השתתפות בתפקיד Ceramics המסורתית באחסון חום וניהול

קרמיקה מסורתית הייתה יסודית לציוויליזציה האנושית במשך אלפי שנים, לא רק ככלי שיט ואמנות, אלא ככלי מתוחכם לניהול חום.מסירי הבישול המוקדמים ועד לשכונות תעשייתיות בעלות עתירה גבוהה, חומרים אלה הראו יכולת יוצאת דופן לאחסן אנרגיה תרמית ולבקר בהעברה. מאמר זה חוקר את התפקיד המתמשך של קרמיקה מסורתית באחסון חום וניהול, בוחן את חשיבותם ההיסטורית, תכונותיהם, יישומים מודרניים, פוטנציאל ופוטנציאליים כיצד חומרים מתקדמים, כמו גם חומרים מתקדמים, וכן הלאה, עם תובנות, וכן הלאה, וכן הלאה, עם חומרים מתקדמים, עם חומרים מתקדמים, עם חומרים מתקדמים, וכן הלאה, עם חומרים מתקדמים, עם חומרים מתקדמים, עם קרמיקה, עם תכונות עיצוב, ותובנות, עם תכונות קרמיקה, עם חומרים מתקדמים, עם חומרים מתקדמים, עם תכונות קרמיקה, עם תכונות מתקדמות.

התפקיד ההיסטורי של Ceramics בניהול חום

זמן רב לפני הופעת התרמודינמיקה המודרנית, תרבויות עתיקות ניצלו באופן אינטואיטיבי את המאפיינים התרמיים של קרמיקה.הממצאים הקרמיקה הידועים המוקדמים ביותר - פיגורינים וכלי שיט מתקופת הפלאולית' – כבר השתמשו בהם לבישול, אשר דרשו יישום חום מבוקר.על ידי התקופה הניאוליתית, חברות ברחבי סין, המזרח הקרוב, ואמריקה פיתחה כושי המסוגלים להגיע לטמפרטורות מעל 1,000 מעלות צלזיוס, מה שמאפשר ייצור חום רב-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מדומים-מתאים-מתאים-מדומים-מתאים-מתאים-מתאים-מדומים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מדומים-מתאים-מדומים-מדומים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מתאים-מדומים-מדומים-מדומים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מדומים-מתאים-מדומים

Ceramics in Ancient Chinese and Egyptian Heating Systems

בסין, פיתוח של ערש גבוה ופורצלן היה קשור הדוק לצורך של מריבות בישול עמידות וכלי חימום.הסינים השתמשו גם בקרמיקה:0kangsveFLT:1 (פלטפורמות שינה מחוממות) אשר מאוחסנים חום משריפות בישול וקרינה אותו לאט דרך הלילה, במצרים העתיקה, כורח שימש בלחם ובמחסנים חמים לתבניות מתכת קרמיקה, אפילו כדי לעמוד בטמפרטורות מתכת קרמיקה מוקדםות.

ימי הביניים ורנסאנס חידושים ב Ceramic Heaters

עד התקופה מימי הביניים, הכורים האירופאים פיתחו את העיצוב של תנורי קרמיקה ואריחים.The FLT:0KachelofenveFLT:1 (עד תנורים) הפך מרכיב מרכזי חימום בבתים ברחבי מרכז אירופה.הנרים האלה, עשויים מ אריחים קרמיקה עבה, נספג חום משריפה קטנה ורדיו אותו בעדינות במשך שעות רבות, ומספק חום יציב עם צריכת דלק מינימלית זה - כמו גם מזחלות חום מודרני.

תכונות פיזיות ומסתוריות של Ceramics מסורתי

כדי להבין מדוע קרמיקה מצטיין בניהול חום, חיוני לבחון את המבנה האטומי שלהם ואת ההתנהגות התרמית שלהם.בניגוד מתכות, שיש להם אלקטרונים חופשיים אשר לנהל חום, קרמיקה הם בדרך כלל תרכובות איטוניות או קוהור עם אטומים מחוברים הדוק.

נקודות מלוטשות גבוהות והתנגדות לחום

רוב הקרמיקה המסורתית, כגון אלומיניום (אל2O3) ו- silica (SiO2), יש נקודות נמסות יותר מ-1,500 מעלות צלזיוס. זה הופך אותם הכרחיים עבור יישומים מעורבים חום קיצוני, כגון ציפוי פרווה, ריהוט ln, ציפוי מחסום תרמי.האגות חזקים בין אטומיים דורשים אנרגיה משמעותית כדי לשבור, משמעויות נשאר מוצקות ומבניות תחת זה יהיה היתוך או מפולמוס.

בידוד והתנהלות

Ceramics משתרע על מגוון רחב של מוליכים תרמיים. Dense קרמיקה כמו אלומיניום הם התנהגות יחסית (- 30 W / mK), בעוד קרמיקה כמו Firebrick הם insulators מעולה (~0.15 W / mK) טונה זו עולה מן היכולת לשלוט בנפיחות במהלך הירי.

אחסון חום ו-Latent Heat Storage

מסה תרמית - היכולת לספוג ולאחסן חום - מזוהה על ידי קיבולת חום מסוימת. קרמיקה מסורתית בדרך כלל יש חום ספציפי סביב 0.8-1.0 kJ / kgK, דומה בטון ואבן. בעוד לא גבוה כמו מים, קרמיקה יכולה לאחסן אנרגיה משמעותית בטמפרטורות גבוהות ללא שינוי.חלק קרמיקה מתקדמת יכול לשלב חומרים של שינוי בשלב (למשל, מלחים) לתוך המרחץ הגיוני עבור חום סביר, אבל יעילות שלהם.

סוגים של Ceramics מסורתי בשימוש ביישומים של חום

לא כל הקרמיקה שווה כשמדובר בביצועים תרמיים.קטגוריות הבאות רלוונטיות במיוחד:

Terracotta ו- Earthenware

טרקוטה (ב-800-1,000 מעלות צלזיוס) היא ⁇ וחלשה יחסית, אך מציעה בידוד תרמי טוב.זה נפוץ בסירי פרחים, אריחי גג וכלי בישול מסורתיים כמו ההודי FLT:0handiphiFLT:1 .

סטונה

ב-1,100-1,300 מעלות צלזיוס, אבן היא צפופה ופחות ⁇ מאשר Earthenware.זה לעתים קרובות בוהק כדי להשיג משטח לא ⁇ . ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ מאשר התפלגות חום ושימור.זה אבן תעשייתי משמש כורים כימיים ומצעים ln.

פורסל

פורסלן, שנורה מעל 1,300 מעלות צלזיוס, הוא מאוד מחוספס ומאולשע, בעוד יקר, הוא מציע עמידות זעזוע תרמי יוצאת דופן כאשר הוא ניסח כראוי.מעבדת, מחסנים גבוהים וכלי בישול מדויקים (למשל, יפני FLT:0donabeFLT:1) להשתמש בגופים מזחלים או דומים.

« « « ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אלה נועדו במיוחד לעמוד על אופניים תרמיים חוזרים ונשנות.לבנים Fireclay מכילים אלומיניום ו silica בפרופורציות מבוקרות ומשמשים בציפוי פרווה, בנייה כרוב, ואגורות אח שלהם.המיסה התרמית הגבוהה שלהם עוזרת לשמור על טמפרטורות יציבות בתהליכים תעשייתיים.

כיצד Ceramics מסורתי חנות ולנהל חום

ההתנהגות התרמית של קרמיקה יכולה להישבר לשלוש מנגנונים מרכזיים: התנהגות, הדבקה וקרינה.עם זאת, לאחסון חום, מצב הדומיננטי הוא אחסון חום הגיוני.

אחסון חום רגיש

כאשר גוף קרמיקה מחומם, הרטטים האטומיים שלו עולים, מאחסנים אנרגיה כחום הגיוני.הכמות המאוחסן היא פרופורציה לקיבולת החום הספציפית של החומר, צפיפות ושינוי טמפרטורה, סיר קרמיקה עבה יכול להחזיק מספיק חום כדי להמשיך לבשל לאחר שהאש הוסרה - עיקרון המשמש ב-FLT:0thermal Mass תנורי מים מ-1LT ומבני שמש פסיביים, למשל, לדוגמה, מ-F2b-R.

התנהגות נמוכה של Insulation

ביישומים בהם יש להכיל חום (למשל, קירות תנור, ריצוף פרווה), קרמיקה עם מוליכות תרמית נמוכה הם הכרחיים.מבנה ⁇ של בידוד מלכודות אש, צמצום העברת חום. הנכס הזה גם עושה שמיכה סיבי קרמיקה ומועצות פופולריים עבור insulation תעשייתי.

רדיאנט ריאה

סראמיקים גם מנהלים חום על ידי פולטת קרינה אינפרא אדום.חשיכה, משטחים קרמיקה הם פולטים יעילים ו סופגנים של קרינה תרמית.ב-FLT:0ceramic חום פולטטריראטFLT:1 (ששימוש במכלים מפוזרים או תנורי חום רדיואקטיביים), הגוף הקרמיקה מתחממת ורדיו מחדש גלימה ארוכים, ומספק חום עדין ללא אור.

יישומים מודרניים של Ceramics מסורתי בניהול חום

הידע העתיק של קרמיקה היה מעודן ומסולק לאתגרים הנדסיים עכשוויים.

Thermal Barrier Coatings (TBCs) עבור Jet Engines

למרות שלא רק "מסורתי", הציפויים המודרניים מיוצרים לעתים קרובות מ- yttria-stabilized zirconia - קרמיקה. ציפויים אלה להגן על להבים של טורבינות מתכת מחום קיצוני (עד 1,500 מעלות צלזיוס), המאפשר טמפרטורות הפעלה גבוהות יותר ויעילות רבה יותר.עקרון הבסיס - צווארי כמגן חום - מעודכנים חזרה לקילי לבנים מוקדמים ומתכת- crmelstingsibles.

בידוד ו Furnace Linings

פרווה תעשייתית, ממיס זכוכית, וכרישים מלט ממוצבים עם לבנים ריבאונדים עשויים מאלומיניום, סיליקה, ופארזיה. לבנים אלה לעמוד בטמפרטורות גבוהות ומתקדמות תוך צמצום אובדן חום. חידושים כוללים לבנים קלים (0.6 גרם / 3) אשר להפחית צריכת אנרגיה בייצור.

אחסון אנרגיה סולארית

צמחים סולאריים ריכוזיים (CSP) משתמשים לעתים קרובות קרמיקה כאמצעי אחסון תרמי מוצק המדינה.חלקיקים או לבנים מחוממים 800-1,000 מעלות צלזיוס על ידי אור השמש מרוכז, ולאחר מכן משמשים לייצור קיטור על הביקוש.גישה זו, המכונה: FLT:0ceramic אנרגיה תרמית אחסון אנרגיה תרמית (CTES)FLT:1, מציעה יציבות עתירה גבוהה ועלויות נמוכות בהשוואה למלחים / RUSL (R) הוא ידוע לשימושים כחולים) של אנרגיה תרמית (CR) הוא 24/7 (R) הוא כלי קרמיקה (R).

Ceramic Heat Exchangers

מחליפי חום צוואר הרחם מחלימים חום מתהליכים תעשייתיים בעלי טמפרטורה גבוהה (למשל, פלדה, ייצור זכוכית) סיליקון carbide ו קרמיקה טבורי יכולים להתמודד עם גזים קורוזיים ומעל 1,000 מעלות צלזיוס. ההתנגדות שלהם לזעזוע תרמי וחמצן הופך אותם לעולים על חלופות מתכת כאלה לשפר את יעילות האנרגיה על ידי קירור אוויר, צמצום דלק על ידי צורך עד 30%.

יישומים מקומיים: קוקוware, סטובס, ו בידוד

(הופנה מהדף בישול קרמיקה מסורתי נשאר פופולרי עבור בישול איטי ואיפיה. ברנדס כמו FLT:0)Le CreusetuaFLT:1 להשתמש בסלע עם ציפוי אמייל חריף אפילו לאספקת חום. ⁇ בישול - כגון: 2tagineFLT 3 או הודי FLT:4bnaFLT:5 - התקהלות על סיר בישול ⁇ , כמו גם על תנורי קרמיקה, וכן על גבי תנורי קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, או חומרים קרמיקה.

יתרונות ומגבלות של Ceramics מסורתי

יתרונות

• (ב) ⁇ :0) , ⁇ (ה) מ"החומרים הטבעיים בשפע ( ⁇ y, פצלי, quartz) עם אנרגיה לעיבוד נמוך בהשוואה לרכיבים מתקדמים.
• (FLT:0) Cost-יעילות:FLT:1Build Materials are low; טכניקות ייצור נעות בין לחץ יד לאוטומטי, שמירה על עלויות יחידות נמוכות.
• (ב) יציבות גבוהה-הזמן: 1FLT:1 לא ירד עד 1,600 מעלות צלזיוס עבור ריבאונדים משותפים; חלקם יכולים לעלות גבוה יותר.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ 1 (ב) , ⁇ ממאמצות, אלקליס ומכות מלוטשות - חיוניות לכורים תעשייתיים.
• (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הגבלות

• (ב) ⁇ :0 (בקיצור: 1) ⁇ ) ⁇ (ב"ג) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ⁇ :0 ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) התנהגות לא מתאימה: FIRLT:1 , חלק מהיישומים (למשל, חילופי חום) דורשים מוליכות גבוהה, אשר קרמיקה צפופה יכולה לספק, אבל הם לעתים קרובות יותר יקר.
• (ב) מומים בייצור:0) פגום: 1 (בהמשך ירי) יכול להוביל לסדקים או לירושה, צמצום הביצועים.

השוואת Ceramics המסורתית ל- Modern Alternatives

חומרים מודרניים כמו פחמן מורכב, aerogels, חומרים של שינוי בשלב (PCMs) מציעים יתרונות מיוחדים, אבל קרמיקה מסורתית להחזיק הקרקע שלהם.לדוגמה, aerogels יש מוליכות תרמית נמוכה יותר מכל קרמיקה, אבל הם שבריריים ויקרים. PCMs כמו חומצה שעווה מאחסן שעווה בחנות מאוחרת, אבל הם לא יכולים לפעול בטמפרטורות גבוהות, על ידי הצטיין, ב -200-1,500Cera לעתים קרובות מתרחשת טיפול פסיכולוגי.

כיוונים עתידיים וחדשנות

מחקר לקרמיקה המסורתית ממשיך, מונע על ידי הצורך במערכות אנרגיה בר קיימא.כמה מגמות מתעוררות ראוי לתשומת לב:

Geopolymer ו Low-Temperature Ceramics

Geopolymers, המיוצר על ידי הפעלת חומרים אלומיניום עם פתרונות אלקליין, יכול להיווצר בטמפרטורת החדר ופוטר בטמפרטורות נמוכות (400-800 מעלות צלזיוס) הם מציעים תכונות תרמיות דומות לפטר עם עודף פחמן מופחתת חוקרים ב-FLT:0 American Ceramic SocietyveFLT:1 הם חקרו גיאודוקממים עבור מבנים תרמיים לאחסון אנרגיה תרמית.

Ceramic Foams ו-Forous Media

נקבוביות מבוקרת בקרמיקה יוצרת חומרים קלים עם אחסון חום ספציפי יותר לכל מסה יחידה. קצף Ceramic נבדקים כתומך עבור PCMs בשילוב מערכות אחסון עקביות-חושיות.הם משמשים גם כפילטרים עבור גזים חמים במצה תעשייתית.

ייצור תוספת של Ceramic Heat Exchangers

הדפסה תלת מימדית מאפשרת גיאוגרפיות מורכבות הממקסמות את אזור העברת החום תוך שמירה על שלמות מבנית.חברות כמו FLT:0) ליתמוזורוFLT:1 לייצר רכיבים קרמיקה עם ערוצים פנימיים מורכבים לביצועים תרמיים משופרים.

מסקנה

קרמיקה מסורתית התפתחה מכריות בישול צנועות ועד מערכות ניהול תרמיות מתוחכמות, אך העקרונות הבסיסיים שלהם נשארים ללא שינוי: יכולת חום גבוהה, יציבות תרמית, ו בידוד טוטלי.As תעשיות מבקשות להפחית את צריכת האנרגיה והמעבר למקורות המתחדשים, התפקיד של קרמיקה באחסון חום וניהול הוא קריטי יותר מתמיד.אם בפיצה אחורית, תחנת כוח סולארית, או מנוע סילון, חומרים עתיקים אלה מראים כי לעתים קרובות יש לנו את ההשפעות הקיימות כדי לפתח את ההשפעות על ידי קרמיקה, אפילו יותר, בעוד אלפי שנים, יש לנו, יש לנו יותר יעילות, כמו גם את ההשפעות של יעילות, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם על ידי קרמיקה, כדי לשמור על ידי קרמיקה, כדי לשמור על ידי קרמיקה, יש יותר, כמו גם עלות, כמו גם על ידי קרמיקה, על ידי קרמיקה, 000 שנים, כדי לשמור על ידי קרמיקה, 000 שנים, כדי לשמור על ידי קרמיקה, 000 שנים, 000 שנים ארוכות יותר, 000 שנים, 000 שנים, כמו גם עלות, 000 שנים, כמו גם עלות, כמו גם עלות, 000 שנים, כמו גם עלות, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים,