Теплофизические характеристики материалов: Теплофизические свойства материалов – Теплофизические свойства строительных материалов | ДОМ ИДЕЙ

Содержание

Теплофизические свойства материалов

Теплопроводность— свойство материала проводить тепловой поток через толщу от одной поверхности до другой

Теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности это количество тепла прошедшее через стену толщиной 1 м, в течении одного часа, площадью 1 м2, при разности температур на противоположных поверхностях в 1 градус.

Теплоемкость свойство материала поглощать тепло при нагревании. Определяется удельной теплоемкостью.

Удельная теплоемкость— это количество тепла необходимое для нагрева 1 кг. материала на 1 градус.

Термостойкость – свойство материала сохранять свои свойства при термическом воздействии. Это свойство применимо к огнеупорным и хрупким материалам т. е, сопротивляться воздействию высоких и низких температур не разрушаясь ( пластики при низких температурах и бетон в горячих цехах).

Минплита- 550°С Шамотный кирпич- 1450°С

Асбест- 700°С Графитовые изделия- 2000°С

Для изделий из пластмасс эта характеристика равна температуре оплавления.

Огнестойкость— способность материала сохранять физико- механические свойства при воздействии огня и высоких температур. Определяется пределом огнестойкости.

Предел огнестойкости — это время в течение которого, конструкции выполняют свои функции (ограждения и несущие) в условиях пожара.

По степени огнестойкости материалы делятся на:

Сгораемые – деревянные, полимерные материалы, битумные.

Трудно-сгораемые – пропитанная древесина, некоторые пластмассы.

Несгораемые – металлы, кирпич, бетон, черепица.

Для увеличения огнестойкости материала их обрабатывают, пропитывают или окрашивают.

Огнестойкость– свойство материала противостоять, не воспламеняясь и не деформируясь при длительном воздействии высоких температур.

Материалы и изделия обладающие огнеупорностью не ниже 1580° называются – огнеупорными. Это например: шамотный кирпич; магнезитовые и графитовые материалы

Материалы огнеупорные бывают: штучные, бетоны, растворы, обмазки, набивные массы.

Хладостойкость – это свойство материалов сохранять пластичность, вязкость при пониженной температуре. Это относится к металлам стеклопластикам и имеет отношение к надежности строительных конструкций.

Акустические свойства.

Звукоизолирующая способность – снижение уровня звуковой волны. Звукоизоляционная способность или способности поглощать звуковые волны это важное свойство для ограждающих конструкций. Как правило, такими свойствами обладают пористые материалы.

Светопроницаемость свойство материала пропускать как, прямой так и рассеянный свет, она зависит от шероховатости поверхности.

Показатель светопроницаемости: для оконного стекла — 1.0, для органического стекла — 0,9 для стеклопластика 0,75 -0,8.

Прозрачность – это свойство стекла пропускать свет, не изменяя его направления.

Радиационная стойкость – способность противостоять воздействию радиационному излучению.

Физические свойства технологического характера.

Вязкость относится к полимерам, битумным материалам, определяется вискозиметром – количество материала в течение времени прохождения через сопло прибора.

Текучесть– свойство обратное вязкости.

Эластичность – свойство материалов выдерживающих без повреждения изгибание вокруг металлического стержня.

Усадка – нежелательное изменение линейности размеров и объема.

Укрывистость – кроющая способность. Свойство делать невидимый цвет окрашенной поверхности. Определяется наличием в граммах материала на м2 окрашиваемой поверхности (лакокрасочные и отделочные материалы).

Теплофизические свойства строительных материалов | ДОМ ИДЕЙ

К ним относят те свойства материалов, что связаны с изменением температуры. В контексте снижения затрат на энергоносители в холодный период года важнейшими для любого владельца дома являются способность строительных материалов передавать (терять), а так же аккумулировать и держать тепло.

Теплопроводность строительных материалов

Это способность строительного материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур внутри и снаружи здания. Это свойство имеет важное значение для строительных материалов, применяемых при устройстве ограждающих конструкций (стен, перекрытий, покрытий) и материалов, предназначенных для теплоизоляции.

Теплопроводность стройматериала зависит от его химического состава, структуры, влажности, пористости и характера пор, разности температур на противоположных его поверхностях и средней температуры при которой происходит передача тепла

Показателем теплопроводности служит коэффициент теплопроводности. Этот коэффициент равен количеству тепла, проходящего через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2 в течение 1 часа при разности температур образца в 1°С. Чем он больше, тем хуже теплоизоляционная способность материала. Плотные стройматериалы, материалы с крупными порами и с закрытыми порами лучше передают тепло, поэтому для целей теплоизоляции стараются применять мелкопористые материалы и материалы с открытыми порами. Наличие влаги в порах увеличивает теплопроводность в десятки раз.

Коэффициент теплопроводности λ (Вт/мС): воздуха 0,023, древесины вдоль волокон 0,35 и поперек волокон 0,175, воды 0,59, керамического кирпича 0,82, льда 2,3. То есть воздушные поры в материале резко снижаются его теплопроводность, а увлажнение сильно увеличивает, так как коэффициент теплопроводности воды в 25 раз выше, чем у воздуха. При замерзании воды в порах теплопроводность материала увеличивается еще больше, так как лед примерно в 4 раза теплопроводнее воды и в сто раз теплопроводнее воздуха. Результат лучше всего заметен на примере неграмотно утеплённой мансарды. Можно увидеть, что сырая теплоизоляция в морозную погоду практически перестаёт работать.

Теплозащитные свойства конкретной конструкции определяются коэффициентом сопротивления теплопередаче, который связывает коэффициент теплопроводности с толщиной (B) стены, перекрытия или слоя теплоизоляции: R = B / λ. Из формулы видно, что чем больше теплопроводность, тем меньше коэффициент сопротивления теплопередаче и, следовательно, хуже теплозащитные свойства ограждающей конструкции.

Удельная теплоёмкость материалов

Равна количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг материала на 1С. У органических материалов она обычно выше, чем у неорганических (кДж/(кг°С). Для древесины 2,38-2,72, для стали 0,46, для воды 4,187. Видно, что наибольшую теплоёмкость имеет вода, поэтому их теплоёмкость и возрастает с повышением влажности материалов. Кстати, высокая теплоёмкость воды делает её идеальным теплоносителем для системы отопления.

Тепловое расширение

Свойство материалов расширятся при нагревании и сжиматься при охлаждении, что приводит к изменениям линейных размеров и объема. Характеризуется коэффициентом линейного расширения, показывающим, насколько расширяется материал при повышении температуры на 1С.

В конструкциях, объединяющих несколько материалов, коэффициент теплового линейного расширения необходимо всегда учитывать. У стали (11-11,9) и бетона (10-14) он почти одинаков, поэтому эти материалы так хорошо сочетаются в железобетонных конструкциях. Если же коэффициенты линейного расширения отдельных компонентов значительно различаются, в таких конструкциях возникают напряжения, которые могут привести не только к появлению микротрещин и короблению, но и к полному их разрушению.

Аккумулирование тепла

Свойство материала при нагревании поглощать, а при охлаждении отдавать определённое количество теплоты называют теплоаккумулирующей способностью. Зависит она от удельной теплоемкости строительного материала, его средней плотности и толщины стеновой конструкции. Физический смысл теплоаккумулирующей способности (Qs) материала в возможности накопить и удержать в квадратном метре стены заданной толщины некоторое количество тепловой энергии, которая в дальнейшем может определенное время (время остывания ta) расходоваться на поддержание комфортного микроклимата в помещении.

Для более понятного восприятия можно провести аналогию с радиаторами отопления. Чугунные радиаторы благодаря тепловой инерции, то есть большей способности чугуна аккумулировать тепло, при отключении подачи теплоносителя остаются горячими более длительное время, расходуя накопленную энергию на прогрев помещения, чем стальные или алюминиевые.

Время остывания стен зависит от теплоаккумулирующей способности материала и сопротивления теплопередаче ta = Qs R, и чем Qs и R больше, тем более длительный промежуток времени в помещениях дома будет сохраняться приемлемые для жизнедеятельности условия. Полная формула расчёта времени остывания будет выглядеть так: ta = С γ В2 / λ. Где С — удельная теплоёмкость, γ — средняя плотность, λ — коэффициент теплопроводности, B – толщина стены

Теплофизические параметры некоторых строительных материалов

Материал

С (кДж/кг°С)

γ (кг/м³)

λ (Вт/м °С)

Ячеисто-бетонные блоки D500

1.0

500

0.12

Хвойные породы дерева

2.3

650

0.18

Керамический кирпич пустотелый

0.88

1000

0.44

Силикатный кирпич

0.88

1800

0.87

Железобетон

0.84

2500

2.04

Подставляя приведенные в таблице данные в формулу и учитывая, что Вт=Дж/сек, получаем следующее соотношение времени остывания. Быстрее всего остывают железобетонные конструкции. Стена из ячеистых блоков будет остывать в 2,1 раза дольше, чем стена из пустотелого керамического и в 2,6 раза медленнее, чем из силикатного кирпича. На практике теплоаккумулирующая способность материалов видна на примере прогрева и остывания периодически отапливаемого здания, например, дачи.

Огнестойкость строительных материалов

Это способность строительного материала сохранять основные характеристики (несущая способность, прочность, твердость и пр.) под воздействием высоких температур, например, при пожаре. По степени огнестойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудно сгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы (кирпич, бетон, сталь) под действием открытого пламени или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. Однако необходимо учитывать, под воздействием открытого пламени они теряют несущую способность. Некоторые несгораемые материалы (мрамор, стекло, асбестоцемент) при нагревании разрушаются полностью, а стальные конструкции сильно деформируются. Трудно сгораемые материалы (фибролит, асфальтобетон) тлеют и обугливаются, но после удаления источника пламени или высокой температуры тление прекращается.

Сгораемые материалы (дерево, пластики, битумы, бумага) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть и после удаления источника пламени или температуры. Для повышения огнестойкости эти материалы обрабатывают огнезащитными составами – антипиренами, которые при нагревании выделяют газы, не поддерживающие горения, или образуют на материале пористой защитой слой, замедляющий его нагрев. Но необходимо учитывать, что состав способен проникнуть вглубь древесины лишь на несколько миллиметров и не является панацеей от пожара. Он лишь задерживает распространение пламени.

В применении к зданиям и сооружениям говорят не об огнестойкости материалов, а об огнестойкости конструкций. Так как, например, конструкции, выполненные из сгораемых материалов, но обработанные антипиренами или защищенные от огня штукатуркой или облицовкой из несгораемых материалов, по своей огнестойкости относятся к трудно сгораемым.

Огнеупорность строительных материалов

Огнеупорностью называется способность материала выдерживать, не расплавляясь и не деформируясь, длительное воздействие высоких температур выше 1580°С. Огнеупорными являются шамотный кирпич, жароупорный бетон и др. Материалы, размягчающиеся при температуре ниже 1350°С, называются легкоплавкими. Материалы, выдерживающие температуру от 1350°С до 1580°С без заметных деформаций, называются тугоплавкими.

Что нам стоит дом построить

 

14 Теплофизические характеристики строительных материалов

Строительные материалы являются сложными капильрно-пористыми телами, поры которых могут быть заполнены влажным воздухом, жидкой влагой и льдом.

1. Влага, поглощенная строительным материалом удерживается силой взаимодействия молекул воды с молекулами материала на поверхности его твердой части и силами поверхностного натяжения воды.

Энергия связи влаги с твердым скелетом зависит от количества влаги, наиболее прочно удерживается в материале влага, содержащаяся в нем в малых количествах. В сильно увлажненном материале влага слабо связана, сравнительно свободно перемещается.

2. Теплопроводность , Вт/(м∙°C), характеризует свойства материалов проводить тепло. В толще влажного строительного материала передача тепла происходит несколькими путями:

— через твердый скелет;

— пленки жидкой влаги;

— лед.

В порах заполненных влажным воздухом, кроме теплопроводности теплообмен происходит конвекцией и излучением.

При влагообмене тепло может переноситься жидкой и парообразной влагой, а так же вследствие фазовых превращений.

Определенное количество тепла переносится фильтрующим через материал воздухом.

3. Строительные материалы различаются составом и строением их твердой части – скелета.

Проводимость тепла скелетов материалов не ограниченна происхождения значительно выше, чем у органических. Величины теплопроводности твердой части неорганичных материалов равны:

  • при аморфной структуре 0,7÷3,5;

  • при кристаллической строение 4,6÷14.

Твердая часть материалов органического происхождения имеет =0,29÷0,41; пластмассы – 0,16÷0,35. Материалы волокнистой структуры в большинстве случаев имеют значения теплопроводности при направлении теплового потока вдоль волокон в 2÷3 раза больше, чем при направлении потока поперек волокон.

4. Свойства теплопроводности при прочих равных условиях зависят и от крупности пор. В сообщающихся порах могут возникать конвективные токи воздуха, которые повышают проводимость тепла.

Увеличение пористости в таких материалах приводит к возрастанию общей теплопроводности.

5. Коэффициент теплопроводности отдельных видов материалов зависит от их объемной массы влажности и температуры. В основном эти зависимости определяется соотношением составляющих, которыми может быть заполнен объем материала. Теплопроводность материала сильно отличается от теплопроводности воздуха 0,023.

Влага, заполняющая поры имеет коэффициент теплопроводности около 0,58, т.е. в 25 раз больше, чем у воздуха. При переходе в лед жидкой влаги теплопроводность увеличивается в 4 раза, т.к. .

С увеличением объемной массы теплопроводность одного и того же материала увеличивается.

6. Зависимость от влажности является очень важным, с увеличением влажности материалавозрастает. Увеличениесвязано с замещением в порах жидкой влаги на воздух, имеющих более высокий.

На стыках между частицами материала пленки воды создают «водяные манжеты», которые увеличивают площадь контакта между частями и способствует теплообмену между ними.

7. При высоких температурах с увеличением влажности растет быстрее. Перенос тепла в следствие влагообмена оказывается, тем больше, чем выше температура.

8. При переходе в зону отрицательных температур не вся влага сразу превращается в лед. С начала замерзает только свободная влага не связанная со скелетами в больших порах и капиллярах.

По мере понижения температуры количество твердых фаз влаги увеличивается за счет замерзания связанной влаги (обожженная керамика, песок), где почти вся масса влаги замерзает при температуре от -1 до -3 °С.

Значительно сильнее это свойство проявляется в коллоидных телах (глина). Теплопроводность мерзлого материала заметно выше, чем талого, но при малых содержаниях льда в сравнительно крупных порах может образовываться рыхлый иней, вследствие чегоуменьшается.

9. Влажность материала в ограждениях изменяется и во времени. В начальный период это связано с внесением в конструкцию «строительной влаги».

В процессе эксплуатации, после того, как часть влаги испарится, материалы стен или перекрытий входят в некоторый установившейся влажный режим (квазистационарный). Влажность в этот период зависит от положения материалов в конструкции, внутренних условий помещения, климата, района постройки.

Значение для расчета теплового режима зданий принято устанавливать по так называемой «нормальной» влажности в период эксплуатации.

5.3.3. Теплофизические свойства

Теплофизические свойства материалов и изделий характеризуют их реакцию на действие тепловой энергии. Они включают в себя способность проводить (теплопроводность, температуропроводность), поглощать тепло (теплоемкость), способность сохранять или изменять свойства при изменении температуры (тепло-, термо- и морозостойкость, огнестойкость).

Показатели этих свойств используются для характеристики различных материалов и изделий, а также для определения их назначения.

Теплоемкость показывает, какое количество теплоты необходимо для повышения температуры материала на 1 К. Теплоемкость (Дж/К) вычисляют по формуле

C = Q /(TT) (5.9)

где Q- количество теплоты, Дж; Т2иT— начальная и конечная температуры материала, К.

Если теплоемкость отнести к определенному количеству вещества, то получим удельную теплоемкость [Дж/(г-К)]. Удельная теплоемкость характеризует тепловую инерцию материала. Так, удельная теплоемкость латуни составляет 0,39 Дж/(г-К), а полиэтилена — 2,30 Дж/(г-К).

Теплопроводность характеризует способность материала проводить тепло при разности температур между отдельными участками материала. Она зависит от химического состава, плотности, пористости, температуры и влажности материала.

Наибольшую теплопроводность имеют материалы высокой плотности. С увеличением пористости теплопроводность падает, т. е. материалы с большим количеством пор обладают низкой теплопроводностью.

В обычных условиях поры заполнены воздухом, теплопроводность которого очень мала. Но при увеличении размеров пор, их соединении и если они становятся сквозными, теплопроводность резко повышается из-за увеличения конвекции.

С повышением влажности материала теплопроводность пористых материалов возрастает, так как поры заполняются водой, а теплопроводность воды в 24 раза выше, чем воздуха. При увеличении скорости воздушного и теплового потоков и давления теплопроводность повышается.

Теплопроводность оценивается коэффициентом теплопроводности [Вт/(м2-K)], который характеризует интенсивность теплопередачи и показывает, какое количество теплоты проходит за 1 ч через 1 м2 материала толщиной 1 м при разности температур верхней и нижней поверхностей материала 1 К:

(5.10)

где Ф — тепловой поток, Вт; — толщина образца, м; S — площадь пробы материала, м2; T-Т2 — разность температур между поверхностями, К.

Для некоторых материалов, используемых для изготовления одежды и обуви, наиболее важны обратные показатели теплопроводности: тепловое сопротивление, теплозащита. Тепловое сопротивление R (м2-°С/Вт) и удельное тепловое сопротивление р(м2-°С/Вт), соответственно,

R=(t-t)S / Ф=1/; =R/=(t-t)S /(Ф)=1/ (5.11)

Материалы с малым коэффициентом теплопроводности (вата, мех, пенополиуретан) используют в качестве утеплителей при изготовлении зимней одежды, утепленной обуви.

Термическое расширение характеризует способность материала изменять размеры при изменении температуры. Учитывается при оценке качества материалов и изделий, которые эксплуатируются при

резких изменениях температуры (режущий инструмент, стеклянная и керамическая посуда). Если материал имеет большое термическое расширение, то при резких колебаниях температуры изделиеможет разрушиться. Термическое расширение должно учитываться при производстве двухслойных материалов и изделий (глазурованных и эмалированных изделий, стеклоизделий с нацветом). Термическое расширение основного материала и эмали или основной и цветной стекломассы должно быть по возможности одинаковым.

Различают коэффициенты линейного и объемного расширения в определенном интервале температур.

Коэффициент линейного расширения

(5.12)

где — изменение длины тела при изменении температуры на 1 °С, мм;l— длина образца при начальной температуреtмм; /2— длина образца при конечной температуреt2, мм. Коэффициент объемного расширения

(5.13)

где V2— объем тела при конечной температуреt2°C, см3;V1— объем тела при начальной температуреt, °С, см3;V— изменение объема тела при изменении температуры на 1 °С, см3.

Коэффициент определяют на специальных приборах — дилатометрах. Увеличение коэффициента линейного расширения отрицательно влияет на термическую стойкость материалов. Материалы с высоким коэффициентом термического расширения (стекло и стеклоизделия) при незначительных колебаниях температуры разрушаются.

Теплостойкость (термостойкость) характеризует способность материалов и изделий сохранять свойства при повышенных температурах. Теплостойкость определяет стойкость материала к термической деструкции. Она оценивается по изменению свойств после нагревания и выдержки в нормальных условиях. Термостойкость имеет значение при оценке качества товаров, которые при эксплуатации подвергаются резкому нагреванию и охлаждению (стеклянная и керамическая посуда, режущий инструмент и др.). Она влияет на режим технологической обработки, условия эксплуатации, долговечность изделий.

Термостойкость изделий зависит от химического и минералогического состава, степени однородности, разрушающего напряжения, коэффициента температурного расширения, коэффициента теплопроводности, коэффициента теплоемкости, модуля упругости, пористости, толщины, формы изделий, а также состояния поверхности изделия, наличия внутренних и наружных

дефектов, острых граней и плавных переходов и других факторов, т. е. имеет сложную зависимость.

Термостойкость тем больше, чем выше теплопроводность, механическая прочность и ниже модуль упругости и температурный коэффициент расширения. В последнем случае при резких колебаниях температуры в материале возникают внутренние напряжения, приводящие к его разрушению. С повышением пористости материала, если при этом не снижается прочность, термическая стойкость возрастает.

По термостойкости материалы и изделия разделяются на термостойкие и жаростойкие. К термостойким относят материалы, предназначенные для эксплуатации при температуре 250…400°С. Например, термостойкое текстильное волокно кевлар применяется для изготовления специальной одежды для пожарников, литейщиков. Жаростойкие материалы сохраняют свои эксплуатационные показатели при температуре 2000…2500°С.

Огнестойкость определяет стойкость материалов и изделий к воздействию пламени огня, зависит от природы материала. По степени огнестойкости все материалы делят на негорючие, трудносгораемые и легкосгораемые.

К негорючим относятся материалы, которые не горят открытым пламенем, не тлеют и не обугливаются: металлические и силикатные материалы и изделия из них и некоторые виды пластических масс. Материалы, которые при действии огня воспламеняются с трудом, тлеют и обугливаются, относятся к трудносгораемым (шерсть, кожа и др.). Материалы и изделия, которые быстро воспламеняются и продолжают гореть и тлеть при удалении из пламени, относятся к легкосгораемым (хлопок, древесина, бумага и др.).

Теплофизические характеристики материала конструкций наружных ограждений.

Вид ограждения

Номер слоев

Материал слоя

Объемная масса в сухом состоянии,γ0,кг/м3

Толщина материала слоя,δм

Коэффициент теплопроводности λ,Вт/м·°С

Коэффициент теплоусвоения s,(м2·°С)/Вт

Коэффициент паропроницаемости µ,кг/(м·ч·Па)

Пол2

несущий слой

ж/б

2500

0,22

1,92

17,98

0,03

гидроизоляция

рубероид

1 слой

600

0,003

0,17

3,53

утеплитель

Перлито-пластобетон

100

0,11

0,041

0,58

0,008

цементно-песчанный

Стяжка

1800

0,03

0,76

9,6

0,09

битум

Мастика

1000

0,012

0,17

4,56

0,008

плитка

Туфобетон

1200

0,015

0,41

6,38

0,12

1.2 Расчет толщины утепляющего слоя однородной и многослойной ограждающей конструкции.

При выполнении теплотехнического расчета для зимних условий, прежде всего, необходимо убедиться, что конструктивное решение проектируемого ограждения позволяет обеспечить необходимые санитарно — гигиенические и комфортные условия микроклимата. Для этого, первоначально определяем требуемое сопротивление теплопередаче.

Расчет коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции (стена)

Порядок расчета.

1. R0тр===1,53 (м2/Вт

2. Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП),сут:

Dd = (tн-tоп)zоп

Dd = (18+9,1)∙243=6585 °С

3. Находим величину сопротивления теплопередаче ограждения с учетом энергосбережения м2∙°С)/Вт (таблица 9)

6000-3 2000-0,6

8000-3,6 585-х х=0,17 3+0,17=3,17

4. Сравним и,

3,17 >1,53

5. Определяем предварительную толщину выбранного утеплителя

δут=ут=

=

Принимаем δут = 0,1

6. Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по выражению.=+=

=2°С/Вт).

7. Определяем коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции.

ⱪ=== 0,3 Вт/(м2°С).

8. Находим толщину всей ограждающей конструкции.

, м. ;

.

1.3. Расчет толщины утепляющего слоя неоднородной однослойной и многослойной ограждающей конструкции.

Теплотехнический расчет наружного ограждения (покрытия)

  1. Первоначально определяем требуемое сопротивление теплопередачи покрытия приtн=tхп

R0тр===1,72 (м2/Вт

Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), °С∙сут:

Dd=(tн-tоп)zоп Dd=6585 °С

  1. Находим величину сопротивления теплопередаче ограждения с учетом энергосбережения 2/Вт

6000 – 4 2000 – 0,8

8000 – 4,8 585 – х х = 0,234 4+0,234=4,234

  1. Сравниваем и;

4,234 > 1,72 (м2/Вт.

  1. Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты.

А. Для простоты расчета принимаем схему сечения плиты с квадратными отверстиями в плите вместо круглых. Так, сторона эквивалентного по площади квадрата

а==

а) б)

Рисунок 3 – Поперечное сечение плиты (а) и расчетная схема (б)

Б. Выделяем регулярный элемент и делим его плоскостями, параллельными тепловому потоку. Получаем два параллельных участка. Участок I – однородный; участок II – многослойный: состоит из двух одинаковых по толщине слоев а и в, а также горизонтальной воздушной прослойки. Сопротивления теплопередаче этих участков соответственно равны:

= = 0,115 (м2/Вт.

= Ra+ Rвп + Rв= 2 ∙ вп = Rвп = 0,04 +Rвп

Для панели покрытия горизонтальная воздушная прослойка с потоком теплоты снизу вверх отделена от наружного воздуха слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях Rвп = 0,15 (м2/Вт. Тогда, RII = 0,04 + 0,15 = 0,19 (м2/Вт.

Определяем сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента при разбивке его плоскостям, параллельными тепловому потоку:

RA= =2/Вт.

В. Делим регулярный элемент плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, и получаем три параллельных участка. Участки а и в – однородные, участок б – неоднородный, состоящий из горизонтальной воздушной прослойки и слоя железобетона шириной λ =0,07 м и толщиной δ = 0,14 м.

Rж/б 2/Вт.

Определяем сопротивление теплопередачи этих участков:

Ra = Rв = 2/Вт.

Определяем Rб для покрытия:

Rб = =0,109 (м2/Вт.

Для покрытия сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента RБ2/Вт, при разбивке его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, определяем по формуле: RБ = Ra+ Rб + Rв

RБ = 0,02 + 0,109 + 0,02 = 0,149 (м2/Вт.

  1. Для покрытия приведенное термическое сопротивление теплопередаче плиты , (м2/Вт, определяется по формуле:

= =2/Вт.

Полученные значения используются как известные величины при дальнейшем определении толщины изоляции в указанных перекрытиях.

  1. Определяем предварительную толщину утеплителя δут .

δут = ут =

=

Принимаем δут = 0,16 м

  1. Уточним фактическое общее сопротивление теплопередаче покрытия по выражению:

=+=

= 2/Вт.

Из расчетов следует, что условие теплотехнического расчета выполнено, так как >

  1. Определяем коэффициент теплопередачи для принятой конструкции покрытия:

ⱪ = == 0,2 Вт/(м2°С). δпокр = , м. 0,22+0,003+0,16+0,04+0,012+0,009=0,44 м.

1.3 Теплофизические характеристики материалов в конструкции

  1. Исходя из температуры внутреннего воздуха tв=18˚С и относительной влажности φв=55%, в помещении нормальный режим влажности.

Режим

Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре

до 12 °С

Св. 12 до 24 °С

Св. 24°С

Сухой

До 60

До 50

До 40

Нормальный

Св. 60 до 75

Св. 50 до 60

Св. 40 до 50

Влажный

Св. 75

Св.60 до 75

Св. 50 до 60

Мокрый

Св. 75

Св.60

  1. г. Бузулук расположен в сухой зоне влажности.

  2. Влажностные условия эксплуатации ограждающей конструкции А.

4.Значение характеристик материалов составляющих данную конструкцию:

№ слоя

Материал

слоя

№ позиции по прил.

Плотность ρ, кг/ м3

Коэффициенты

Теплопроводности λ, Вт/(м*К)

Паропроницания µ, мг/(м*ч*Па)

Толщина

Слоя

м.

1

Сухая штукатурка

61

800

0,84

0,13

0,012

2

Кирпич силикатный

пустотный

191

1400

0,76

0,11

0,38

3

Плиты минераловатные

жесткие

25

180

0.037

0,45

4

Воздушная прослойка

0,17

0,04

5

Асбестоцементные листы

216

1800

0,23

0,41

0,006

R=0,17м2 ˚С Вт

2.Определение точки росы

2.1 Упругость насыщающих воздух водяных паров Eв=2063 Па

при tв=18˚С.

2.2 Определяем фактическую упругость водяных паров по формуле:

ев==(55*2063)/100 =1134,65 Па .

2.3 Определяем точку росы tр=8,8˚С

3.Определение нормы тепловой защиты

3.1 Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения.

3.1.1 Определение градусо-суток отопительного периода:

ГСОП=X=(tв-tот)*zот =(18-(-6,5)*204=4998 град*сут.

Постоянные линейного уравнения для определения приведенного сопротивления стены промышленного здания

R=1,0 м2*К/Вт X = 4998 град*сут.

в=0,0002 м2/Вт*сут. Нормальный режим.

3.1.2 Минимально допустимое значение приведенного сопротивления теплопередача по первому этапу энергосбережения

Rоэ =R+в*X=1,0+ 0,0002*4998=1,9996 м2*К/Вт

I-3. Теплофизические свойства строительных материалов (теплопроводность, теплоёмкость, огнеупорность, огнестойкость).

1) Теплопроводность – отражает способность материала передавать тепло от одной поверхности к другой. (Вт/(м·ºC)). λ=Q(количество тепла) ▪ а(толща слоя)/S Δt τ=Вт/м*С0. λвоздуха=0,023 Вт/м*С0 (самая низкая).

2) Теплоёмкость – это способность материала поглощять при нагревании теплоту; определяется количеством тепла, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1ºC. (кДж/(кг·ºC)).

3) Огнеупорность – отражает способность материала выдерживать длительное воздействие температур не меньше, чем 1580ºC, без деформаций и размягчения.

4) Огнестойкость – отражает способность материала сопротивляться воздействию огня при пожаре.

Термическая стойкость – способность материала противостоять резким сменам температур. Измеряется в циклах. ТКЛР (термический коэффициент линейного расширения). ТКОР (термический коэффициент объемного расширения). Чем выше однородность материала и чем ниже ТКЛР, тем выше термическая стойкость. Железобетон (сталь и бетон имеют равные значения ТКЛР, поэтому хорошо вместе работают).

Температуропроводность – свойство материала, характеризующее скорость распространения температуры под действием теплового потока в нестационарных температурных условиях, например при пожаре.

Температуропроводность , прямо пропорциональна теплопроводностии обратно пропорциональна теплоемкости материалаи его плотности

механизация производства с внедрением автоматических усовершенствованных устройств и технологических процессов.

Для научных исследований в области строительных материалов созданы специальные лаборатории и институты, где в настоящее время огромное внимание уделяется вопросу коррозии материалов и новейшим технологиям создания

Хрупкость – свойство мат. разрушаться внезапно , без деформаций. Внезапное разрушение обусловлено появлением и развитием трещин.

Морозостойкость материала зависит от его пористости и водопоглощения.

6) Капиллярное всасывание- способность материала всасывать и передавать по своей толще влагу с помощью тонких капиллярных пор.

Коэффициент насыщения-

Паропроницаемость — способность материалов пропускать водяной пар через свою толщину. Она характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, г/(мхчхПа), который равен количеству водяного пара V в м3, проходящего через материал толщиною а = 1м, площадью S = 1 м² за время t = 1 ч, при разности парциальных давлений Р1— Р= 133,3 Па:

Стены и покрытия в помещениях с повышенной влажностью следует защищать от проникновения водяного пара.

About Author


admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о