Kondisi pengukuran
| Bahan | 2 bahan tahan api dengan basis MgO- dan Al2O2-(ketebalan: sekitar 3 mm) |
| Tempat sampel | Ø 25,4 mm, grafit |
| Program suhu | RT - 1400 ° C dengan 2 kali pemanasan |
| Ukuran sampel | Sesuai dengan bahan, satu sampel dengan Ø 25,4 mm dan ketebalan ~ 3 mm, permukaan planparalel |
| Pelapisan | Grafit |
| Referensi untuk Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp | Grafit POCO |
| Suasana | Ar |
| Tingkat pemanasan | variabel hingga 20 K / menit |
| Energi | 600 V; 600 μs |
Hasil dan Pembahasan
Gambar 1 menunjukkan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik dari dua bahan tahan api (berbasis MgO dan Al2O3) pada suhu mulai dari suhu kamar hingga 1400°C. Seperti yang diharapkan, Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik meningkat dengan meningkatnya suhu. Tidak ada perbedaan signifikan yang terlihat antara siklus pemanasan pertama dan kedua (dalam ± 5%). Hal ini menyoroti stabilitas kimiawi sampel (tidak ada dekomposisi dan/atau gas buang di seluruh rentang suhu).
Gambar 2 menunjukkan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal dari kedua bahan, yang dihitung dengan menggunakan rumus yang disebutkan di atas. Berbeda dengan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik, perbedaan yang jelas terlihat antara siklus pemanasan pertama dan kedua. Perbedaan ini kemungkinan besar disebabkan oleh perubahan struktural di dalam sampel (misalnya, Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase padat-padat dan/atau pembentukan retakan mikro).
Ringkasan
LFA 707 StratoFlash®Classic ideal untuk menentukan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal bahan yang tidak homogen seperti bahan tahan api karena rentang suhunya hingga 1600 °C dan kapasitasnya untuk mengakomodasi sampel large dengan diameter hingga 25,4 mm. Perangkat ini juga dapat menentukan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik secara representatif. Konduktivitas termal yang dihasilkan sangat penting untuk merancang dan menentukan ukuran peralatan untuk proses suhu tinggi.