Tuotetun tiilen ominaislämpö. Onko nykyaikainen palotiili haitallista? Tulisijan tiilien ominaislämpö

Materiaalin kyky sitoa lämpöä arvioidaan sen perusteella erityinen lämpö eli lämmön määrä (kJ), joka tarvitaan yhden kilogramman materiaalin lämpötilan nostamiseen yhdellä asteella. Esimerkiksi veden ominaislämpö on 4,19 kJ / (kg * K). Tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että 1 kg: n veden lämpötilan nostamiseksi 1 ° K: lla tarvitaan 4,19 kJ.

Vedenlämmitysjärjestelmissä ja nestelämmitysjärjestelmissä on parasta käyttää vettä lämmön varastointimateriaalina ja kiviä, soraa jne. Ilman aurinkokennojärjestelmissä. On pidettävä mielessä, että pikkukivilämmönvaraajan, jonka energiaintensiteetti on sama kuin vesilämmön varaajan, tilavuus on kolme kertaa suurempi ja pinta -ala 1,6 kertaa. Esimerkiksi vesilämpöakun, jonka halkaisija on 1,5 m ja korkeus 1,4 m, tilavuus on 4,3 m 3, kun taas kuution muodossa oleva pikkukivi -lämmönvaraajan tilavuus on 13,8 m 3.

Lämmön varastointitiheys riippuu suurelta osin varastointimenetelmästä ja lämmön varastointimateriaalin tyypistä. Se voidaan kertyä kemiallisesti sitoutuneessa muodossa polttoaineeseen. Tässä tapauksessa kertymistiheys vastaa palamislämpöä, kW * h / kg:

• öljy - 11,3;
• hiili (vastaava polttoaine) - 8,1;
• vety - 33,6;
• puu - 4.2.

Termokemiallisella lämmön kertymisellä zeoliittiin (adsorptio - desorptioprosessit) 286 W * h / kg lämpöä voidaan kerätä 55 ° C: n lämpötilaerolla. Lämmön kerääntymistiheys kiinteissä materiaaleissa (kivi, kivet, graniitti, betoni, tiili) 60 ° C: n lämpötilaerolla on 14 ... 17 W * h / kg ja veteen - 70 W * h / kg. Aineen faasimuutosten (sulaminen - jähmettyminen) aikana kertymistiheys on paljon suurempi, W * h / kg:

• jää (sulatus) - 93;
• parafiini - 47;
• epäorgaanisten happojen suolojen hydraatit - 40 ... 130.

Valitettavasti taulukossa 2 luetellut parhaat rakennusmateriaalit - betoni, jonka ominaislämpökapasiteetti on 1,1 kJ / (kg * K), säilyttää vain ¼ saman painon veden varastoimasta lämmön määrästä. Betonin tiheys (kg / m 3) kuitenkin ylittää merkittävästi veden tiheyden. Taulukon 2 toisessa sarakkeessa luetellaan näiden materiaalien tiheydet. Kertomalla ominaislämpö materiaalin tiheydellä saadaan lämpökapasiteetti kuutiometriä kohti. Nämä arvot on annettu taulukon 2 kolmannessa sarakkeessa. On huomattava, että veden lämpökapasiteetti on 1 m 3 korkeampi (2328,8 kJ / m 3, vaikka se on kaikista luetelluista materiaaleista pienin) ) kuin muut taulukon materiaalit, koska sen ominaislämpö on paljon korkeampi. Betonin matalaa ominaislämpöä kompensoi suurelta osin sen suuri massa, minkä vuoksi se pidättää huomattavan määrän lämpöä (1415,9 kJ / m 3).

Optimaalisen mikroilmaston luominen ja lämpöenergian kulutus omakotitalon lämmitykseen kylmällä kaudella riippuu suurelta osin niiden rakennusmateriaalien lämmöneristysominaisuuksista, joista tämä rakennus on rakennettu. Yksi näistä ominaisuuksista on lämpökapasiteetti. Tämä arvo on otettava huomioon, kun valitaan rakennusmateriaaleja yksityisen talon rakentamiseen. Siksi tarkastelemme edelleen joidenkin rakennusmateriaalien lämpökapasiteettia.

Lämpökapasiteetin määritelmä ja kaava

Jokainen aine kykenee tavalla tai toisella absorboimaan, varastoimaan ja säilyttämään lämpöenergiaa. Tämän prosessin kuvaamiseksi otettiin käyttöön lämpökapasiteetin käsite, joka on materiaalin ominaisuus absorboida lämpöenergiaa ympäröivää ilmaa lämmitettäessä.

Jos haluat lämmittää mitä tahansa materiaalia, jonka massa on m, lämpötilan t alusta lämpötilan t loppuun, sinun on käytettävä tietty määrä lämpöenergiaa Q, joka on verrannollinen massa- ja lämpötilaeroon ΔT (t end -t start). Siksi lämpökapasiteettikaava näyttää tältä: Q = c * m * ΔT, missä c on lämpökapasiteettikerroin (ominaisarvo). Se voidaan laskea kaavalla: с = Q / (m * ΔТ) (kcal / (kg * ° C)).

Olettaen, että aineen massa on 1 kg ja ΔТ = 1 ° C, voimme saada, että c = Q (kcal). Tämä tarkoittaa, että ominaislämpö on yhtä suuri kuin lämpöenergia, joka kulutetaan 1 kg / 1 ° C painavan materiaalin lämmittämiseen.

Takaisin sisällysluetteloon

Lämpökapasiteetin käyttö käytännössä

Lämmönkestävien rakenteiden rakentamiseen käytetään suuren lämpökapasiteetin omaavia rakennusmateriaaleja. Tämä on erittäin tärkeää yksityisille taloille, joissa ihmiset asuvat vakituisesti. Tosiasia on, että tällaisten rakenteiden avulla voit varastoida (kerätä) lämpöä, minkä vuoksi miellyttävä lämpötila pidetään talossa pitkään. Ensinnäkin lämmitin lämmittää ilmaa ja seiniä, minkä jälkeen seinät itse lämmittävät ilmaa. Tämä säästää rahaa lämmityksessä ja tekee vierailustasi mukavamman. Talossa, jossa ihmiset asuvat säännöllisesti (esimerkiksi viikonloppuisin), rakennusmateriaalin suurella lämpökapasiteetilla on päinvastainen vaikutus: tällaisen rakennuksen nopea lämmittäminen on melko vaikeaa.

Rakennusmateriaalien lämpökapasiteetin arvot on annettu standardissa SNiP II-3-79. Alla on taulukko tärkeimmistä rakennusmateriaaleista ja niiden ominaislämpökapasiteetista.

pöytä 1

Tiilillä on korkea lämpökapasiteetti, joten se on ihanteellinen talojen rakentamiseen ja uunien pystyttämiseen.

Lämpökapasiteetista puhuttaessa on huomattava, että lämmitysuunit on suositeltavaa rakentaa tiilistä, koska sen lämpökapasiteetti on melko korkea. Tämän ansiosta uunia voidaan käyttää eräänlaisena lämmönvaraajana. Lämmitysjärjestelmien (erityisesti kuumavesilämmitysjärjestelmien) lämmönvaraajia käytetään vuosittain yhä enemmän. Tällaiset laitteet ovat käteviä, koska riittää, että ne lämmitetään kerran hyvin kiinteän polttoaineen kattilan intensiiviuunilla, minkä jälkeen ne lämmittävät talosi koko päivän ja jopa enemmän. Tämä säästää merkittävästi budjettiasi.

Takaisin sisällysluetteloon

Rakennusmateriaalien lämpökapasiteetti

Millaisten yksityisen talon seinien tulisi olla rakennusmääräysten mukaisia? Vastaus tähän kysymykseen sisältää useita vivahteita. Niiden käsittelemiseksi annetaan esimerkki kahden suosituimman rakennusmateriaalin lämpökapasiteetista: betoni ja puu. on arvo 0,84 kJ / (kg * ° C) ja puulle - 2,3 kJ / (kg * ° C).

Ensi silmäyksellä voisi ajatella, että puu on lämpöä kuluttavampi materiaali kuin betoni. Tämä on totta, koska puu sisältää lähes 3 kertaa enemmän lämpöenergiaa kuin betoni. 1 kg puun lämmittämiseen tarvitaan 2,3 kJ lämpöenergiaa, mutta kun se jäähtyy, se antaa myös 2,3 kJ avaruuteen. Samaan aikaan 1 kg betonirakennetta pystyy kerääntymään ja vastaavasti antamaan vain 0,84 kJ.

Mutta älä tee johtopäätöksiä. Esimerkiksi sinun on selvitettävä, mitä lämpökapasiteettia on 1 m 2 betonista ja puuseinästä, jonka paksuus on 30 cm. Tätä varten sinun on ensin laskettava tällaisten rakenteiden paino. 1 m 2 tätä betoniseinää painaa: 2300 kg / m 3 * 0,3 m 3 = 690 kg. 1 m 2 puuseinää painaa: 500 kg / m 3 * 0,3 m 3 = 150 kg.

• betoniseinälle: 0,84 * 690 * 22 = 12751 kJ;
• puurakenteelle: 2,3 * 150 * 22 = 7590 kJ.

Saadun tuloksen perusteella voimme päätellä, että 1 m 3 puuta kerää lämpöä lähes 2 kertaa vähemmän kuin betoni. Betonin ja puun välisen lämpökapasiteetin suhteen välimateriaalina on tiilimuuraus, jonka tilavuusyksikköön sisällytetään samoissa olosuhteissa 9199 kJ lämpöenergiaa. Samaan aikaan hiilihapotettu betoni sisältää rakennusmateriaalina vain 3326 kJ, mikä on huomattavasti vähemmän kuin puu. Käytännössä puurakenteen paksuus voi kuitenkin olla 15-20 cm, kun hiilihapotettu betoni voidaan levittää useisiin riveihin, mikä lisää merkittävästi seinän ominaislämpökapasiteettia.

Huoneen lämpötila riippuu materiaalin lämmöneristysominaisuuksista, minkä vuoksi tiilen lämpökapasiteetti on tärkeä indikaattori, joka osoittaa sen kyvyn kerätä lämpöä. Ominaislämpö määritetään laboratoriotutkimuksissa, joiden mukaan lämpimin materiaali on kiinteä tiili. On syytä huomata, että indikaattori riippuu tiilimateriaalin tyypistä.

Mikä se on?

Lämpökapasiteetin fysikaaliset ominaisuudet ovat ominaisia ​​mille tahansa aineelle. Se tarkoittaa lämmön määrää, jonka fyysinen keho imee kuumennettaessa 1 celsius- tai Kelvin -astetta. On virhe yhdistää yleinen käsite tiettyyn, koska jälkimmäinen tarkoittaa lämpötilaa, joka vaaditaan yhden kilogramman aineen lämmittämiseen. Näyttää siltä, ​​että sen lukumäärä voidaan määrittää tarkasti vain laboratorio -olosuhteissa. Indikaattori on välttämätön rakennuksen seinien lämpövakauden määrittämiseksi ja silloin, kun rakennustöitä tehdään nollan alapuolisissa lämpötiloissa. Yksityisten ja monikerroksisten asuinrakennusten ja tilojen rakentamiseen käytetään materiaaleja, joilla on korkea lämmönjohtavuus, koska ne keräävät lämpöä ja ylläpitävät huoneen lämpötilaa.

Tiilirakennusten etuna on, että ne säästävät lämmityskustannuksissa.

Mikä määrittää tiilien lämpökapasiteetin?

Lämpökapasiteettiin vaikuttavat pääasiassa aineen lämpötila ja aggregaatiotila, koska saman aineen lämpökapasiteetti nestemäisessä ja kiinteässä tilassa vaihtelee nesteen hyväksi. Lisäksi materiaalin tilavuudet ja sen rakenteen tiheys ovat tärkeitä. Mitä enemmän tyhjiöitä siinä on, sitä vähemmän se kykenee pitämään lämpöä sisällä.

Tiilityypit ja niiden indikaattorit

Keraamista materiaalia käytetään uuniliiketoiminnassa.

Tuotetaan yli 10 lajiketta, jotka eroavat valmistustekniikasta. Mutta useammin käytetään silikaattia, keraamisia, edestä, tulenkestäviä ja lämpimiä. Normaalit keraamiset tiilet on valmistettu punaisesta savesta, jossa on epäpuhtauksia ja poltettu. Sen lämpöindeksi on 700-900 J / (kg astetta). Sen katsotaan olevan melko kestävä korkeille ja matalille lämpötiloille. Joskus käytetään uunin lämmityksen sijoittamiseen. Sen huokoisuus ja tiheys vaihtelee ja vaikuttaa lämpökapasiteettikertoimeen. Kalkkitiilinen tiili koostuu hiekan, saven ja lisäaineiden seoksesta. Se voi olla täynnä ja ontto, erikokoinen, ja siksi sen ominaislämpö vastaa arvoja 754 - 837 J / (kg astetta). Silikaattitiilien etuna on hyvä äänieristys myös silloin, kun seinät asetetaan yhteen kerrokseen.

Rakennusjulkisivujen tiilillä on melko suuri tiheys ja lämpökapasiteetti 880 J / (kg astetta). Tulenkestävät tiilet, ihanteellinen uunin asettamiseen, koska ne kestävät jopa 1500 asteen lämpötiloja. Tämä alalaji sisältää samottia, karborundumia, magnesiittia ja muita. Ja lämpökapasiteetti (J / kg) on ​​erilainen:

Kun valitset sopivaa materiaalia tietyn tyyppisille rakennustöille, erityistä huomiota on kiinnitettävä sen teknisiin ominaisuuksiin. Tämä koskee myös tiilien ominaislämpökapasiteettia, josta riippuu talon tarve myöhemmälle lämmöneristykselle ja seinien lisäkoristukselle.

Tiilen ominaisuudet, jotka vaikuttavat sen käyttöön:

• Erityinen lämpö. Määrä, joka määrittää 1 kg / 1 astetta lämmittämiseen tarvittavan lämpöenergian määrän.
• Lämmönjohtokyky. Erittäin tärkeä ominaisuus tiilituotteille, jonka avulla voit määrittää huoneesta kadulle siirretyn lämmön määrän.
• Tiiliseinän lämmönsiirtotasoon vaikuttavat suoraan sen rakentamiseen käytetyn materiaalin ominaisuudet. Jos kyseessä on monikerroksinen muuraus, on otettava huomioon kunkin kerroksen lämmönjohtavuus erikseen.

Keraaminen

Hyödyllistä tietoa:

Valmistustekniikan perusteella tiili luokitellaan keraamisiksi ja silikaattiryhmiksi. Lisäksi molemmilla tyypeillä on merkittävä materiaali, ominaislämpö- ja lämmönjohtavuus. Raaka -aine keraamisten tiilien, joita kutsutaan myös punaisiksi, valmistukseen on savi, johon lisätään useita komponentteja. Muodostetut raaka -aihiot poltetaan erityisissä uuneissa. Ominaislämpöindeksi voi vaihdella välillä 0,7-0,9 kJ / (kg · K). Keskimääräinen tiheys on yleensä noin 1400 kg / m3.

Keraamisten tiilien vahvuuksia ovat:

1. Pinnan sileys. Tämä lisää sen ulkoista estetiikkaa ja helpottaa muotoilua.
2. Kestää pakkasta ja kosteutta. Normaaleissa olosuhteissa seinät eivät tarvitse lisäkosteutta ja lämpöeristystä.
3. Kyky kestää korkeita lämpötiloja. Tämä mahdollistaa keraamisten tiilien käytön uunien, grillien ja kuumuutta kestävien väliseinien rakentamiseen.
4. Tiheys 700-2100 kg / m3. Tähän ominaisuuteen vaikuttaa suoraan sisäisten huokosten läsnäolo. Kun materiaalin huokoisuus kasvaa, sen tiheys pienenee ja sen lämmöneristysominaisuudet lisääntyvät.

Silikaatti

Silikaattitiilistä se voi olla kiinteä, ontto ja huokoinen. Koon perusteella erotetaan yksittäiset, puolitoista ja kaksinkertaiset tiilet. Silikaattitiilen tiheys on keskimäärin 1600 kg / m3. Silikaattimuurauksen äänenvaimennusominaisuuksia arvostetaan erityisesti: vaikka puhumme pienestä paksusta seinästä, sen äänieristyksen taso on suuruusluokkaa korkeampi kuin muuntyyppisten muurausmateriaalien käytön yhteydessä.

Edessä

Erikseen on sanottava päällystetystä tiilestä, joka kestää yhtä hyvin veden ja lämpötilan nousua. Tämän materiaalin ominaislämpöindeksi on tasolla 0,88 kJ / (kg · K) ja tiheys jopa 2700 kg / m3. Myynnissä olevat tiilet esitetään monissa eri sävyissä. Ne sopivat sekä verhoukseen että asennukseen.

Tulenkestävä

Sitä edustavat dina-, karborundum-, magnesiitti- ja fireclay -tiilet. Yhden tiilen massa on melko suuri sen merkittävän tiheyden (2700 kg / m3) vuoksi. Alin lämpökapasiteetti -indeksi kuumennettaessa on karborundti -tiileille 0,779 kJ / (kg K) +1000 asteen lämpötilassa. Tästä tiilistä lasketun uunin lämmitysnopeus ylittää merkittävästi tulisijan muurauksen lämmityksen, mutta jäähdytys tapahtuu nopeammin.

Uunit on varustettu tulenkestävillä tiileillä, jotka lämmittävät jopa +1500 astetta. Lämmityslämpötila vaikuttaa suuresti tämän materiaalin ominaislämpöön. Esimerkiksi saman tulisuojuksen +100 asteen lämpökapasiteetti on 0,83 kJ / (kg K). Kuitenkin, jos se lämmitetään +1500 asteeseen, tämä johtaa lämpökapasiteetin kasvuun jopa 1,25 kJ / (kg K).

Riippuu käyttölämpötilasta

Tiilen teknisiin parametreihin vaikuttaa suuresti lämpötilajärjestelmä:

• Trepelny... Lämpötilassa -20 -+20 tiheys vaihtelee välillä 700-1300 kg / m3. Tässä tapauksessa lämpökapasiteetin ilmaisin on vakaalla tasolla 0,712 kJ / (kg · K).
• Silikaatti... Samanlainen lämpötila -20 -+20 astetta ja tiheys 1000 -2200 kg / m3 mahdollistaa erilaisen ominaislämpökapasiteetin 0,754-0,837 kJ / (kg · K).
• Adobe... Kun lämpötila on sama kuin edellinen tyyppi, se osoittaa vakaan lämpökapasiteetin 0,753 kJ / (kg · K).
• Punainen... Sitä voidaan käyttää 0-100 asteen lämpötilassa. Sen tiheys voi vaihdella välillä 1600-2070 kg / m3 ja lämpökapasiteetti - 0,849 - 0,872 kJ / (kg K).
• Keltainen... Lämpötilan vaihtelut -20 -+20 astetta ja vakaa tiheys 1817 kg / m3 antavat saman vakaan lämpökapasiteetin 0,728 kJ / (kg K).
• Rakennus... Lämpötilassa +20 astetta ja tiheydellä 800-1500 kg / m3 lämpökapasiteetti on tasolla 0,8 kJ / (kg K).
• Edessä... Sama lämpötila +20, materiaalitiheys 1800 kg / m3, määrittää lämpökapasiteetin 0,88 kJ / (kg K).
• Dinas... Käyttö korkeissa lämpötiloissa +20-+1500 ja tiheys 1500-1900 kg / m3 edellyttää lämpökapasiteetin kasvua peräkkäin 0,842: sta 1,243 kJ / (kg K).
• Carborundum... Lämmitettäessä +20-+100 astetta materiaalin tiheys 1000-1300 kg / m3 lisää asteittain lämpökapasiteettiaan 0,7: stä 0,841 kJ / (kg K). Kuitenkin, jos karborunditiilin lämmitystä jatketaan edelleen, sen lämpökapasiteetti alkaa laskea. +1000 asteen lämpötilassa se on 0,779 kJ / (kg K).
• Magnesiitti... Materiaali, jonka tiheys on 2700 kg / m3 ja lämpötilan nousu +100-+1500 astetta, lisää asteittain lämpökapasiteettiaan 0,93-1,239 kJ / (kg K).
• Kromiitti... Tuotteen, jonka tiheys on 3050 kg / m3, lämmittäminen +100 - +1000 asteeseen aiheuttaa sen lämpökapasiteetin asteittaisen kasvun 0,712: sta 0,912 kJ / (kg K).
• Chamotny... Sen tiheys on 1850 kg / m3. Lämmitettäessä +100 - +1500 astetta materiaalin lämpökapasiteetti kasvaa 0,833: sta 1,251 kJ / (kg K).

Valitse tiilet oikein rakennustyömaan tehtävistä riippuen.

Tiili on suosittu rakennusmateriaali rakennusten ja rakenteiden rakentamisessa. Monet ihmiset erottavat vain punaiset ja valkoiset tiilet, mutta sen tyypit ovat paljon monipuolisempia. Ne eroavat sekä ulkonäöltään (muoto, väri, koko) että ominaisuuksiltaan, kuten tiheydeltä ja lämpökapasiteetilta.

Perinteisesti erotetaan keraamiset ja silikaattitiilit, joilla on erilaiset valmistustekniikat. On tärkeää tietää, että tiilen tiheys, sen ominaislämpökapasiteetti ja kullekin tyypille voivat vaihdella merkittävästi.

Keraamiset tiilet on valmistettu erilaisista lisäaineista ja ne poltetaan. Keraamisten tiilien ominaislämpökapasiteetti on 700 ... 900 J / (kg · deg)... Keraamisten tiilien keskimääräinen tiheys on 1400 kg / m 3. Tämän tyypin edut ovat: sileä pinta, pakkas- ja vedenkestävyys sekä korkeiden lämpötilojen kestävyys. Keraamisten tiilien tiheys määräytyy sen huokoisuuden mukaan ja voi vaihdella välillä 700 - 2100 kg / m 3. Mitä suurempi huokoisuus, sitä pienempi tiilen tiheys.

Silikaattitiilillä on seuraavat lajikkeet: kiinteä, ontto ja huokoinen, sillä on useita vakiokokoja: yksi, puolitoista ja kaksinkertainen. Silikaattitiilien keskimääräinen tiheys on 1600 kg / m 3. Silikaattitiilien edut ovat erinomainen äänieristys. Vaikka ohut kerros tällaista materiaalia asetettaisiin, äänieristysominaisuudet pysyvät oikealla tasolla. Silikaattitiilen ominaislämpökapasiteetti on alueella 750-850 J / (kg astetta).

Taulukossa on esitetty eri tyyppisten tiilien tiheyden ja sen ominaislämpökapasiteetin arvot eri lämpötiloissa:

On huomattava toinen suosittu tiilityyppi. Hän ei pelkää kosteutta tai kylmää säätä. Päällystetyn tiilen ominaislämpökapasiteetti on 880 J / (kg deg)... Edessä olevat tiilet vaihtelevat kirkkaasta keltaisesta tulipunaiseen. Tällaista materiaalia voidaan käyttää viimeistely- ja pintatöihin. Tämän tyyppisten tiilien tiheys on 1800 kg / m 3.

On syytä huomata erillinen tiililuokka - tulenkestävät tiilet. Tähän luokkaan kuuluvat dina-, karborundum-, magnesiitti- ja palotiilit. Tulenkestävät tiilet ovat melko raskaita - tämän luokan tiilien tiheys voi saavuttaa arvon 2700 kg / m 3.

Alin lämpökapasiteetti korkeissa lämpötiloissa on karborunditiilillä - se on 779 J / (kg astetta) 1000 ° C: n lämpötilassa. Tällaisesta tiilistä valmistetut muuraukset lämpenevät paljon nopeammin kuin tulisade, mutta pitävät lämmön huonommin.

Tulenkestäviä tiiliä käytetään uunien rakentamisessa, joiden käyttölämpötila on jopa 1500 ° C. Tulenkestävien tiilien ominaislämpö riippuu merkittävästi lämpötilasta. Esimerkiksi polttotiilien ominaislämpökapasiteetti on 833 J / (kg astetta) 100 ° C: ssa ja 1251 J / (kg astetta) 1500 ° C: ssa.

Lähteet:

1. Franchuk A.U. Taulukot rakennusmateriaalien lämpötehokkuudesta, Moskova: Rakennusfysiikan tutkimuslaitos, 1969-142 s.
2. Taulukot fyysisistä määristä. Hakemisto. Ed. akad. I.K. Kikoina. Moskova: Atomizdat, 1976.- 1008 Sivumäärä rakennusfysiikka, 1969-142 s.