Specifični toplinski kapacitet proizvedene opeke. Je li moderna šamotna opeka štetna? Specifični toplinski kapacitet šamotne opeke

Sposobnost materijala da zadrži toplinu mjeri se njegovim određena toplina, tj. količina topline (u kJ) potrebna da se temperatura jednog kilograma materijala povisi za jedan stupanj. Na primjer, voda ima specifični toplinski kapacitet od 4,19 kJ/(kg*K). To znači, na primjer, da je potrebno 4,19 kJ da se temperatura 1 kg vode povisi za 1°K.

Za vodene grijaće instalacije i sustave tekućeg grijanja kao akumulaciju topline najbolje je koristiti vodu, a za zračne solarne sustave - kamenčiće, šljunak i sl. Treba imati na umu da šljunčani akumulator topline istog energetskog intenziteta u odnosu na vodeni akumulator topline ima 3 puta veći volumen i zauzima 1,6 puta velika površina. Na primjer, spremnik topline za vodu promjera 1,5 m, visine 1,4 m ima obujam 4,3 m 3 , dok spremnik topline u obliku kocke oblutka stranice 2,4 m ima obujam 13,8 m 3 .

Gustoća skladištenja topline uvelike ovisi o načinu skladištenja i vrsti materijala za skladištenje topline. Može se akumulirati u kemijskim vezani oblik u gorivu. Istodobno, gustoća akumulacije odgovara kalorijskoj vrijednosti, kWh/kg:

• ulje - 11,3;
• ugljen (ekvivalentno gorivo) - 8,1;
• vodik - 33,6;
• drvo - 4,2.

Tijekom termokemijskog skladištenja topline u zeolitu (adsorpcijsko-desorpcijski procesi) može se akumulirati 286 Wh/kg topline pri temperaturnoj razlici od 55°C. Gustoća akumulacije topline u čvrstim materijalima (stijena, šljunak, granit, beton, cigla) pri temperaturnoj razlici od 60°C iznosi 1417 W*h/kg, a u vodi - 70 W*h/kg. Na fazni prijelazi tvari (taljenje - skrućivanje), gustoća akumulacije je mnogo veća, W * h / kg:

• led (otapanje) - 93;
• parafin - 47;
• hidrati soli anorganskih kiselina - 40130.

Nažalost, najbolje od onih navedenih u tablici 2 Građevinski materijal- beton, čiji je specifični toplinski kapacitet 1,1 kJ / (kg * K), zadržava samo ¼ količine topline pohranjene vodom iste težine. Međutim, gustoća betona (kg / m 3) značajno premašuje gustoću vode. Drugi stupac tablice 2 prikazuje gustoće ovih materijala. Množenjem specifičnog toplinskog kapaciteta s gustoćom materijala dobivamo toplinski kapacitet po metar kubni. Ove vrijednosti dane su u trećem stupcu tablice 2. Treba napomenuti da voda, unatoč činjenici da ima najmanju gustoću od svih navedenih materijala, ima toplinski kapacitet za 1 m 3 veći (2328,8 kJ / m 3 ) od ostalih materijala stola, zbog puno većeg specifičnog toplinskog kapaciteta. Mali specifični toplinski kapacitet betona uvelike je nadoknađen njegovom velikom masom, zbog koje se drži značajna količina toplina (1415,9 kJ / m 3).

Stvaranje optimalne mikroklime i potrošnja toplinske energije za grijanje privatne kuće u hladnoj sezoni uvelike ovisi o svojstvima toplinske izolacije građevinskih materijala od kojih je ova zgrada izgrađena. Jedna od tih karakteristika je toplinski kapacitet. Ova se vrijednost mora uzeti u obzir pri odabiru građevinskog materijala za izgradnju privatne kuće. Stoga će se dalje razmotriti toplinski kapacitet nekih građevinskih materijala.

Definicija i formula toplinskog kapaciteta

Svaka tvar, u jednom ili drugom stupnju, sposobna je apsorbirati, pohraniti i zadržati Termalna energija. Za opis ovog procesa uvodi se pojam toplinskog kapaciteta, što je svojstvo materijala da apsorbira toplinsku energiju kada se okolni zrak zagrijava.

Za zagrijavanje bilo kojeg materijala mase m od početne temperature t do konačne temperature t bit će potrebno potrošiti određena količina toplinska energija Q, koja će biti proporcionalna masi i temperaturnoj razlici ΔT (t kraj -t početak). Stoga će formula toplinskog kapaciteta izgledati ovako: Q \u003d c * m * ΔT, gdje je c koeficijent toplinskog kapaciteta (specifična vrijednost). Može se izračunati po formuli: c \u003d Q / (m * ΔT) (kcal / (kg * ° C)).

Uvjetno pretpostavivši da je masa tvari 1 kg, a ΔT = 1°C, dobiva se c = Q (kcal). To znači da je specifični toplinski kapacitet jednak količini toplinske energije koja se potroši na zagrijavanje materijala od 1 kg za 1°C.

Povratak na indeks

Korištenje toplinskog kapaciteta u praksi

Za izgradnju toplinski otpornih konstrukcija koriste se građevinski materijali s visokim toplinskim kapacitetom. Ovo je vrlo važno za privatne kuće u kojima ljudi stalno žive. Činjenica je da vam takve strukture omogućuju pohranu (akumulaciju) topline, zahvaljujući kojoj je kuća podržana ugodna temperatura dosta dugo. Prvi grijač zagrijava zrak i zidove, nakon čega sami zidovi zagrijavaju zrak. Ovo štedi unovčiti na grijanje i učiniti vaš boravak ugodnijim. Za kuću u kojoj ljudi žive povremeno (na primjer, vikendom), veliki toplinski kapacitet građevinskog materijala imat će suprotan učinak: takvu će zgradu biti prilično teško brzo zagrijati.

Vrijednosti toplinskog kapaciteta građevinskih materijala dane su u SNiP II-3-79. Ispod je tablica glavnih građevinskih materijala i vrijednosti njihovog specifičnog toplinskog kapaciteta.

stol 1

Cigla ima veliki toplinski kapacitet pa je idealna za gradnju kuća i zidanje peći.

Govoreći o toplinskom kapacitetu, treba napomenuti da peći za grijanje preporuča se graditi od opeke, budući da je vrijednost njegovog toplinskog kapaciteta prilično visoka. To vam omogućuje da pećnicu koristite kao svojevrsni akumulator topline. Akumulatori topline u sustavi grijanja(osobito u sustavima grijanja vode) koriste se sve više svake godine. Takvi su uređaji prikladni jer ih je dovoljno jednom dobro zagrijati s intenzivnim ložištem. kotao na kruta goriva, nakon čega će grijati vaš dom cijeli dan pa i više. Ovo će značajno uštedjeti vaš proračun.

Povratak na indeks

Toplinski kapacitet građevnih materijala

Kakvi bi trebali biti zidovi privatne kuće kako bi se pridržavali građevinskih normi? Odgovor na ovo pitanje ima nekoliko nijansi. Da bi se pozabavili njima, dat će se primjer toplinskog kapaciteta 2 najpopularnija građevna materijala: betona i drva. ima vrijednost od 0,84 kJ / (kg * ° C), a drvo - 2,3 kJ / (kg * ° C).

Na prvi pogled moglo bi se pomisliti da je drvo toplinski intenzivniji materijal od betona. To je točno, jer drvo sadrži gotovo 3 puta više toplinske energije od betona. Za zagrijavanje 1 kg drva potrebno je potrošiti 2,3 kJ toplinske energije, no kada se ohlade, također će u prostor otpustiti 2,3 kJ. U isto vrijeme, 1 kg betonska konstrukcija može akumulirati i, prema tome, dati samo 0,84 kJ.

Ali nemojte žuriti sa zaključcima. Na primjer, morate saznati koliki je toplinski kapacitet 1 m 2 betona i drveni zid debljine 30 cm.Da biste to učinili, prvo morate izračunati težinu takvih struktura. 1 m 2 ovoga betonski zidće težiti: 2300 kg / m 3 * 0,3 m 3 \u003d 690 kg. 1 m 2 drvenog zida će težiti: 500 kg / m 3 * 0,3 m 3 \u003d 150 kg.

• za betonski zid: 0,84 * 690 * 22 = 12751 kJ;
• za drvena konstrukcija: 2,3 * 150 * 22 \u003d 7590 kJ.

Iz dobivenog rezultata možemo zaključiti da će 1 m 3 drva akumulirati toplinu gotovo 2 puta manje od betona. Međumaterijal po toplinskom kapacitetu između betona i drva je opeka, u čijoj će jedinici volumena, pod istim uvjetima, biti sadržano 9199 kJ toplinske energije. Istovremeno će porobeton, kao građevinski materijal, sadržavati samo 3326 kJ, što će biti znatno manje od drva. Međutim, u praksi, debljina drvene konstrukcije može biti 15-20 cm, kada se gazirani beton može postaviti u nekoliko redova, značajno povećavajući specifičnu toplinu zida.

Iz svojstva toplinske izolacije Materijal ovisi o temperaturi unutar prostorije, zbog čega je toplinski kapacitet opeke važan pokazatelj koji pokazuje njezinu sposobnost akumuliranja topline. Specifični toplinski kapacitet određuje se tijekom laboratorijska istraživanja, prema kojem, najviše topli materijal je čvrsta cigla. Treba napomenuti da pokazatelj ovisi o vrsti materijala od opeke.

Što je?

Fizička karakteristika toplinskog kapaciteta svojstvena je svakoj tvari. Odnosi se na količinu apsorbirane topline fizičko tijelo kada se zagrije za 1 stupanj Celzija ili Kelvina. pogrešno identificirati opći koncept sa specifičnom, budući da potonja podrazumijeva temperaturu potrebnu za zagrijavanje jednog kilograma tvari. Moguće je točno odrediti njegov broj samo u laboratorijskim uvjetima. Indikator je neophodan za određivanje toplinske otpornosti zidova zgrade iu slučaju kada se građevinski radovi izvode na temperaturama ispod nule. Za izgradnju privatnih i višekatnih stambenih zgrada i prostorija koriste se materijali visoke toplinske vodljivosti, jer akumuliraju toplinu i održavaju temperaturu u prostoriji.

Prednost zidanih zgrada je ušteda na računima za grijanje.

Što određuje toplinski kapacitet opeke?

Na koeficijent toplinskog kapaciteta prvenstveno utječu temperatura tvari i agregatno stanje, budući da se toplinski kapacitet iste tvari u tekućem i krutom stanju razlikuje u korist tekućeg. Osim toga, važni su volumeni materijala i gustoća njegove strukture. Što je više šupljina u njemu, manje je u stanju zadržati toplinu u sebi.

Vrste opeka i njihovi pokazatelji

Keramički materijal koristi u poslovanju s pećnicama.

Proizvodi se više od 10 sorti koje se razlikuju u tehnologiji proizvodnje. Ali češće se koriste silikatni, keramički, obloženi, vatrostalni i topli. Standardne keramičke opeke izrađuju se od crvene gline s primjesama i peku. Njegov toplinski indeks je 700-900 J / (kg deg). Smatra se prilično otpornim na visoke i niske temperature. Ponekad se koristi za polaganje grijanje peći. Njegova poroznost i gustoća variraju i utječu na koeficijent toplinskog kapaciteta. Vapnena opeka sastoji se od mješavine pijeska, gline i aditiva. Pun je i šupalj, različite veličine i, prema tome, njegova specifična toplina jednaka je vrijednostima od 754 do 837 J / (kg deg). Prednost silikata zidanje opekom - dobra zvučna izolacijačak i kod polaganja zida u jednom sloju.

Suočavanje s opekom koristi se za izgradnju fasada ima dosta visoka gustoća a toplinski kapacitet unutar 880 J/(kg deg). Vatrostalna opeka, idealna za polaganje peći, jer može izdržati temperature do 1500 stupnjeva Celzijusa. Šamot, karborund, magnezit i drugi pripadaju ovoj podvrsti. I koeficijent toplinskog kapaciteta (J/kg) je različit:

pokupiti prikladan materijal izvršiti neku vrstu Građevinski radovi, Posebna pažnja treba se odnositi na to tehnički podaci. To se također odnosi i na specifični toplinski kapacitet opeke, o čemu uvelike ovisi potreba kuće za naknadnom toplinskom izolacijom i dodatnom dekoracijom zidova.

Karakteristike opeke koje utječu na njegovu upotrebu:

• Određena toplina. Količina koja određuje količinu toplinske energije potrebne za zagrijavanje 1 kg za 1 stupanj.
• Toplinska vodljivost. Vrlo važna karakteristika za proizvode od opeke, koja vam omogućuje određivanje količine topline prenesene iz prostorije na ulicu.
• Do razine prijenosa topline zid od cigli karakteristike materijala koji se koristi za njegovu konstrukciju izravno utječu. U slučajevima kada je višeslojno zidanje, bit će potrebno uzeti u obzir koeficijent toplinske vodljivosti svakog sloja zasebno.

Keramika

Korisna informacija:

Na temelju tehnologije proizvodnje opeka se dijeli na keramičku i silikatnu skupinu. Štoviše, obje vrste imaju značajan materijal, specifični toplinski kapacitet i toplinsku vodljivost. Sirovine za proizvodnju keramička opeka, koja se naziva i crvena, je glina, kojoj se dodaju brojne komponente. Formirani sirovi proizvodi peku se u posebnim pećima. Indeks specifične topline može varirati unutar 0,7-0,9 kJ/(kg·K). Što se tiče prosječne gustoće, obično je na razini od 1400 kg / m3.

Među snage keramičke opeke mogu se razlikovati:

1. Glatka površina. To poboljšava njegovu vanjsku estetiku i jednostavnost ugradnje.
2. Otpornost na mraz i vlagu. U normalnim uvjetima, zidovima nije potrebna dodatna vlaga i toplinska izolacija.
3. Sposobnost podnošenja visokih temperatura. To vam omogućuje da koristite keramičke opeke za izgradnju peći, roštilja, pregrada otpornih na toplinu.
4. Gustoća 700-2100 kg/m3. Na ovu karakteristiku izravno utječe prisutnost unutarnjih pora. S povećanjem poroznosti materijala smanjuje se njegova gustoća i povećavaju toplinsko-izolacijske karakteristike.

Silikat

Što se tiče silikatne opeke, ona može biti puna, šuplja i porozna. Na temelju veličine razlikuju se jednostruke, jednoipol i dvostruke opeke. U prosjeku, silikatna opeka ima gustoću od 1600 kg / m3. Posebno su cijenjene karakteristike apsorpcije buke silikatnog zida: čak i ako govorimo o zidu male debljine, razina njegove zvučne izolacije bit će za red veličine veća nego u slučaju korištenja drugih vrsta materijala za zidanje.

Suočavanje

Zasebno je vrijedno spomenuti obloženu ciglu, koja s jednakim uspjehom podnosi i vodu i porast temperature. Indeks specifične topline ovog materijala je na razini od 0,88 kJ/(kg·K), pri gustoći do 2700 kg/m3. U prodaji su obložene opeke predstavljene u širokom spektru nijansi. Prikladni su i za oblaganje i za polaganje.

Vatrostalni

Zastupljena dinasom, karborundom, magnezitom i šamotnom opekom. Masa jedne opeke je prilično velika, zbog značajne gustoće (2700 kg / m3). Najmanja stopa toplinskog kapaciteta pri zagrijavanju je za karborundnu opeku 0,779 kJ / (kg K) za temperaturu od +1000 stupnjeva. Brzina zagrijavanja peći, postavljena od ove opeke, znatno premašuje zagrijavanje šamotnog zida, međutim, hlađenje se događa brže.

Peći su opremljene od vatrostalne opeke, omogućujući zagrijavanje do +1500 stupnjeva. Za specifični toplinski kapacitet ovaj materijal veliki utjecaj osigurava temperaturu grijanja. Na primjer, ista šamotna opeka na +100 stupnjeva ima toplinski kapacitet od 0,83 kJ / (kg K). Međutim, ako se zagrije na +1500 stupnjeva, to će izazvati povećanje toplinskog kapaciteta do 1,25 kJ / (kg K).

Ovisnost o temperaturi uporabe

Tehnička izvedba opeke je pod velikim utjecajem temperaturni režim:

• trepelny. Na temperaturama od -20 do + 20, gustoća varira unutar 700-1300 kg / m3. Indeks toplinskog kapaciteta je na stabilnoj razini od 0,712 kJ/(kg·K).
• Silikat. Sličan temperaturni režim od -20 - +20 stupnjeva i gustoća od 1000 do 2200 kg / m3 daje mogućnost različitih specifičnih toplinskih kapaciteta od 0,754-0,837 kJ / (kg K).
• čerpić. S istom temperaturom kao i prethodni tip, pokazuje stabilan toplinski kapacitet od 0,753 kJ / (kg K).
• Crvena. Može se nanositi na temperaturi od 0-100 stupnjeva. Gustoća mu može varirati od 1600-2070 kg/m3, a toplinski kapacitet od 0,849 do 0,872 kJ/(kg K).
• Žuta boja. Temperaturne fluktuacije od -20 do +20 stupnjeva i stabilna gustoća od 1817 kg / m3 daje isti stabilni toplinski kapacitet od 0,728 kJ / (kg K).
• zgrada. Pri temperaturi od +20 stupnjeva i gustoći od 800-1500 kg / m3, toplinski kapacitet je na razini od 0,8 kJ / (kg K).
• Suočavanje. Isti temperaturni režim od +20, uz gustoću materijala od 1800 kg/m3, određuje toplinski kapacitet od 0,88 kJ/(kg K).
• Dinas. Rad na povišenoj temperaturi od +20 do +1500 i gustoći od 1500-1900 kg/m3 podrazumijeva dosljedno povećanje toplinskog kapaciteta od 0,842 do 1,243 kJ/(kg·K).
• karborundum. Kako se zagrijava od +20 do +100 stupnjeva, materijal gustoće od 1000-1300 kg / m3 postupno povećava svoj toplinski kapacitet od 0,7 do 0,841 kJ / (kg K). Međutim, ako se zagrijavanje karborundne opeke nastavi dalje, tada se njezin toplinski kapacitet počinje smanjivati. Na temperaturi od +1000 stupnjeva, to će biti jednako 0,779 kJ / (kg K).
• Magnezit. Materijal gustoće od 2700 kg/m3 s porastom temperature od +100 do +1500 stupnjeva postupno povećava toplinski kapacitet od 0,93-1,239 kJ/(kg·K).
• kromit. Zagrijavanje proizvoda gustoće 3050 kg/m3 od +100 do +1000 stupnjeva izaziva postupno povećanje njegovog toplinskog kapaciteta od 0,712 do 0,912 kJ/(kg K).
• neizgoriva ilovača. Ima gustoću od 1850 kg/m3. Kada se zagrije od +100 do +1500 stupnjeva, toplinski kapacitet materijala povećava se s 0,833 na 1,251 kJ / (kg K).

Odaberite pravu opeku, ovisno o zadacima na gradilištu.

Opeka je tekući građevinski materijal u izgradnji zgrada i građevina. Mnogi razlikuju samo crvenu i bijela cigla, ali njegove vrste su mnogo raznolikije. Razlikuju se kako izvana (oblik, boja, dimenzije) tako i svojstvima poput gustoće i toplinskog kapaciteta.

Tradicionalno se razlikuju keramičke i silikatne opeke koje imaju drugačija tehnologija proizvodnja. Važno je znati da se gustoća opeke, njen specifični toplinski kapacitet i svaka vrsta mogu značajno razlikovati.

Keramičke opeke izrađuju se od raznih aditiva i peku. Specifični toplinski kapacitet keramičkih opeka je 700…900 J/(kg deg). Prosječna gustoća keramička opeka ima vrijednost od 1400 kg / m 3. Prednosti ove vrste su: glatka površina, otpornost na mraz i vodu, kao i otpornost na visoke temperature. Gustoća keramičke opeke određena je njezinom poroznošću i može se kretati od 700 do 2100 kg/m 3 . Što je veća poroznost, manja je gustoća opeke.

Silikatna opeka ima sljedeće vrste: puna, šuplja i porozna, ima nekoliko veličina: jednostruka, jedna i pol i dvostruka. Prosječna gustoća silikatne opeke je 1600 kg/m 3 . Prednosti silikatne opeke u izvrsnoj zvučnoj izolaciji. Čak i ako se položi tanki sloj takvog materijala, svojstva zvučne izolacije ostat će na odgovarajućoj razini. Specifični toplinski kapacitet silikatne opeke je u rasponu od 750 do 850 J/(kg deg).

Vrijednosti gustoće opeke razne vrste i njegov specifični (maseni) toplinski kapacitet pri različitim temperaturama prikazani su u tablici:

Treba napomenuti još jednu popularnu vrstu opeke - okrenutu opeku. Ne boji se vlage ni hladnoće. Specifični toplinski kapacitet obložne opeke je 880 J/(kg deg). Obložena opeka ima nijanse od svijetlo žute do vatreno crvene. Takav materijal može se koristiti za završne i oblaganje radova. Gustoća ove vrste opeke je 1800 kg/m 3 .

Vrijedno je istaknuti zasebnu klasu opeke - vatrostalne opeke. Ova klasa uključuje dinas, karborundum, magnezit i šamotnu opeku. Vatrostalne opeke su prilično teške - gustoća opeke ove klase može doseći 2700 kg / m 3.

Najmanji toplinski kapacitet pri visoke temperature opeka od karborunda ima - to je 779 J / (kg deg) na temperaturi od 1000 ° C. Zidanje od takve opeke zagrijava se mnogo brže nego od šamota, ali lošije zadržava toplinu.

Vatrostalne opeke koriste se u izgradnji peći, sa Radna temperatura do 1500°S. Specifični toplinski kapacitet vatrostalne opeke značajno ovisi o temperaturi. Na primjer, specifični toplinski kapacitet šamotne opeke ima vrijednost od 833 J/(kg deg) na 100°C i 1251 J/(kg deg) na 1500°C.

Izvori:

1. Franchuk A. U. Tablice toplinskih svojstava građevinskih materijala, M .: Istraživački institut za strukturnu fiziku, 1969. - 142 str.
2. stolovi fizikalne veličine. Imenik. ur. akad. I. K. Kikoina. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 str. građevinska fizika, 1969. - 142 str.