طوب النار
الطوب الحراري أو الطوب الناري أو الطوب الطيني أو الطوب الحراري هو كتلة من مادة السيراميك تستخدم في تبطين الأفران وصناديق النار والمدافئ . يتم بناء الطوب الحراري في المقام الأول لتحمل درجات الحرارة العالية، ولكن عادةً ما يكون له أيضًا موصلية حرارية منخفضة لتحقيق كفاءة طاقة أكبر. عادةً ما تُستخدم الطوب الحراري الكثيف في التطبيقات ذات الضغوط الميكانيكية أو الكيميائية أو الحرارية الشديدة، مثل الجزء الداخلي من فرن يعمل بالحطب أو الفرن، والذي يكون عرضة للتآكل من الخشب ، والتدفق من الرماد أو الخبث ، ودرجات الحرارة المرتفعة. في حالات أخرى أقل قسوة، مثل الفرن الذي يعمل بالكهرباء أو الغاز الطبيعي ، فإن الطوب الأكثر مسامية، والمعروف باسم "طوب الفرن"، هو الخيار الأفضل. [1] إنها أضعف، لكنها أخف وزناً بكثير وأسهل في التشكيل وعزلها أفضل بكثير من الطوب الكثيف. في كل الأحوال، لا ينبغي أن يتشقق الطوب الحراري ، ويجب أن تتحمل قوته جيدًا أثناء التغيرات السريعة في درجات الحرارة.
تصنيع
في صناعة الطوب الحراري، يتم حرق الطين الحراري في الفرن حتى يتحول جزئيًا إلى زجاج . ولأغراض خاصة، يمكن أيضًا تزجيج الطوب. هناك حجمان قياسيان للطوب الحراري: 9 بوصات × 4 بوصات+1 ⁄ 2 بوصة × 3 بوصة (229 مم × 114 مم × 76 مم) و 9 بوصة × 4+1 ⁄ 2 بوصة × 2+1 ⁄ 2 بوصة (229 مم × 114 مم × 64 مم). [2] تتوفر أيضًا "تقسيمات" من الطوب الحراري بنصف السُمك وغالبًا ما تُستخدم لتبطين مواقد الحطب ومداخل المواقد. أبعاد التقسيم عادةً9 بوصات × 4+1 ⁄ 2 بوصة × 1+1 ⁄ 4 بوصة (229 مم × 114 مم × 32 مم). [3] تم اختراع الطوب الحراري لأول مرة في عام 1822 بواسطة ويليام ويستون يونج في وادي نيث في ويلز .
تطبيقات درجات الحرارة العالية
تُستخدم طوبات النار المصنوعة من السيليكا التي تبطن أفران صناعة الصلب في درجات حرارة تصل إلى 3000 درجة فهرنهايت (1649 درجة مئوية)، وهو ما من شأنه أن يذيب العديد من أنواع السيراميك الأخرى، وفي الواقع يتحول جزء من طوب النار المصنوع من السيليكا إلى سائل. [ بحاجة لمصدر ] تم استخدام العزل السطحي القابل لإعادة الاستخدام عالي الحرارة (HRSI) ، وهي مادة لها نفس التركيب، في البلاط العازل لمكوك الفضاء . [ بحاجة لمصدر ]
تستخدم العمليات المعدنية غير الحديدية الطوب الحراري الأساسي لأن الخبث المستخدم في هذه العمليات يذيب بسهولة الطوب السيليكا "الحامضي". [4] الطوب الحراري الأساسي الأكثر شيوعًا المستخدم في صهر تركيزات المعادن غير الحديدية هو الطوب "الكروم والمغنيسيوم" أو الطوب "المغنيسيوم والكروم " (اعتمادًا على النسب النسبية لخامات المغنيسيوم والكروميت المستخدمة في تصنيعها). [5]
تطبيقات درجات الحرارة المنخفضة
تستخدم مجموعة من المواد الأخرى كطوب حراري لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة . [6] غالبًا ما يستخدم أكسيد المغنيسيوم كبطانة للأفران . تعد طوب السيليكا أكثر أنواع الطوب شيوعًا المستخدمة في البطانة الداخلية للأفران ومحارق النفايات . نظرًا لأن البطانة الداخلية عادة ما تكون ذات طبيعة تضحية، فقد يتم استخدام طوب حراري يحتوي على نسبة أعلى من الألومينا لإطالة المدة بين إعادة التبطين. غالبًا ما يمكن رؤية الشقوق في هذه البطانة الداخلية التضحية بعد وقت قصير من وضعها في التشغيل. لقد كشفوا عن المزيد من وصلات التمدد التي كان يجب وضعها في المقام الأول، لكنها أصبحت الآن وصلات تمدد في حد ذاتها ولا تشكل أي قلق طالما لم تتأثر سلامة البنية. [7] كربيد السيليكون، ذو القوة الكاشطة العالية، هو مادة شائعة لمواقد حرق الجثث ومحارق النفايات . يمكن استخدام الطوب الطيني الأحمر الشائع للمداخن والأفران التي تعمل بالحطب.
الاستخدام المحتمل لتخزين الطاقة
تقدم الطوب الحراري، بقدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية وتخزين الحرارة، حلاً واعدًا لتخزين الطاقة. يمكن استخدام هذه الطوب الحراري لتخزين حرارة العمليات الصناعية، والاستفادة من الكهرباء المتجددة الزائدة لإنشاء مصدر حرارة مستمر ومنخفض التكلفة للصناعة. نظرًا لبنائها من مواد شائعة، فإن أنظمة تخزين الطوب الحراري أكثر فعالية من حيث التكلفة من أنظمة البطاريات لتخزين الطاقة الحرارية. تشير الأبحاث في 149 دولة إلى أن استخدام الطوب الحراري لتخزين الحرارة يمكن أن يقلل بشكل كبير من الحاجة إلى توليد الكهرباء وتخزين البطاريات وإنتاج الهيدروجين وتخزين الحرارة المنخفضة. يمكن أن يخفض هذا النهج تكاليف الطاقة الإجمالية بنحو 1.8٪، مما يجعل الطوب الحراري أداة قيمة في تقليل تكاليف التحول إلى طاقة نظيفة ومتجددة بنسبة 100٪. [8]
انظر أيضا
مراجع
- ^ "طوب حراري عازل" . تم استرجاعه في 2016-08-07 .
- ^ "طوب حراري مقاوم للحرارة | طوب حراري لبناء الأفران". www.sheffield-pottery.com . تم الاسترجاع في 2020-07-18 .
- ^ "طوب حراري مقاوم للحرارة | طوب حراري لبناء الأفران". www.sheffield-pottery.com . تم الاسترجاع في 2020-07-18 .
- ^ Modern Refractory Practice, Fifth Edition (Harbison–Walker Refractories: Pittsburgh, Pennsylvania, 1992), Page CR-2
- ^ Modern Refractory Practice, Fifth Edition (Harbison–Walker Refractories: Pittsburgh, Pennsylvania, 1992), Page CR-3
- ^ "طوب حراري مقاوم لدرجات الحرارة العالية". www.vitcas.com . تم الاسترجاع في 2023-06-21 .
- ^ الهندسة الحرارية . دي دويتشه بيبليوتيك. 2004. ردمك 3-8027-3155-7.
- ^ Jacobson, Mark Z; Sambor, Daniel J; Fan, Yuanbei F; Mühlbauer, Andreas (2024). "تأثيرات الطوب الحراري لتسخين العمليات الصناعية على تكلفة مطابقة الطلب على الطاقة في جميع القطاعات مع إمداد الرياح والمياه والطاقة الشمسية بنسبة 100% في 149 دولة". PNAS Nexus . 3 (7): pgae274. doi :10.1093/pnasnexus/pgae274. PMC 11263865 .
قراءة إضافية
- بيرتون، جوزيف؛ بيرتون، ويليام (1911). . في تشيشولم، هيو (محرر). موسوعة بريتانيكا . المجلد 10 (الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 418-419.
