[發明專利]一種黑體材料及由黑體材料制成的節能輻射杯

有效

• 申請號: 201310220035.1
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103288464A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 譚憲勝;付建豐
• 申請（專利權）人: 中能恒源環保科技有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/565;F27D1/00
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技術領域

本發明屬于節能材料技術領域，具體涉及一種黑度系數高，導熱性好，具有高吸收和在遠紅外波段中具有高輻射效果的黑體材料及由黑體材料制成的節能輻射杯。

背景技術

我國工業窯爐及工業鍋爐是能源消耗的主體。而工業窯爐及工業鍋爐普遍存在熱效率低，能源浪費比較大的現象。針對工業窯爐及工業鍋爐普遍存在的能源有效利用率低，能源浪費比較大的問題，國內普遍所采取的主要節能措施為：(1)盡可能采用保溫效果好的輕質型保溫材料；(2)采用遠紅外線節能涂料噴涂技術；(3)煙氣余熱回收利用；(4)黑體輻射元件節能技術。

黑體輻射元件節能技術是近幾年來發展起來具有較高節能效果的節能技術，其基本原理是通過增大輻射傳熱面積，提高爐內的發射率，從而達到增強輻射傳熱，提高熱效率，實現節能減排的目的。它是建立在“絕對黑體”概念之上并通過技術化制成的工業標準黑體(1002℃時的全發射率為0.95)。但是由于黑體元件需要在高溫條件下長期工作，這就要求黑體元件在保證自身的黑度基礎上還要具備很高的耐火強度。目前國內耐火材料中具備一定黑度的材料除了碳化硅外則是金屬氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等，而由金屬氧化物組成的黑體材料在高溫燒結過程中會產生二次氧化反映，破壞了黑體材料的黑度，且價格昂貴，制做成本高。當前在黑體輻射元件節能技術中黑體輻射元件的制做材料選用的是鋼玉莫來石，在1000℃條件下導熱系數1.0W/m.K，其黑度是通過表面噴涂遠紅外線涂料來保證。

發明內容

為了解決現有技術所存在的上述問題，本發明的目的在于公開了一種黑體材料，所用黑體材料自身黑度系數高，導熱性好，并在爐內溫度900℃以上的條件下發射遠紅外線電磁波，在使用中不會對環境產生污染，環保、節能，爐膛升溫速度快，并且價格低廉。

本發明的另一個目的在于公開了一種由上述黑體材料制成的節能輻射杯。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種黑體材料，其中，所述黑體材料由下述重量百分比的物質組成：碳化硅95％，三氧化二鐵0.5％、二氧化錳0.5％和三氧化二鋁4％。通過上述材料的組成制成的黑體輻射元件滿足設計要求。

上述技術方案所述的黑體材料，其中，所述黑體材料的黑度系數為0.955，耐熱溫度≥1890℃。

由上述技術方案中任一技術方案所述的黑體材料制成的節能輻射杯，其中，所述節能輻射杯包括杯身和杯底，所述杯身為直筒狀，杯身中間為空腔，所述空腔的底部為球狀，空腔出口的斷面為梯形；所述杯底平面上設置有弧型凹槽。

上述技術方案所述的由黑體材料制成的節能輻射杯，其中，空腔梯形出口的兩個側邊之間的夾角為4°。

上述技術方案所述的由黑體材料制成的節能輻射杯，其中，所述杯底的直徑大于杯身的直徑。

上述技術方案所述的由黑體材料制成的節能輻射杯，其中，所述杯底平面上平行設置有4個弧型凹槽。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明黑體材料采用碳化硅為黑體輻射杯的主要材料，碳化硅的黑度系數為0.96，導熱系數83.6W/m.K，導熱性能遠遠高于鋼玉莫來石；在碳化硅材料中再加上一定比例的三氧化二鐵、二氧化錳及三氧化二鋁等材料制成的黑體輻射杯，通過1450℃的高溫燒結后的耐火度可達到1890℃，黑度系數可達0.955。

2、本發明節能輻射杯的結構有利于輻射熱線的有序分布，所用材料的來源廣泛，采用了碳化硅材料做為黑體輻射杯的主體材料，充分發揮了碳化硅材料所具有的導熱性好、熱熔點高、輻射能力強的優勢。在應用中可大大縮短爐膛的升溫時間并且改善爐膛溫度的均勻性，提高工業窯爐及工業鍋爐的產能，節省燃料，節能率可達到7％至20％。本發明適用范圍大，可以適用于各種工業窯爐及工業鍋爐節能技術改造，具備廣泛的市場前景，十分有利于在本領域中推廣應用。

3、本發明的節能輻射杯的杯底平面上設置有弧型凹槽，在燒制過程中有增加粘結面積、增加粘結強度，同時弧形凹槽有利于將輻射杯中心部位粘結劑中的水分通過凹槽蒸發掉，保證該處的粘結劑在窯爐升溫過程中不開裂、不龜裂。

4、本發明的節能輻射杯中將空腔的靠近杯底部設置為球狀，可保證內部面積的最大化，同時可保證該表面投射到加熱物體表面的熱量占球體表面積總熱量的比數等于1，將熱射線的分布由無序變成有序。

5、本發明節能輻射杯的出口的斷面為梯形，該梯形出口兩個側邊之間的夾角為4度，能夠滿足生產工藝的要求。

附圖說明：

1、圖1為本發明由黑體材料制成的節能輻射杯的剖面圖；