Thermal stability of mineral-wool heat-insulating materials

Krasnovskih, M. P.; Максимович, Н. Г.; Vaisman, Ya. I.; Кетов, А. А.

doi:10.1134/s1070427214100061

Cited by 25 publications

(16 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The mass transfer in the stone wool domain triggers due to the chemical decomposition of the organic matter. The direct contribution of the decomposition on the overall energy balance is negligible, but significant heat may be released if the decomposition product oxidice at elevated temperature [5]. As the information of the exact chemical composition and reaction steps are not available, we assume an approximate single step scheme consisting of two lumped gas species, air and products,…”

Section: Multiphysics Modelmentioning

confidence: 99%

“…The process is slow and flameless, similar to smouldering combustion [4], but sustained by the furnace heating rather than the reaction itself. The chemical process triggers mass transfer within the structure [5], and as a consequence, the availability of oxygen within the porous region affects the rate of the chemical reactions and the overall heating behaviour of the structure [6].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Multiphysics Modelling of Stone Wool Fire Resistance

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

In fire resistance tests, stone wool’s organic matter undergoes exothermic oxidative reactions sustained by external heat, causing mass transfer in the structure. The previous modelling attempts, lacking the mass transfer physics, fall short in predicting the temperature of high density and high organic content samples. To fill this gap in the fire engineering modelling capability, we include mass transfer in our calculation, and validate the model using experimental fire resistance data. As an alternative, we use a heat conduction -based model lacking the gas transfer but with reaction kinetics coupled to the stone wool’s organic mass %. The results show that the thermal effects of the oxidative degradation can be predicted by introducing the simplified diffusion processes. The oxygen transfer and exothermic reactions depend upon the amount of organic content, and the uncertainty of temperature predictions is $$\pm \,20\%$$ ± 20 % . In average, temperatures and critical times are more accurately predicted by the heat conduction model, while, the peak temperature prediction uncertainty is low ($$\pm \,10\%$$ ± 10 % ) with the multiphysics model. The uncertainty compensation method reduces the difference between the two model predictions. Nevertheless, further validation study is needed to generalize the uncertainty compensation metrics. Finally, we demonstrate how a gas flow barrier on the cold side (sandwich) can effectively reduce the peak temperature of the high organic content-stone wools.

show abstract

Section: Multiphysics Modelmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Multiphysics Modelling of Stone Wool Fire Resistance

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Acredita-se que as perdas de massa iniciadas a partir dos 200 °C sejam em função das reações que ocorrem durante a eliminação da resina. De acordo com [42], de 200 a 400 °C ocorre a decomposição da resina e a formação de compostos orgânicos oxigenados, fazendo com que a perda de massa da lã de rocha seja observada em temperaturas mais altas que a da eliminação da resina. A Tabela IV apresenta os resultados dos ensaios que determinaram o tamanho de partícula do RLR e da areia.…”

Section: Resultsunclassified

Preparação de vidros sodo-cálcicos utilizando resíduo de lã de rocha

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

Resumo Descartadas pela indústria de mineração durante as paradas de manutenção dos fornos de pelotização, a lã de rocha apresenta em sua composição teores de SiO2 (56%), Na2O (12%) e CaO (7%) propícios para obtenção de vidros do tipo sodo-cálcicos. Sob este foco, este trabalho desenvolveu formulações de vidros sodo-cálcicos, empregando como matéria-prima principal o resíduo de lã de rocha nas proporções de 50 a 100%, ajustando a composição química das formulações com areia, carbonatos de sódio e cálcio, como fontes de sílica, soda e cálcia, respectivamente. Em algumas formulações o carbonato de sódio foi substituído por sulfato de sódio, o qual atua como afinante, melhorando a homogeneização e diminuindo a formação de bolhas durante a fusão. Inicialmente as matérias-primas foram avaliadas pelas técnicas de fluorescência de raios X, difração de raios X, análise térmica diferencial e análise termogravimétrica. Os ensaios realizados mostraram que o resíduo de lã de rocha tem potencialidade para ser utilizado na produção de vidros sodo-cálcicos, no entanto, a composição química deve ser corrigida. Após conhecer o potencial do resíduo, foram elaboradas sete misturas, que foram fundidas a 1550 °C, por 1 e 2 h. Verificou-se que o percentual máximo de resíduo de lã de rocha possível de utilização se encontra entre 60 e 80% e que o tempo de permanência de 2 h resultou na obtenção de vidros mais homogêneos e com menor quantidade de bolhas em função da adição do sulfato de sódio, que se mostrou eficiente na remoção das bolhas.

show abstract

“…For a porous structure such as gypsum and stone-wools, however, the heat transfer occurs in all three modes: conduction, convection and radiation, and the structure contains reactive material that decomposes at high temperature and triggers mass transfer within the structure [27,28]. Furthermore, the availability of oxygen within the porous region affects the rate of the chemical reactions and the overall heating behaviour of the structure [1,29].…”

Section: Contentsmentioning

confidence: 99%

“…The stone wool with density ρ w consists of fibres (ρ f ), organic material (ρ o ), products of the decomposed organic matter (ρ p ), and air (ρ a ), The mass transfer in the stone wool domain triggers due to the decomposition of the organic matter [28]. As the information of the exact chemical composition and reaction steps are not available, I assume an approximate single step scheme consisting of two lumped gas species, air and products,…”

Section: Stone Wool Model: Multiphysicsmentioning

confidence: 99%