Сравнение толщины стен из различных материалов: Сравнение толщины стен из различных материалов

19.09.2021 автор alexxlab

Содержание

Сравнение толщины стен из различных материалов

Строительство коттеджа или дачного дома – это сложный и трудоемкий процесс. И для того, чтобы будущее строение простояло не один десяток лет, нужно соблюдать все нормы и стандарты при его возведении. Поэтому каждый этап строительства требует точных расчетов и качественного выполнения необходимых работ.

Одним из самых важных показателей при строительстве и отделке строения является теплопроводность строительных материалов. СНИП (строительные нормы и правила) дает полный спектр информации по данному вопросу. Ее необходимо знать, чтобы будущее здание было комфортным для проживания как в летний, так и в зимний период.

Идеальный теплый дом

От конструктивных особенностей строения и применяемых при его возведении материалов зависит комфорт и экономичность проживания в нем. Комфорт заключается в создании оптимального микроклимата внутри вне зависимости от внешних погодных условий и температуры окружающей среды. Если материалы подобраны правильно, а котельное оборудование и вентиляция установлены согласно нормам, то в таком доме будет комфортная прохладная температура летом и тепло зимой. К тому же если все материалы, используемые при строительстве, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, то расходы на энергоносители при отоплении помещений будут минимальны.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – это передача тепловой энергии между непосредственно соприкасающимися телами или средами. Простыми словами теплопроводность – это способность материала проводить температуру. То есть, попадая в какую-то среду с отличающейся температурой, материал начинает принимать температуру этой среды.

Этот процесс имеет большое значение и в строительстве. Так, в доме с помощью отопительного оборудования поддерживается оптимальная температура (20-25°C). Если температура на улице будет ниже, то когда отключается отопление, все тепло из дома через некоторое время выйдет на улицу, и температура понизится. Летом происходит обратная ситуация. Чтобы сделать температуру в доме ниже уличной, приходится использовать кондиционер.

Коэффициент теплопроводности

Потеря тепла в доме неизбежна. Она происходит постоянно, когда температура снаружи меньше, чем в помещении. А вот ее интенсивность – это переменная величина. Она зависит от множества факторов, главными среди которых являются:

Площадь поверхностей, участвующих в теплообмене (крыша, стены, перекрытия, пол).
Показатель теплопроводности строительных материалов и отдельных элементов здания (окна, двери).
Разница между температурами на улице и внутри дома.
И другие.

Для количественной характеристики теплопроводности строительных материалов используют специальный коэффициент. Используя этот показатель, можно довольно просто рассчитать необходимую теплоизоляцию для всех частей дома (стены, крыша, перекрытия, пол). Чем выше коэффициент теплопроводности строительных материалов, тем больше интенсивность потери тепла. Таким образом, для постройки теплого дома лучше применять материалы с более низким показателем этой величины.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов, как и любых других веществ (жидких, твердых или газообразных), обозначается греческой буквой λ. Единицей его измерения является Вт/(м*°C). При этом расчет ведется на один квадратный метр стены толщиной в один метр. Разница температур здесь берется 1°. Практически в любом строительном справочнике имеется таблица теплопроводности строительных материалов, в которой можно посмотреть значение этого коэффициента для различных блоков, кирпичей, бетонных смесей, пород дерева и других материалов.

Определение потерь тепла

Потери тепла в любом здании всегда есть, но в зависимости от материала они могут изменять свое значение. В среднем потеря тепла происходит через:

Крышу (от 15 % до 25 %).
Стены (от 15 % до 35 %).
Окна (от 5 % до 15 %).
Дверь (от 5 % до 20 %).
Пол (от 10 % до 20 %).

Для определения потерь тепла применяют специальный тепловизор, который определяет наиболее проблемные места. Они выделяются на нем красным цветом. Меньшая потеря тепла происходит в желтых зонах, далее – в зеленых. Зоны с наименьшей потерей тепла выделяются синим цветом. А определение теплопроводности строительных материалов должно проводиться в специальных лабораториях, о чем должен свидетельствовать сертификат качества, прилагаемый к продукции.

Пример расчета потерь тепла

Если взять, к примеру, стену из материала с коэффициентом теплопроводности 1, то при разности температур с двух сторон этой стены в 1°, потери тепла составят 1 Вт. Если же толщину стены взять не 1 метр, а 10 см, то потери составят уже 10 Вт. В случае, если разность температур будет 10°, то тепловые потери также составят 10 Вт.

Рассмотрим теперь на конкретном примере расчет потери тепла целого здания. Высоту его возьмем 6 метров (8 с коньком), ширину – 10 метров, а длину – 15 метров. Для простоты расчетов берем 10 окон площадью 1 м 2 . Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

Окна – 10 м 2 .
Пол – 150 м 2 .
Стены – 300 м 2 .
Крыша (со скатами по длинной стороне) – 160 м 2 .

Формула теплопроводности строительных материалов позволяет вычислить коэффициенты для всех частей здания. Но проще использовать уже готовые данные из справочника. Там есть таблица теплопроводности строительных материалов. Рассмотрим каждый элемент по отдельности и определим его тепловое сопротивление. Оно рассчитывается по формуле R = d/λ, где d – толщина материала, а λ – коэффициент его теплопроводности.

Пол – 10 см бетона (R=0,058 (м 2 *°C)/Вт) и 10 см минеральной ваты (R=2,8 (м 2 *°C)/Вт). Теперь складываем эти два показателя. Таким образом, тепловое сопротивление пола равняется 2,858 (м 2 *°C)/Вт.

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал – ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м 2 *°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна — 0,4 (м 2 *°C)/Вт.

Кровлю будем считать из минеральной ваты толщиной в 10 см и профлиста. Так как металл имеет высокий коэффициент теплопроводности, то профлист в расчет не берем. Тогда R крыши составит 2,8 (м 2 *°C)/Вт.

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

Q = S * T / R, где S – площадь поверхности, T – разница температур снаружи и внутри (40°C). Рассчитаем потери тепла для каждого элемента:

Для крыши: Q = 160*40/2,8=2,3 кВт.
Для стен: Q = 300*40/3,75=3,2 кВт.
Для окон: Q = 10*40/0,4=1 кВт.
Для пола: Q = 150*40/2,858=2,1 кВт.

Далее все эти показатели суммируются. Таким образом, для данного коттеджа тепловые потери составят 8,6 кВт. А для поддержания оптимальной температуры потребуется котельное оборудование мощностью не менее 10 кВт.

Материалы для внешних стен

На сегодняшний день существует множество стеновых строительных материалов. Но наибольшей популярностью в частном домостроении по-прежнему пользуются строительные блоки, кирпичи и дерево. Основные отличия – это плотность и теплопроводность строительных материалов. Сравнение дает возможность выбрать золотую середину в соотношении плотность/теплопроводность. Чем выше плотность материала, тем выше его несущая способность, а следовательно, и прочность конструкции в целом. Но при этом ниже его тепловое сопротивление, а как следствие, расходы на энергоносители выше. С другой стороны, чем выше тепловое сопротивление, тем ниже плотность материала. Меньшая плотность, как правило, подразумевает наличие пористой структуры.

Чтобы взвесить все за и против, необходимо знать плотность материала и его коэффициент теплопроводности. Следующая таблица теплопроводности строительных материалов для стен дает значение этого коэффициента и его плотность.

Комфорт и уют в доме во многом зависят от грамотно рассчитанного теплообмена ещё на этапе строительства. Для этого учитывают всё. Чтобы расчёты были более точными, а сделать их было гораздо легче, применяется таблица теплопроводности строительных материалов. С её помощью можно рассчитать, насколько тепло будет в доме и насколько экономнее получится его отопление. Рассмотрим основные параметры теплопроводности различных материалов и методику вычисления подобной величины общей конструкции.

Что такое теплопроводность, термическое сопротивление и коэффициент теплопроводности

Что же за «зверь» − теплопроводность? Если «расшифровать» сложное физическое определение, то можно получить следующее пояснение. Теплопроводность – свойство, которым обладают все строительные материалы. Характеризуется способностью отдавать тепло от нагретого предмета более холодному. Чем быстрее и интенсивнее это происходит, тем холоднее сам материал, соответственно, и строение из него нуждается в более интенсивном обогреве. Что не очень эффективно, особенно в денежном плане.

Для оценки величины теплопроводности используются специальные коэффициенты, которые уже заранее выявлены. ГОСТ 30290-94 контролирует методы определения подобной характеристики. Последняя нераздельно связана с термическим сопротивлением, которое означает сопротивление слоя теплоотдачи. В случае многослойного материала оно рассчитывается как сумма термических сопротивлений отдельных слоёв. Сама же эта величина равна отношению толщины слоя к коэффициенту.

ИСТ-1 – прибор для определения теплопроводности

Внимание! Для упрощённого расчёта теплосопротивления стены в сети можно найти калькулятор с доступным и понятным интерфейсом.

Как видите, в определении теплопроводности нет ничего сложного и непонятного. Зная все подобные характеристики будущих материалов, можно составить «энергоэффективный бутерброд», но только при условии учёта всех обстоятельств, которые будут влиять на теплоэффективность каждого слоя конструкции.

Основные параметры, от которых зависит величина теплопроводности

Не все строительные материалы одинаково теплоэффективны. На это влияют следующие факторы:

Пористая структура материала

Замкнутые поры пенобетона наполнены воздухом, который по праву считается лучшим теплоизолятором
Повышенная плотность материала гарантирует более тесную взаимосвязь частиц друг с другом. Соответственно, уравновешивание температурного баланса происходит намного быстрее. По этой причине плотный материал обладает большим коэффициентом проводимости тепла. Поэтому железобетон считается одним из самых «холодных» материалов.

Высокая плотность даёт хорошую прочность железобетону, но также и «обделяет» его теплоэффективностью

Влажность – злокачественный фактор, повышающий скорость прохождения тепла. Поэтому так важно качественно произвести гидроизоляцию необходимых узлов здания, грамотно организовать вентиляцию и использовать максимально инертные к намоканию строительные материалы.

Зная, что такое проводимость тепла, и какие факторы на неё влияют, можно смело пробовать применять свои знания для расчётов будущих строительных конструкций. Для этого нужно знать коэффициенты используемых материалов.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблицы

Теплоизоляционные свойства материалов прекрасно демонстрируют сводные таблицы, в которых представлены нормативные показатели.

Таблица коэффициентов теплоотдачи материалов. Часть 1

Но эти таблицы теплопроводности материалов и утеплителей учли далеко не все значения. Рассмотрим подробнее теплоотдачу основных строительных материалов.

Таблица теплопроводности кирпича

Как уже успели убедиться, кирпич – не самый «тёплый» стеновой материал. По теплоэффективности он отстаёт от дерева, пенобетона и керамзита. Но при грамотном утеплении из него получаются уютные и тёплые дома.

Но не все виды кирпича имеют одинаковый коэффициент теплопроводности (λ). Например, у клинкерного он самый большой – 0,4−0,9 Вт/(м·К). Поэтому строить из него что-то нецелесообразно. Чаще всего его применяют при дорожных работах и укладке пола в технических зданиях. Самый малый коэффициент подобной характеристики у так называемой теплокерамики – всего 0,11 Вт/(м·К). Но подобное изделие также отличается и большой хрупкостью, что максимально минимизирует область его применения.

Неплохое соответствие прочности и теплоэффективности у силикатных кирпичей. Но кладка из них также нуждается в дополнительном утеплении, и в зависимости от региона строительства, возможно, ещё и в утолщении стены. Ниже приведена сравнительная таблица значений проводимости тепла различными видами кирпичей.

Теплопроводность разных видов кирпичей

Таблица теплопроводности металлов

Теплопроводность металлов не менее важна в строительстве, например, при выборе радиаторов отопления. Также без подобных значений не обойтись при сварке ответственных конструкций, производстве полупроводников и различных изоляторов. Ниже приведены сравнительные таблицы проводимости тепла различных металлов.

Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 1 Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 2 Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 3

Таблица теплопроводности дерева

Древесина в строительстве негласно относится к элитным материалам для возведения домов. И это не только из-за экологичности и высокой стоимости. Самые низкие коэффициенты теплопроводности у дерева. При этом подобные значения напрямую зависят от породы. Самый низкий коэффициент среди строительных пород имеет кедр (всего 0,095 Вт/(м∙С)) и пробка. Из последней строить дома очень дорого и проблемно. Но зато пробка для покрытия пола ценится из-за своей невысокой проводимости тепла и хороших звукоизоляционных качеств. Ниже представлены таблицы теплопроводности и прочности различных пород.

Проводимость тепла дерева Прочность разных пород древесины

Таблица проводимости тепла бетонов

Бетон в различных его вариациях является самым распространённым строительным материалом на сегодня, хотя и не является самым «тёплым». В строительстве различают конструкционные и теплоизоляционные бетоны. Из первых возводят фундаменты и ответственные узлы зданий с последующим утеплением, из вторых строят стены. В зависимости от региона к таковым либо применяется дополнительное утепление, либо нет.

Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материалов

Наиболее «тёплым» и прочным считает газобетон. Хотя это не совсем так. Если сравнивать структуру пеноблоков и газобетона, можно увидеть существенные различия. У первых поры замкнутые, когда же у газосиликатов большинство их открытые, как бы «рваные». Именно поэтому в ветреную погоду неутеплённый дом из газоблоков очень холодный. Эта же причина делает подобный лёгкий бетон более подверженным к воздействиям влаги.

Какой коэффициент теплопроводности у воздушной прослойки

В строительстве зачастую используют воздушные ветронепродуваемые прослойки, которые только увеличивают проводимость тепла всего здания. Также подобные продухи необходимы для вывода влаги наружу. Особое внимание проектированию подобных прослоек уделяется в пенобетонных зданиях различного назначения. У подобных прослоек также есть свой коэффициент теплопроводности в зависимости от их толщины.

Таблица проводимости тепла воздушных прослоек

Калькулятор расчёта толщины стены по теплопроводности

На практике подобные данные применяют часто и не только профессиональными проектировщиками. Нет ни одного закона, запрещающего самостоятельно создавать проект своего будущего дома. Главное, чтобы тот соответствовал всем нормативам и СНиПам. Чтобы рассчитать теплопроводность стены, можно воспользоваться специальным калькулятором. Подобное «чудо прогресса» можно как установить к себе на компьютер в качестве приложения, так и воспользоваться услугой онлайн.

Окно расчёта калькулятора

В нём нет премудростей. Просто выбираешь необходимые данные и получаешь готовый результат.

Расчёт толщины стен с использованием глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе

Существуют и более сложные калькуляторы расчёта, где учитываются все слои стен, пример подобного расчётного «механизма» показан на фото ниже.

Расчёт проводимости тепла всех прослоек стен

Конечно, теплоэффективность будущего здания – это вопрос, требующий пристального внимания. Ведь от него зависит, насколько тепло будет в доме и насколько экономно будет его отапливать. Для каждого климатического региона существуют свои нормы коэффициентов теплопроводности ограждающих конструкций. Можно рассчитать самостоятельно теплоэффективность, но если возникают проблемы, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Вопрос утепления квартир и домов весьма важен – постоянно повышающаяся стоимость энергоносителей обязывает бережно относиться к теплу в помещении. Но как правильно выбрать материал изоляции и рассчитать его оптимальную толщину? Для этого необходимо знать показатели теплопроводности.

Что такое теплопроводность

Эта величина характеризует способность проводить тепло внутри материала. Т.е. определяет отношение количества энергии, проходящей через тело площадью 1 м² и толщиной 1 м за единицу времени – λ (Вт/м*К). Проще говоря – сколько тепла будет передано от одной поверхности материала к другой.

В качестве примера рассмотрим обыкновенную кирпичную стену.

Как видно на рисунке, температура в помещении составляет 20°С, а на улице – 10°С. Для соблюдения такого режима в комнате необходимо, чтобы материал, из которого сделана стена, был с минимальным коэффициентом теплопроводности. Именно при таком условии можно говорить об эффективном энергосбережении.

Для каждого материала существует свой определенный показатель этой величины.

При строительстве принято следующее разделение материалов, которые выполняют определенную функцию:

Возведение основного каркаса зданий – стен, перегородок и т.д. Для этого применяются бетон, кирпич, газобетон и т.д.

Их показатели теплопроводности довольно велики, а это значит, что для достижения хорошего энергосбережения необходимо увеличивать толщину наружных стен. Но это не практично, так как требует дополнительных затрат и возрастание веса всего здания. Поэтому принято использовать специальные дополнительные изоляционные материалы.

Утеплители. К ним относятся минеральная вата, пенопласт, пенополистирол и любой другой материал с низким коэффициентом теплопроводности.

Именно они обеспечивают должную защиту дома от быстрой потери тепловой энергии.

В строительстве требованиями к основным материалам являются – механическая прочность, пониженный показатель гигроскопичности (сопротивление влаги), и менее всего – их энергетические характеристики. Поэтому особое внимание уделяется теплоизоляционным материалам, которые должны компенсировать этот «недостаток».

Однако применение на практике величины теплопроводности затруднительно, так как она не учитывает толщину материала. Поэтому используют обратное ей понятие – коэффициент сопротивления теплопередачи.

Эта величина является отношением толщины материала к его коэффициенту теплопроводности.

Значение этого параметра для жилых зданий прописаны в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003. Согласно этим нормативным документам коэффициент сопротивления теплопередачи в разных регионах России не должен быть менее тех значений, которые указаны в таблице.

В качестве примера можно рассчитать минимальную толщину стен для Самары при следующих условиях:

Основной материал изготовления – кирпич силикатный, кладка толщиной 360 мм, λ=0,7

Для него значение Rр=0,36/0,7=0,51. Следовательно, необходимо добавить изолирующий материал до требуемой величины:

Внешнее утепление будет состоять из слоя минеральной ваты 100 мм и пенопласта толщиной 50 мм:

В общей сумме с кирпичной кладкой получаем значение сопротивления теплопередачи стены 3,14+0,51=3,65 м²*°С/Вт, что удовлетворяет условиям СНиП.

Эта процедура расчета является обязательно не только при планировании постройки нового здания, но и для грамотного и эффективного утепления стен уже возведенного дома.

Таблица теплопроводности строительных материалов и утеплителей

Автор aquatic На чтение 6 мин. Просмотров 10.4k. Обновлено 18.06.2020

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Теплопроводность материалов влияет на толщину стен

Назначение теплопроводности

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

На схеме представлены показатели различных вариантов

Сравнение характеристик разных типов сырья

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?

Теплопроводность определяется такими факторами:

пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;
повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;
повышенная влажность увеличивает данный показатель.

Характеристики различных материалов

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике

Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.

При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.

При выборе утеплителя нужно изучить характеристики каждого варианта

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений

При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.

Монтаж минеральной ваты

Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.

Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:

показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;
влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;
толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;
термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;
экологичность и безопасность;
звукоизоляция защищает от шума.

Характеристики разных видов утеплителей

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;

Данный материал относится к самым доступным и простым вариантам

пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;

Для пеноплекса характерна пористая структура

пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;

Данный вариант бывает разной толщины

пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.

Обратите внимание! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей

Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.

Утепление производится в определенных местах

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.

Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.

Коэффициент разнообразных типов сырья

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице

При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Значения плотности и теплопроводности

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.

Теплопроводность некоторых конструкций

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.

При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Теплопроводность строительных материалов (видео)

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Любое строительство независимо от его размера всегда начинается с разработки проекта. Его цель – спроектировать не только внешний вид будущего строения, еще и просчитать основные теплотехнические характеристики. Ведь основной задачей строительства считается сооружение прочных, долговечных зданий, способных поддерживать здоровый и комфортный микроклимат, без лишних затрат на отопление. Несомненную помощь при выборе сырья, используемого для возведения постройки, окажет таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты.

Тепло в доме напярямую зависит от коэффициента теплопроводности строительных материалов

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность – это процесс передачи энергии тепла от нагретых частей помещения к менее теплым. Такой обмен энергией будет происходить, пока температура не уравновесится. Применяя это правило к ограждающим системам дома, можно понять, что процесс теплопередачи определяется промежутком времени, за который происходит выравнивание температуры в комнатах с окружающей средой. Чем это время больше, тем теплопроводность материала, применяемого при строительстве, ниже.

Отсутствие теплоизоляции дома скажется на температуре воздуха внутри помещения

Для характеристики проводимости тепла материалами используют такое понятие, как коэффициент теплопроводности. Он показывает, какое количество тепла за одну единицу временного промежутка пройдет через одну единицу площади поверхности. Чем выше подобный показатель, тем сильнее теплообмен, значит, постройка будет остывать значительно быстрее. То есть при сооружении зданий, домов и прочих помещений необходимо использовать материалы, проводимость тепла которых минимальна.

Сравнительные характеристики теплопроводности и термического сопротивления стен, возведенных из кирпича и газобетонных блоков

Что влияет на величину теплопроводности?

Тепловая проводимость любого материала зависит от множества параметров:

Пористая структура. Присутствие пор предполагает неоднородность сырья. При прохождении тепла через подобные структуры, где большая часть объема занята порами, охлаждение будет минимальным.
Плотность. Высокая плотность способствует более тесному взаимодействию частиц друг с другом. В результате теплообмен и последующее полное уравновешивание температур происходит быстрее.
Влажность. При высокой влажности окружающего воздуха или намокании стен постройки, сухой воздух вытесняется капельками жидкости из пор. Теплопроводность в подобном случае значительно увеличивается.

Теплопроводность, плотность и водопоглощение некоторых строительных материалов

Применение показателя теплопроводности на практике

В строительстве все материалы условно подразделяются на теплоизоляционные и конструкционные. Конструкционное сырье отличается наибольшими показателями теплопроводности, но именно его применяют для постройки стен, перекрытий, прочих ограждений. Согласно таблице теплопроводности строительных материалов, при возведении стен из железобетона, для низкого теплообмена с окружающей средой толщина конструкции должна быть около 6 метров. В таком случае строение получится огромным, громоздким и потребует немалых затрат.

Наглядный пример — при какой толщине различных материалов их коэффициент теплопроводности будет одинаковым

Поэтому при возведении постройки следует отдельное внимание уделять дополнительным теплоизолирующим материалам. Слой теплоизоляции может не понадобиться только для построек из дерева или пенобетона, но даже при использовании подобного низкопроводного сырья толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Нужно знать! У теплоизоляционных материалов значения показателя теплопроводности минимальны.

Теплопроводность готового здания. Варианты утепления конструкций

При разработке проекта постройки необходимо учесть все возможные варианты и пути потери тепла. Большое его количество может уходить через:

стены – 30%;
крышу – 30%;
двери и окна – 20%;
полы – 10%.

Теплопотери неутепленного частного дома

При неверном расчете теплопроводности на этапе проектирования, жильцам остается довольствоваться только 10% тепла, получаемого от энергоносителей. Именно поэтому дома, возведенные из стандартного сырья: кирпича, бетона, камня рекомендуют дополнительно утеплять. Идеальная постройка согласно таблице теплопроводности строительных материалов должна быть выполнена полностью из теплоизолирующих элементов. Однако малая прочность и минимальная устойчивость к нагрузкам ограничивает возможности их применения.

Нужно знать! При обустройстве правильной гидроизоляции любого утеплителя высокая влажность не повлияет на качество теплоизоляции и сопротивление постройки теплообмену будет значительно выше.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Самым распространенным вариантом сочетание несущей конструкции из высокопрочных материалов с дополнительным слоем теплоизоляции. Сюда можно отнести:

Каркасный дом. При его постройке каркасом из древесины обеспечивается жесткость всей конструкции, а укладка утеплителя производится в пространство между стойками. При незначительном уменьшении теплообмена в некоторых случая может потребоваться утепление еще и снаружи основного каркаса.
Дом из стандартных материалов. При выполнении стен из кирпича, шлакоблоков, утепление должно проводиться по наружной поверхности конструкции.

Необходимая тепло- и гидроизоляция для сохранения тепла в частном доме

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

В этой таблице собраны показатели теплопроводности самых распространенных строительных материалов. Пользуясь подобными справочниками, можно без проблем рассчитать необходимую толщину стен и применяемого утеплителя.

Таблица коэффициента теплопроводности строительных материалов:

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Теплопроводность строительных материалов (видео)

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ Загрузка… ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

Сравнение теплопроводности материалов

Сравнение утеплителей по теплопроводности и по плотности материалов

В продаже доступно много строительных материалов, использующихся для повышения свойств сооружения сохранять тепло – утеплителей. В конструкции дома он может применяться практически в каждой ее части: от фундамента и до чердака. Далее пойдет речь об основных свойствах материалов, способных обеспечить необходимый уровень теплопроводности объектов различного назначения, а также будет приведено их сравнение, в чем поможет таблица.

Основные характеристики утеплителей

Соотношение качества утеплителя, в зависимости от его толщины

При выборе утеплителей нужно обращать внимание на разные факторы: тип сооружения, наличие воздействия высоких температур, открытого огня, характерный уровень влажности. Только после определения условий использования, а также уровня теплопроводности применяемых материалов для сооружения определенной части конструкции, нужно смотреть на характеристики конкретного утеплителя:

Теплопроводность. От этого показателя напрямую зависит качество проведенного утеплительного процесса, а также необходимое количество материала для обеспечения желаемого результата. Чем ниже теплопроводность, тем эффективнее использование утеплителя.
Влагопоглощение. Показатель особо важен при утеплении внешних частей конструкции, на которые может периодически воздействовать влага. К примеру, при утеплении фундамента в грунтах с высокими водами или повышенным уровнем содержания воды в своей структуре.
Толщина. Применение тонких утеплителей позволяет сохранить внутреннее пространство жилого сооружения, а также напрямую влияет на качество утепления.
Горючесть. Это свойство материалов особенно важно при использовании для понижения теплопроводной способности наземных частей сооружения жилых домов, а также зданий специального назначения. Качественная продукция отличается способностью к самозатуханию, не выделяет при воспламенении ядовитых веществ.
Термоустойчивость. Материал должен выдерживать критические температуры. К примеру, низкие температуры при наружном использовании.
Экологичность. Нужно прибегать к использованию материалов безопасных для человека. Требования к этому фактору может изменяться в зависимости от будущего назначения сооружения.
Звукоизоляция. Это дополнительное свойство утеплителей в некоторых ситуациях позволяет добиться хорошего уровня защиты помещения от шума, а также посторонних звуков.

Когда используется при сооружении определенной части конструкции материал с низкой теплопроводностью, то можно покупать самый дешевый утеплитель (если это позволят предварительные расчеты).

Важность конкретной характеристики напрямую зависит от условий использования и выделенного бюджета.

Сравнение популярных утеплителей

СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СТЕНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Теплоизоляционный материал	Кирпичная кладка (полтора кирпича)	Газобетон 30 см	Деревянный брус 30 см	Каркас из OSB
Экотермикс	7 см	З см	5 см	10 см
Минеральная вата	13 см	8 см	10 см	15 см
Пенополистирол	12 см	7 см	8 см	13 см
Пеностекло	11 см	6,5 см	7 см	13 см

Давайте рассмотрим несколько материалов, применяемых для повышения энергоэффективности сооружений:

Минеральная вата. Производится из естественных материалов. Устойчива к огню и отличается экологичностью, а также низкой теплопроводностью. Но невозможность противостоять воздействию воды сокращает возможности использования.
Пенопласт. Легкий материал с отличными утеплительными свойствами. Доступный, легко устанавливается и влагоустойчив. Недостатки: хорошая воспламеняемость и выделение вредных веществ при горении. Рекомендуется его использовать в нежилых помещениях.
Бальзовая вата. Материал практически идентичный минвате, только отличается улучшенными показателями устойчивости к влаге. При изготовлении его не уплотняют, что значительно продлевает срок службы.
Пеноплэкс. Утеплитель хорошо противостоит влаге, высоким температурам, огню, гниению, разложению. Отличается отличными показателями теплопроводности, прост в монтаже и долговечен. Можно использовать в местах с максимальными требованиями способности материала противостоять различным воздействиям.
Пенофол. Многослойный утеплитель естественного происхождения. Состоит из полиэтилена, предварительно вспененного перед производством. Может иметь различные показатели пористости и ширины. Часто поверхность покрыта фольгой, благодаря чему достигается отражающие эффект. Отличается легкостью, простотой монтажа, высокой энергоэффективностью, влагостойкостью, небольшим весом.

Коэффициент теплопроводности размерность

Выбирая материал для использования в непосредственной близости с человеком, необходимо особое внимание уделять его характеристикам экологичности и пожаробезопасности. Также в некоторых ситуациях рационально покупать более дорой утеплитель, который будет обладать дополнительными свойствами влагозащиты или звукоизоляции, что в окончательном счете позволяет сэкономить.

Сравнение с помощью таблицы

N	Наименование	Плотность	Теппопроводность	Цена , евро за куб.м.	Затраты энергии на
		кг/куб.м	мин	макс	Евросоюз	Россия	квт*ч/куб. м.
1	целлюлозная вата	30-70	0,038	0,045	48-96	15-30	6
2	древесноволокнистая плита	150-230	0,039	0,052		150	800-1400
3	древесное волокно	30-50	0,037	0,05	200-250		13-50
4	киты из льняного волокна	30	0,037	0,04	150-200	210	30
5	пеностекло	100-150	0.05	0,07		135-168	1600
6	перлит	100-150	0,05	0.062	200-400	25-30	230
7	пробка	100-250	0,039	0,05	300		80
8	конопля, пенька	35-40	0,04	0.041	150		55
9	хлопковая вата	25-30	0,04	0,041	200		50
10	овечья шерсть	15-35	0,035	0,045	150		55
11	утиный пух	25-35	0,035	0,045	150-200
12	солома	300-400	0,08	0,12	165
13	минеральная (каменная) вата	20-80	0.038	0,047	50-100	30-50	150-180
14	стекповопокнистая вата	15-65	0,035	0,05	50-100	28-45	180-250
15	пенополистирол (безпрессовый)	15-30	0.035	0.047	50	28-75	450
16	пенополистирол экструзионный	25-40	0,035	0,042	188	75-90	850
17	пенополиуретан	27-35	0,03	0,035	250	220-350	1100

Показатель теплопроводных свойств является основным критерием при выборе утеплительного материала. Остается только сравнить ценовые политики разных поставщиков и определить необходимое количество.

Утеплитель – один из основных способов получить сооружение с необходимой энергоэффективностью. Перед его окончательным выбором точно определите условия использования и, вооружившись приведенной таблицей, совершите правильный выбор.

jsnip.ru

Таблица теплопроводности строительных материалов. Характеристики и сравнение строительных материалов :

Идеальный теплый дом

Понятие теплопроводности

Коэффициент теплопроводности

Площадь поверхностей, участвующих в теплообмене (крыша, стены, перекрытия, пол).
Показатель теплопроводности строительных материалов и отдельных элементов здания (окна, двери).
Разница между температурами на улице и внутри дома.
И другие.

Определение потерь тепла

Крышу (от 15 % до 25 %).
Стены (от 15 % до 35 %).
Окна (от 5 % до 15 %).
Дверь (от 5 % до 20 %).
Пол (от 10 % до 20 %).

Пример расчета потерь тепла

Рассмотрим теперь на конкретном примере расчет потери тепла целого здания. Высоту его возьмем 6 метров (8 с коньком), ширину – 10 метров, а длину – 15 метров. Для простоты расчетов берем 10 окон площадью 1 м2. Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

Окна – 10 м2.
Пол – 150 м2.
Стены – 300 м2.
Крыша (со скатами по длинной стороне) – 160 м2.

Пол – 10 см бетона (R=0,058 (м2*°C)/Вт) и 10 см минеральной ваты (R=2,8 (м2*°C)/Вт). Теперь складываем эти два показателя. Таким образом, тепловое сопротивление пола равняется 2,858 (м2*°C)/Вт.

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал – ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м2*°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна — 0,4 (м2*°C)/Вт.

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

Для крыши: Q = 160*40/2,8=2,3 кВт.
Для стен: Q = 300*40/3,75=3,2 кВт.
Для окон: Q = 10*40/0,4=1 кВт.
Для пола: Q = 150*40/2,858=2,1 кВт.

Материалы для внешних стен

Материал	Теплопроводность, Вт/(м*°C)	Плотность, т/м3
Железобетон	1,7	2,5
Керамзитобетонные блоки	0,14 – 0,66	0,5 – 1,8
Керамический кирпич	0,56	1,8
Силикатный кирпич	0,7	1,8
Газобетонные блоки	0,08 – 0,29	0,3 – 1
Сосна	0,18	0,5

Утеплители для стен

При недостаточной тепловой сопротивляемости внешних стен могут применяться различные утеплители. Так как значения теплопроводности строительных материалов для утепления могут иметь весьма низкий показатель, то чаще всего толщины в 5-10 см будет достаточно для создания комфортной температуры и микроклимата в помещениях. Широкое применение на сегодняшний день получили такие материалы, как минеральная вата, пенополистирол, пенопласт, пенополиуритан и пеностекло.

Следующая таблица теплопроводности строительных материалов, используемых для утепления наружных стен, дает значение коэффициента λ.

Материал	Теплопроводность, Вт/(м*°C)
Минеральная вата	0,048 – 0,07
Пенополистирол	0,031 – 0,05
Экструдированный пенополистирол	0,036
Пенополиуритан	0,02 – 0,041
Пеностекло	0,07 – 0,11

Особенности применения стеновых утеплителей

Применение утеплителей для наружных стен имеет некоторые ограничения. Это прежде всего связанно с таким параметром, как паропроницаемость. Если стена сделана из пористого материала, такого как газобетон, пенобетон или керамзитобетон, то применять лучше минеральную вату, так как этот параметр у них практически одинаковый. Использование пенополистирола, пенополиуритана или пеностекла возможно только при наличии специального вентиляционного зазора между стеной и утеплителем. Для дерева это также критично. А вот для кирпичных стен данный параметр не так критичен.

Теплая кровля

Утепление кровли позволяет избежать ненужных перерасходов при отоплении дома. Для этого могут применяться все виды утеплителей как листового формата, так и напыляемые (пенополиуритан). При этом не следует забывать про пароизоляцию и гидроизоляцию. Это весьма важно, так как мокрый утеплитель (минеральная вата) теряет свои свойства по тепловой сопротивляемости. Если же кровля не утепляется, то необходимо основательно утеплить перекрытие между чердаком и последним этажом.

Пол

Утепление пола весьма важный этап. При этом также необходимо применять пароизоляцию и гидроизоляцию. В качестве утеплителя используется более плотный материал. Он, соответственно, имеет более высокий коэффициент теплопроводности, чем кровельный. Дополнительной мерой для утепления пола может послужить подвал. Наличие воздушной прослойки позволяет повысить тепловую защиту дома. А оборудование системы теплого пола (водяного или электрического) дает дополнительный источник тепла.

Заключение

При строительстве и отделке фасада необходимо руководствоваться точными расчетами по тепловым потерям и учитывать параметры используемых материалов (теплопроводность, паропроницаемость и плотность).

www.syl.ru

Коэффициент теплопроводности строительных материалов: сравнительная таблица

Главная
Коэффициент теплопроводности строительных материалов: сравнительная таблица

Что такое теплопроводность? Знать об этой величине необходимо не только профессионалам-строителям, но и простым обывателям, решившим самостоятельно построить дом.

Каждый материал, используемый в строительстве, имеет свой показатель этой величины. Самое низкое его значение – у утеплителей, самое высокое – у металлов. Поэтому необходимо знать формулу, которая поможет рассчитать толщину как возводимых стен, так и теплоизоляции, чтобы получить в итоге уютный дом.

Сравнение проводимости тепла у самых распространённых утеплителей

Чтобы иметь представление о проводимости тепла разных материалов, предназначенных для утепления, нужно сравнить их коэффициенты (Вт/м*К), приведённые в следующей таблице:

Номер п/п	Название утеплителя	Коэффициент теплопроводности по СНиП
1.	Керамзит	0,099 – 0,19
2.	Глина	0,5
3.	Саман	0,3
4.	Минеральная вата	0,036 – 0,048
5.	Пенопласт	0,036 – 0,05
6.	Пеноплекс	0,029 – 0,031
7.	Эковата	0,037 – 0,042
8.	Пеноизол	0,028 – 0,038
9.	Пенополиуретан	0,019 – 0,05

Как видно из вышеприведённых данных, показатель проводимости тепла таких строительных материалов, как теплоизоляционные, варьируется от минимального (0,019) до максимального (0,5). Все теплоизоляционные материалы имеют определённый разброс показаний. СНиПы описывают каждый из них в нескольких видах – в сухом, нормальном и влажном. Минимальный коэффициент проводимости тепла соответствует сухому состоянию, максимальный – влажному.

Если задумано индивидуальное строительство

При возведении дома важно учитывать технические характеристики всех составляющих (материала для стен, кладочного раствора, будущего утепления, гидроизоляционных и пароотводящих плёнок, финишной отделки).

Для понимания, какие стены наилучшим образом будут сохранять тепло, нужно проанализировать коэффициент теплопроводности не только материала для стен, но и строительного раствора, что видно из таблицы ниже:

Номер п/п	Материал для стен, строительный раствор	Коэффициент теплопроводности по СНиП
1.	Кирпич	0,35 – 0,87
2.	Саманные блоки	0,1 – 0,44
3.	Бетон	1,51 – 1,86
4.	Пенобетон и газобетон на основе цемента	0,11 – 0,43
5.	Пенобетон и газобетон на основе извести	0,13 – 0,55
6.	Ячеистый бетон	0,08 – 0,26
7.	Керамические блоки	0,14 – 0,18
8.	Строительный раствор цементно-песчаный	0,58 – 0,93
9.	Строительный раствор с добавлением извести	0,47 – 0,81

Важно. Из приведённых в таблице данных видно, что у каждого строительного материала довольно большой разброс в показателях коэффициента теплопроводности.

Это связано с несколькими причинами:

Плотность. Все утеплители выпускаются или укладываются (пеноизол, эковата) различной плотности. Чем ниже плотность (больше присутствует воздуха в теплоизоляционной структуре), тем ниже проводимость тепла. И, наоборот, у очень плотных утеплителей этот коэффициент выше.
Вещество, из которого производят (основа). Например, кирпич бывает силикатным, керамическим, глиняным. От этого зависит и коэффициент теплопроводности.
Количество пустот. Это касается кирпича (пустотелый и полнотелый) и теплоизоляции. Воздух – самый худший проводник тепла. Коэффициент его теплопроводимости – 0,026. Чем больше пустот, тем ниже этот показатель.

Строительный раствор хорошо проводит тепло, поэтому любые стены рекомендуется утеплять.

Если объяснять на пальцах

Для наглядности и понимания, что такое теплопроводность, можно сравнить кирпичную стену, толщиной 2 м 10 см с другими материалами. Таким образом, 2,1 метра кирпича, сложенного в стену на обычном цементно-песчаном растворе равны:

стене толщиной 0,9 м из керамзитобетона;
брусу, диаметром 0,53 м;
стене, толщиной 0,44 м из газобетона.

Если речь заходит от таких распространённых утеплителях, как минеральная вата и пенополистирол, то потребуется всего 0,18 м первой теплоизоляции или 0,12 м второй, чтобы значения теплопроводности огромной кирпичной стены оказались равными тонюсенькому слою теплоизоляции.

Сравнительная характеристика теплопроводности утеплительных, строительных и отделочных материалов, которую можно произвести, изучив СНиПы, позволяет проанализировать и правильно составить утеплительный пирог (основание, утеплитель, финишная отделка). Чем ниже теплопроводность, тем выше цена. Ярким примером могут послужить стены дома, сложенные из керамических блоков или обычного высококачественного кирпича. Первые имеют теплопроводность всего 0,14 – 0,18 и стоят намного дороже любого, самого лучшего кирпича.

Нравится?

izollab.ru

Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов

Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.

Схема теплопроводности и толщины материалов.

Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.

В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.

Коэффициент теплопроводности кирпичей.

Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.

Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.

Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.

Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:

Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.

Пористость — наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом. Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
Структура пор — малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
Плотность — при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
Влажность — значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:

λ=λо*(1+b*t), (1)

где, λо — коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;

b — справочная величина температурного коэффициента;

t — температура.

Вернуться к оглавлению

Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление — нормируемая величина.

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

Таблица теплопроводности утеплителей.

H=R/λ, (2)

где, H — толщина слоя, м;

R — сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;

λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
используемые стройматериалы имеют естественную влажность.

При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:

СНиП23-01-99 — Строительная климатология;
СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий;
СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий.

Вернуться к оглавлению

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).
Пенобетон	(0,08 — 0,29) — в зависимости от плотности
Древесина ели и сосны	(0,1 — 0,15) — поперек волокон 0,18 — вдоль волокон
Керамзитобетон	(0,14-0,66) — в зависимости от плотности
Кирпич керамический пустотелый	0,35 — 0,41
Кирпич красный глиняный	0,56
Кирпич силикатный	0,7
Железобетон	1,29

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы — это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Читайте также: Опилкобетонный блокПено и газоблокиО размерах пенобетонного блока — читайте здесь.

Вернуться к оглавлению

Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.

При проектировании и производстве строительных работ необходимо учитывать возможные пути теплопотерь:

30-40% потерь тепла приходится на поверхность стен;
20-30% — через межэтажные перекрытия и крышу;
около 20% потерь приходится на поверхность, занимаемую оконными и дверными проемами;
приблизительно 10% тепла уходит из помещения через плохо утепленные полы.

Важным фактором при учете теплопроводности в строительстве является обеспечение надлежащей ветро- и пароизоляции. В наибольшей степени это справедливо для пористых утеплителей. Т.е. при ограничении доступа влаги внутрь конструкций (как извне, так и снаружи) сопротивление теплопередачи будет выше. Утеплитель будет более эффективно работать, соответственно, потребуется меньшая толщина конструкций.

В идеале стены и перекрытия должны выполняться из теплоизоляционных материалов. Однако они обладают низкой конструкционной прочностью, что ограничивает широту их применения. Возникает необходимость выполнять основные несущие конструкции из кирпича, дерева, пенобетонных блоков и т.п.

Наиболее распространенным вариантом конструкций домов, встречающимся на практике, является комбинация несущей конструкции и теплоизоляции.

Здесь можно различить:

Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.

Каркасный вариант строительства — основной каркас, обеспечивающий пространственную жесткость, выполняется из деревянных досок или брусьев. Утеплитель укладывается в межстоечное пространство. В некоторых случаях для достижения требуемых показателей по энергоэффективности осуществляется дополнительное утепление снаружи каркаса.
Возведение стен дома из кирпича, пористых бетонных блоков, дерева — утепление осуществляется по наружной поверхности. Слой утеплителя компенсирует избыточную теплопроводность основного стенового материала. С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.

Аналогичные закономерности будут справедливы при возведении межэтажных перекрытий и кровельных конструкций.

Таким образом, используя комбинацию материалов с требуемыми значениями коэффициентов теплопроводности, можно получить оптимальные по свойствам и толщине ограждающие конструкции здания.

ostroymaterialah.ru

Сравнение теплопроводности различных строительных материалов и расчет толщины стен

Что такое теплопроводность

В качестве примера рассмотрим обыкновенную кирпичную стену.

Для каждого материала существует свой определенный показатель этой величины.

При строительстве принято следующее разделение материалов, которые выполняют определенную функцию:

Возведение основного каркаса зданий – стен, перегородок и т.д. Для этого применяются бетон, кирпич, газобетон и т.д.

Утеплители. К ним относятся минеральная вата, пенопласт, пенополистирол и любой другой материал с низким коэффициентом теплопроводности.

Именно они обеспечивают должную защиту дома от быстрой потери тепловой энергии.

Эта величина является отношением толщины материала к его коэффициенту теплопроводности.

В качестве примера можно рассчитать минимальную толщину стен для Самары при следующих условиях:

Основной материал изготовления – кирпич силикатный, кладка толщиной 360 мм, λ=0,7

Для него значение Rр=0,36/0,7=0,51. Следовательно, необходимо добавить изолирующий материал до требуемой величины:

Внешнее утепление будет состоять из слоя минеральной ваты 100 мм и пенопласта толщиной 50 мм:

R=(0,2/0,048)+(0,05/0,047)= 2,08+1,06=3,14

dearhouse.ru

Толщина наружных стен дома с примером расчета на газобетоне

Методический материал для самостоятельного расчета толщины стен дома с примерами и теоретической частью.

Часть 1. Сопротивление теплопередаче – первичный критерий определения толщины стены

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м²·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ — удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину R_общсравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Материал стены		Сопротивление теплопередаче (м²·°С/Вт) / область применения (°С·сут)
конструкционный	теплоизоляционный	Двухслойные с наружной теплоизоляцией	Трехслойные с изоляцией в середине	С невентили- руемой атмосферной прослойкой	С вентилируемой атмосферной прослойкой
Кирпичная кладка	Пенополистирол	5,2/10850	4,3/8300	4,5/8850	4,15/7850
Кирпичная кладка	Минеральная вата	4,7/9430	3,9/7150	4,1/7700	3,75/6700
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)	Пенополистирол	5,2/10850	4,0/7300	4,2/8000	3,85/7000
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)	Минеральная вата	4,7/9430	3,6/6300	3,8/6850	3,45/5850
Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой	Ячеистый бетон	2,4/2850	—	2,6/3430	2,25/2430
Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) — предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Часть 2. Коэффициент теплопроводности материалов стен

Коэффициент теплопроводности материалов стен – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен – тем здание получится теплее, чем выше значение – тем больше придется заложить мощности в систему отопления.

По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.

Часть 3. Минимально допустимое значение сопротивления стен для различных климатических зон.

Минимально допустимое термосопротивление рассчитывается для анализа теплотехнических свойств проектируемой стены для различных климатических зон. Это нормируемая (базовая) величина, которая показывает, каким должно быть термосопротивление стены в зависимости от региона. Сначала вы выбираете материал для конструкции, просчитываете термосопротивление своей стены (часть 1), а потом сравниваете с табличными данными, содержащимися в СНиП 23-02-2003. В случае, если полученное значение окажется меньше установленного правилами, то необходимо либо увеличить толщину стены, либо утеплить стену теплоизоляционным слоем (например, минеральной ватой).

Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004, минимально допустимое сопротивление теплопередаче R_о (м²·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как

R_о= R₁+ R₂+R₃, где:

R₁=1/α_вн, где α_вн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м² × °С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;

R₂= 1/α_внеш, где α_внеш — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м² × °С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

R₃ – общее термосопротивление, расчет которого описан в части 1 настоящей статьи.

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в этом расчете не учитываются. А на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой воздухом снаружи прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_внеш равным 10,8 Вт/(м²·°С).

Таблица 2. Нормируемые значения термосопротивления для стен по СНиП 23-02-2003.

Жилые здания для различных регионов РФ	Градусо-сутки отопительного периода, D, °С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , R, м²·°С/Вт, ограждающих конструкций для стен
Астраханская обл., Ставропольский край, Краснодарский край	2000	2,1
Белгородская обл., Волгоградская обл.	4000	2,8
Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург, Владимирская обл.	6000	3,5
Магаданская обл.	8000	4,2
Чукотка, Камчатская обл., г. Воркута	10000	4,9
	12000	5,6

Уточненные значения градусо-суток отопительного периода, указаны в таблице 4.1 справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006.

Часть 4. Расчет минимально допустимой толщины стены на примере газобетона для Московской области.

Рассчитывая толщину стеновой конструкции, берем те же данные, что указаны в Части 1 настоящей статьи, но перестраиваем основную формулу: δ = λ·R, где δ – толщина стены, λ – теплопроводность материала, а R – норма теплосопротивления по СНиП.

Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона с теплопроводностью 0,12 Вт/м°С в Московской области со средней температурой внутри дома в отопительный период +22°С.

Берем нормируемое теплосопротивление для стен в Московском регионе для температуры +22°C: R_req= 0,00035·5400 + 1,4 = 3,29 м²°C/Вт
Коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 (габариты 625х400х250 мм) при влажности 5% = 0,147 Вт/м∙°С.
Минимальная толщина стены из газобетонного камня D400: R·λ = 3,29·0,147 Вт/м∙°С=0,48 м.

Вывод: для Москвы и области для возведения стен с заданным параметром теплосопротивления нужен газобетонный блок с габаритом по ширине не менее 500 мм , либо блок с шириной 400 мм и последующим утеплением (минвата+оштукатуривание, например), для обеспечения характеристик и требований СНиП в части энергоэффективности стеновых конструкций.

Таблица 3. Минимальная толщина стен, возводимых из различных материалов, соответствующих нормам теплового сопротивления согласно СНиП.

Материал	Толщина стены, м	Тепло- проводность, Вт/м∙°С	Прим.
Керамзитоблоки	0,46	0,14	Для строительства несущих стен используют марку не менее D400.
Шлакоблоки	0,95	0,3-0,5
Силикатный кирпич	1,25	0,38-0,87
Газосиликатные блоки d500	0,40	0,12-0,24	Использую марку от D400 и выше для домостроения
Пеноблок	0,20-0.40	0,06-0,12	строительство только каркасным способом
Ячеистый бетон	От 0,40	0,11-0,16	Теплопроводность ячеистого бетона прямо пропорциональна его плотности: чем «теплее» камень, тем он менее прочен.
Арболит	0,23	0,07 – 0,17	Минимальный размер стен для каркасных сооружений
Кирпич керамический полнотелый	1,97	0,6 – 0,7
Песко-бетонные блоки	4,97	1,51	При 2400 кг/м³ в условиях нормальной температуры и влажности воздуха.

Часть 5. Принцип определения значения сопротивления теплопередачи в многослойной стене.

Если вы планируете построить стену из нескольких видов материала (например, строительный камень+минеральный утеплитель+штукатурка), то R рассчитывается для каждого вида материала отдельно (по этой же формуле), а потом суммируется:

R_общ= R₁+ R₂+…+ R_n+ R_a.l где:

R₁-R_n — термосопротивления различных слоев

R_a.l– сопротивление замкнутой воздушной прослойки, если она присутствует в конструкции (табличные значения берутся в СП 23-101-2004, п. 9, табл. 7)

Пример расчета толщины минераловатного утеплителя для многослойной стены (шлакоблок — 400 мм, минеральная вата — ? мм, облицовочный кирпич — 120 мм) при значении сопротивления теплопередаче 3,4 м²*Град С/Вт (г. Оренбург).

R=Rшлакоблок+Rкирпич+Rвата=3,4

Rшлакоблок = δ/λ = 0,4/0,45 = 0,89 м²×°С/Вт

Rкирпич = δ/λ = 0,12/0,6 = 0,2 м²×°С/Вт

Rшлакоблок+Rкирпич=0,89+0,2 = 1,09 м²×°С/Вт (<3,4).

Rвата=R-(Rшлакоблок+Rкирпич) =3.4-1,09=2,31 м²×°С/Вт

δвата=Rвата·λ=2,31*0,045=0,1 м=100 мм (принимаем λ=0,045 Вт/(м×°С) – среднее значение теплопроводности для минеральной ваты различных видов).

Вывод: для соблюдения требований по сопротивлению теплопередачи можно использовать керамзитобетонные блоки в качестве основной конструкции с облицовкой ее керамическим кирпичом и прослойкой из минеральной ваты теплопроводностью не менее 0,45 и толщиной от 100 мм.

Сравнительная таблица утеплителей по теплопроводности, толщине и плотности

Автор Марсель Сагитов На чтение 6 мин. Просмотров 310

В привычной для населения страны холодной зиме, востребованность теплоизоляционных материалов всегда на высоком уровне. Необходимо учитывать все особенности каждого из утеплителей, чтобы сделать выбор в пользу качественного и целесообразного материала.

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

Сохранение тепла в зимний период и прохлады в летний период.

Потери тепла сквозь стены обычного многоэтажного жилого дома составляют 30-40%. Для снижения теплопотерь нужны специальные теплоизоляционные материалы. Применение в зимний период электрических обогревателей способствует дополнительному расходу на электроэнергию. Эти расходы выгодней компенсировать использованием качественного теплоизоляционного материала, обеспечивающего сохранение тепла в зимний период и прохладу в летнюю жару. При этом затраты на охлаждение помещения кондиционером также будут сведены к минимуму.

Увеличение долговечности конструкций здания.

В случае промышленных зданий с использованием металлического каркаса, утеплитель позволяет защитить поверхность металла от коррозии, являющейся самым пагубным дефектом для данного вида конструкций. А срок службы для здания из кирпича определяется количеством циклов замораживания/оттаивания. Воздействие этих циклов воспринимает утеплитель, ведь точка росы при этом находится в теплоизоляционном материале, а не материале стены. Такое утепление позволяет увеличить срок службы здания во много раз.

Шумоизоляция.

Защита от возрастающего уровня шума достигается при использовании таких шумопоглощающих материалов (толстые матрасы, звукоотражающие стеновые панели).

Увеличение полезной площади зданий.

Использование системы теплоизоляции позволяет уменьшить толщину наружных стен, при этом увеличивая внутреннюю площадь здания.

Как правильно выбрать утеплитель?

При выборе утеплителя нужно обращать внимание на: ценовую доступность, сферу применения, мнение экспертов и технические характеристики, являющиеся самым важным критерием.

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

Теплопроводность.

Теплопроводность подразумевает под собой способность материала передавать теплоту. Это свойство характеризуется коэффициентом теплопроводности, на основе которого принимают необходимую толщину утеплителя. Теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности является лучшим выбором.

Также теплопроводность тесно связана с понятиями плотности и толщины утеплителя, поэтому при выборе необходимо обращать внимание и на эти факторы. Теплопроводность одного и того же материала может изменяться в зависимости от плотности.

Под плотностью понимают массу одного кубического метра теплоизоляционного материала. По плотности материалы подразделяются на: особо лёгкие, лёгкие, средние, плотные (жёсткие). К легким относятся пористые материалы, подходящие для утепления стен, перегородок, перекрытий. Плотные утеплители лучше подходят для утепления снаружи.

Чем меньше плотность утеплителя, тем меньше вес, а теплопроводность выше. Это является показателем качества утепления. А небольшой вес способствует удобству монтажа и укладки. В ходе опытных исследований установлено, что утеплитель, имеющий плотность от 8 до 35 кг/м³ лучше всего удерживает тепло и подходят для утепления вертикальных конструкций внутри помещений.

А как зависит теплопроводность от толщины? Существует ошибочное мнение, что утеплитель большой толщины будет лучше удерживать тепло внутри помещения. Это приводит к неоправданным расходам. Слишком большая толщина утеплителя может привести к нарушению естественной вентиляции и в помещении будет слишком душно.

А недостаточная толщина утеплителя приводит к тому, что холод будет проникать через толщу стены и на плоскости стены образуется конденсат, стена будет неотвратимо отсыревать, появится плесень и грибок.

Толщину утеплителя необходимо определять на основании теплотехнического расчета с учетом климатических особенностей территории, материала стены и её минимально допустимого значения сопротивления теплопередачи.

В случае игнорирования расчета может появиться ряд проблем, решение которых потребует больших дополнительных затрат!

Таблица теплопроводности материалов

Материал	Теплопроводность материалов, Вт/м*⸰С	Плотность, кг/м³
Пенополиуретан	0,020	30
	0,029	40
	0,035	60
	0,041	80
Пенополистирол	0,037	10-11
	0,035	15-16
	0,037	16-17
	0,033	25-27
	0,041	35-37
Пенополистирол (экструдированный)	0,028-0,034	28-45
Базальтовая вата	0,039	30-35
	0,036	34-38
	0,035	38-45
	0,035	40-50
	0,036	80-90
	0,038	145
	0,038	120-190
Эковата	0,032	35
	0,038	50
	0,04	65
	0,041	70
Изолон	0,031	33
	0,033	50
	0,036	66
	0,039	100
Пенофол	0,037-0,051	45
	0,038-0,052	54
	0,038-0,052	74

Экологичность.

Этот фактор является значимым, особенно в случае утепления жилого дома, так как многие материалы выделяют формальдегид, что влияет на рост раковых опухолей. Поэтому необходимо делать выбор в сторону нетоксичных и биологически нейтральных материалов. С точки зрения экологичности лучшим теплоизоляционным материалом считается каменная вата.

Пожарная безопасность.

Материал должен быть негорючим и безопасным. Гореть может любой материал, разница состоит в том, при каком температуре он возгорается. Важным является то, чтобы утеплитель был самозатухающим.

Паро- и водонепроницаемость.

Преимущество имеют те материалы, которые обладают водонепроницаемостью, так как впитывание влаги приводит к тому, что эффективность материала становится низкой и полезные характеристики утеплителя через год использования снижаются на 50% и более.

Долговечность.

В среднем срок службы изоляционных материалов составляет от 5 до 10-15 лет. Теплоизоляционные материалы, имеющие в составе вату в первые годы службы значительно снижают свою эффективность. Зато пенополиуретан обладает сроком службы свыше 50 лет.

Достоинства и недостатки утеплителей

Пенополиуретан – на сегодняшний день самый эффективный утеплитель.
Виды ППУ

Достоинства: бесшовный монтаж пеной, долговечность, лучшая тепло- и гидроизоляция.

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

Пенополистирол (пенопласт) – востребован для использования в качестве утеплителя для помещений разных типов.

Достоинства: низкая теплопроводность, невысокая стоимость, удобство монтажа, водонепроницаемость.

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

Экструдированный пенополистирол – прочный и удобный материал, при необходимости элементов нужного размера легко разрезается ножом.

Достоинства: очень низкая теплопроводность, водонепроницаемость, прочность на сжатие, удобство монтажа, отсутствие плесени и гниения, возможность эксплуатации от -50⸰С до +75⸰С.

Недостатки: намного дороже пенопласта, восприимчивость к органическим растворителям, образование конденсата.

Базальтовая (каменная) вата – минеральная вата, изготавливающаяся на базальтовой основе.

Достоинства: противостояние образованию грибков, звукоизоляция, прочность к механическим воздействиям, огнеупорность, негорючесть.

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

Эковата – утеплитель, выполненный на основе естественных материалов (волокна дерева и минералы). На сегодняшний день применяется довольно часто.

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

Недостатки: во время эксплуатации повышается теплопроводность, необходимость специального оборудования для монтажа, возможность усадки.

Изолон – современный утеплитель, изготавливаемый путем вспенивания полиэтилена. Является одним из самых востребованных.

Достоинства: низкая теплопроводность, низкая паропроницаемость, высокая шумоизоляция, удобство резки и монтажа, экологичность, гибкость, небольшой вес.

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

Пенофол – утеплитель, который отвечает многим требованиям, предъявляемым к качеству утеплителя и утепления различных помещений, а также конструкций и т.д.

Достоинства: экологичность, высокая способность к отражению тепла, высокая шумоизоляция, влагонепроницаемость, негорючесть, удобство перевозки и монтажа, отражение воздействия радиации.

Недостатки: малая жесткость, затрудненность крепления материала, в качестве теплоизоляции одного пенофола недостаточно.

Заключение

Рассмотренные достоинства и недостатки утеплителей позволят выбрать самый подходящий вариант уже на стадии проектирования. При этом учитывать все требования, предъявляемые к теплоизоляционному материалу, в первую очередь теплопроводность.

Полезно1Бесполезно

Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров.

Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Назначение теплопроводности

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой.

Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения.

Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?Теплопроводность определяется такими факторами:Пористость определяет неоднородность структуры.

При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;Повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;Повышенная влажность увеличивает данный показатель.Использование значений коэффициента теплопроводности на практике.Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена.

Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений.При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла.Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери.

Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками.

В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:Показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;Влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;Толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;Важна горючесть.

Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;Термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;Экологичность и безопасность;Звукоизоляция защищает от шума.В качестве утеплителей применяются следующие виды:Минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;Пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью.

Рекомендуется для применения в нежилых строениях;Базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;Пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;Пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;Экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;Пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт.

В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит.Они имеют стойкость к влаге и к огню.

А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей.Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве.

Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана.Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций.

При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице.При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

опубликовано econet.ruP.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление – мы вместе изменяем мир! © econetВ продаже доступно много строительных материалов, использующихс

Улучшение конструкции детали с равномерной толщиной стенки

Оптический жидкий силиконовый каучук (LSR) обеспечивает превосходное светопропускание и прозрачность продукта, а также позволяет дизайнерам нарушать правила толстого и тонкого, даже с очень мелкими деталями.
Стиролоподобный материал, известный как K-Resin, часто является хорошей заменой ABS или поликарбоната в крупных конструктивных элементах.
Жидкокристаллический полимер (ЖКП) — это еще один прочный стеклонаполненный материал, который при необходимости может «уменьшаться».

Опять же, существуют сотни материалов и тысячи способов их корректировки, смешивания или точной настройки для получения желаемых результатов.

Умные настройки могут помочь укрепить стены

Не отчаивайтесь, даже если не удается найти правильную комбинацию атрибутов материала. Некоторые умные изменения геометрии детали имеют большое значение для уменьшения внутреннего напряжения и потенциальной слабости, вызванной меньшей, чем оптимальная толщина стенки. Детали в форме гантелей или швейных катушек являются идеальными кандидатами для удаления сердцевины, что позволяет избежать больших поперечных сечений материала, как при удалении клиновидных ломтиков яблока, но при этом прочная сердцевина остается на месте.Это отличный способ избежать проседания, сократить расход материала и сделать детали более легкими, но такими же прочными (возможно, более прочными). А такие детали, как крышки коробок с высокими тонкими стенками, могут быть усилены косынками, если относительная толщина стенок несущего материала соответствует правилам от 40 до 60 процентов, упомянутым ранее. Это также исключает возможность затенения, которое возникает, когда одна часть детали остывает быстрее, чем другие.

Подпишитесь на наш бесплатный Design Cube, который представляет собой физическую помощь, демонстрирующую важность толщины стенок и некоторых других конструктивных особенностей литья под давлением.

Дизайн для технологичности предлагает отзывы

Получив ценовое предложение на деталь, обязательно ознакомьтесь с прилагаемой конструкцией для анализа технологичности (DFM), который предоставляет обратную связь для улучшения формуемости вашей детали. Слишком толстые или тонкие области будут иметь цветовую маркировку в зависимости от номинальной толщины стенки, а также рекомендации по изменению углов уклона. Также отображаются линии разделения, расположение выталкивателя и ворот, поднутрения, боковые действия и необходимость вставок с ручной загрузкой.При необходимости можно выполнить анализ потока, чтобы проанализировать точки давления вокруг участков затвора и определить потенциальные линии сшивания. Как всегда, не стесняйтесь обращаться к нам по телефону 877-479-3680 или [адрес электронной почты защищен], если возникнут вопросы или проблемы.

В чем разница между классом давления и классом толщины трубы? | McWane Ductile

Прочие соображения при проектировании толщины стенки трубы:

В дополнение к установленной расчетной толщине стенки, были также приняты дополнительные соображения относительно толщины стенки, которая включала 0.05–0,09 дюйма (в зависимости от диаметра) допуск на литье и допуск на обслуживание 0,08 дюйма. Допуск на литье учитывает любые незначительные отклонения толщины стенки во время изготовления.

Припуск на обслуживание был включен, чтобы помочь уменьшить любую незначительную коррозию, которая может иметь место в чугунных трубах. С введением полиэтиленовой оболочки этот «припуск на коррозию» больше не нужен, но он по-прежнему включен в общую конструкцию (как дополнительный коэффициент безопасности) .

Развитие трубы класса толщины «50»:

Отраслевые эксперты знали, что конструкция более прочной трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом является чрезвычайно консервативной, и полагали, что труба может производиться с более тонкими стенками.

Итак, в 1976 году критерии проектирования были пересмотрены, и испытания показали, что необходимо добавить «CL 0» к первоначальному обозначению класса толщины. Однако многие люди, участвовавшие в этом решении, сомневались, будет ли труба класса 0 принята конечными пользователями.

Таким образом, цифра «5» была добавлена в начале обозначения класса, и появились обозначения CL50 — CL56, которые существуют до сих пор.

Вы, наверное, думаете, что это здорово и все такое, но почему теперь есть еще одно соображение по классу, использующее систему рейтинга классов давления?

В 1991 году компании-члены DIPRA решили включить систему рейтинга классов давления по следующим двум причинам:

Большинство других материалов в водопроводной / канализационной промышленности продавались на основе тех же номинальных значений давления, включая клапаны, фитинги и т. Д.
Благодаря прочности ковкого чугуна производители поняли, что трубу можно сделать еще тоньше, сохранив при этом круглую форму. Это изменение позволило конструкторам и конечным пользователям добиться экономии средств по сравнению с обозначениями «Расчет толщины», при этом по-прежнему применяя трубы, которые отвечали потребностям их системы.

Теперь, когда мы получили небольшой урок истории, вы, вероятно, захотите перейти к сути обсуждения и узнать, как определить правильную толщину стенки для заданного сценария.

Чтобы понять, какой класс трубы вам следует указать, вы должны понимать, что труба из высокопрочного чугуна — это гибкий трубопровод (в отличие от своих предшественников из чугуна). Поскольку это гибкий трубопровод, как и трубопроводы из ПВХ, HDPE и стальных труб, труба может деформироваться и принимать свою первоначальную форму, когда силы прикладываются к стенке трубы и снимаются с нее.

Два фактора, которые следует учитывать при выборе толщины стенки и, следовательно, соотношения давления или класса толщины для ваших конкретных потребностей:

Внутреннее давление — Какое давление оказывает жидкость, протекающая по трубе? При определении внутреннего давления необходимо учитывать рабочее давление, испытательное давление, расход пламени и т. Д.Как только все будет определено, для определения вашего внутреннего давления следует использовать максимальное значение.
Внешняя нагрузка — Включает засыпку, асфальт, движение транспорта и любые здания над поверхностью, которые могут увеличить нагрузку на трубу.

Труба из высокопрочного чугуна — единственный материал, который учитывает внешнюю нагрузку при определении толщины стенки, необходимой для трубы определенного диаметра. Все остальные просто полагаются на внутреннее давление жидкости.

Несмотря на то, что существует множество формул, которые помогут вам определить стенку трубы, необходимую для вашего проекта, McWane Ductile разработала инструмент, который поможет минимизировать усилия и облегчить разочарование — «Расчетный калькулятор толщины» как часть Pocket Engineer . Если вы не знакомы с McWane Pocket Engineer, вы можете загрузить его здесь, на сайте MD Pocket Engineer. Этот инструмент имеет множество других полезных калькуляторов дизайна, а также доступ к технической информации.

Используя полиэтилен, вы можете легко ввести такие критерии проектирования, как диаметр трубы, максимальное внутреннее давление, глубину покрытия, нагрузку на колеса и вес почвы.

После ввода этой информации будут получены результаты, которые точно скажут вам, какая толщина трубы и соответствующий класс трубы требуются для вашего приложения.Результаты разбиты по пяти типам траншей, признанным DIPRA / AWWA. Он также сообщит вам, какое влияние на конструкцию имеет внутреннее давление или внешняя нагрузка (напряжение изгиба).

Как определить толщину трубы из высокопрочного чугуна одним щелчком мыши | McWane Ductile

Используйте соответствующие таблицы в AWWA C150, чтобы найти соотношения размеров (D / t, DR) для напряжения изгиба и расчетного отклонения , которые сначала превышают расчетное значение Pv.В этом случае это будет 12,1 фунта на квадратный дюйм. Значения D / t и D / t1 будут разными для расчета напряжения изгиба и прогиба и могут не отображаться в одной таблице в AWWA C150.

В этом примере ближайшее значение D / t (размерное отношение), относящееся к P v, превышающее 12,1 для напряжения изгиба, составляет 126, , а значение D / t1 для расчета прогиба со значением Pv выше 12,1 равно 98 .

Значения D / t и D / t1 представляют собой сложную задачу во всем этом процессе.Когда они у вас есть, нужно просто разделить стандартизованный внешний диаметр трубы на каждое из этих соотношений размеров , чтобы получить чистую расчетную толщину для каждого, напряжения изгиба (D / t) и расчетного прогиба (D / т ₁). Важное примечание — t ₁ включает стандартизированный припуск, который необходимо вычесть позже, чтобы найти вычисленную толщину нетто.

В нашем примере с 24-дюймовым экраном здесь это будет равняться:

Изгибающее напряжение, чистая толщина = 25.80/126 = 0,20 дюйма .

Расчет отклонения

, толщина нетто = (25,80 / 98) — 0,08 надбавка на обслуживание = 0,18 дюйма .

Теперь мы «от яблока к яблоку» сравниваем результаты напряжения изгиба с расчетом изгиба без учета допуска на обслуживание.

И, наконец, добавление стандартизированных СЛУЖБЫ и ДОПУСК НА ЛИТЬЕ для соответствующего диаметра трубы определяет общую расчетную толщину для данных расчетных условий.Это значение, также называемое минимальной производственной толщиной , используется для выбора подходящей стенки трубы.

Стандартизованный допуск на обслуживание для всех диаметров труб из высокопрочного чугуна составляет 0,08 дюйма.

Влияние распределения толщины стенки на механическую надежность и прочность в однонаправленной пористой керамике

Реферат

Макропористая керамика демонстрирует непостоянство собственной прочности, вызванное случайным распределением дефектов в их структуре.Однако точная роль микроструктурных характеристик, помимо объема пор, в надежности до сих пор неизвестна. Здесь мы анализируем применимость анализа Вейбулла к однонаправленным макропористым оксидам циркония, стабилизированного оксидом иттрия (YSZ), полученным с помощью ледового моделирования. Сначала были проведены испытания на раздавливание образцов с контролируемыми микроструктурными особенностями с направлением нагружения, параллельным пористости. Данные по прочности на сжатие были подобраны с использованием двух различных методов подбора, обычного метода наименьших квадратов и байесовской цепи Маркова Монте-Карло, чтобы оценить, является ли статистика Вейбулла адекватным дескриптором распределения прочности.Статистические дескрипторы показали, что данные о прочности хорошо описываются статистическим подходом Вейбулла для обоих используемых методов подбора. Кроме того, мы оцениваем влияние различных микроструктурных характеристик (объема, размера, плотности стенок и морфологии) на модуль Вейбулла и прочность. Мы обнаружили, что ключевым микроструктурным параметром, контролирующим надежность, является толщина стенки. Напротив, объем пор является основным параметром, контролирующим прочность. Наивысший модуль Вейбулла ( м = 13.2) и средняя прочность (198,2 МПа) были получены для образцов с наименьшим и самым узким распределением толщины стенки (3,1 мкм) и меньшим объемом пор (54,5%).

Ключевые слова: Механическая надежность, керамика, пористые материалы, Weibull, механические свойства

Классификация: 10 Технические и конструкционные материалы \ и 102 Пористые / нанопористые / наноструктурные материалы, 107 Стекло и керамические материалы, 206 Конверсия / транспортировка / хранение / восстановление, 205 Катализатор / Фотокатализатор / Фотосинтез, 303 Механическая / Физическая обработка

1.Введение

Макропористая керамика используется в таких областях, как твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), мембраны для переноса кислорода (ОТМ), замена костей, фильтры и теплоизоляция [1]. Во всех этих случаях функциональные свойства должны быть сбалансированы с механическими требованиями приложения.

Для хрупких твердых тел, таких как керамика, существует внутренняя изменчивость прочности, измеренная на кажущихся идентичными образцах, поэтому средняя прочность не является адекватным показателем характеристик.Изменчивость прочности вызвана случайным характером дефектов, возникающих во время обработки, обращения или обслуживания. Поскольку прочность материала описывается распределением, а не одним значением, механическую надежность необходимо характеризовать с использованием вероятностного подхода. Это особенно важно в таких приложениях, как SOFC или OTM, где необходимо объединить сотни или тысячи отдельных макропористых элементов, и отказ одного элемента может привести к отказу всего модуля.

Хотя были предложены различные модели для описания прочности хрупких материалов [2, 3], наиболее широко используется анализ Вейбулла [4].Он основан на предположении, что катастрофическое разрушение материала вызвано самым слабым дефектом (т. Е. Гипотеза о самом слабом звене ), и что эти дефекты имеют вероятностную плотность заселенности в реальных материалах, что приводит к вероятностным распределениям прочности. Одним из основных следствий этого предположения является то, что сокращение совокупности недостатков, например, за счет уменьшения размера выборки, неизбежно приведет к увеличению силы [5]. Поэтому определение распределения прочности керамического материала и его привязка к параметрам обработки и микроструктурным особенностям имеет первостепенное значение для промышленного применения [6].Это особенно важно для макропористой керамики, потому что средняя прочность материалов снижается за счет введения пористости, которая обеспечивает желаемые функциональные свойства.

Подобно плотным хрупким материалам, прочность макропористой хрупкой керамики может быть описана линейной механикой упругого разрушения [7]. Это наблюдение подразумевает, что прочность сильно зависит от самого крупного дефекта (то есть от преднамеренно введенной пористости), а характер разрушения обычно является катастрофическим.В этих условиях несколько авторов [8,9] сообщили, что распределение Вейбулла описывает разброс прочности в макропористой керамике даже при высокой пористости (около 60%) [10], хотя гипотеза о самом слабом звене предполагает, что плотность дефектов должна быть быть достаточно низким, чтобы пренебречь взаимодействием между порами [11]. Тем не менее, стоит упомянуть, что распределение Вейбулла также успешно применялось к другим типам отказов, которые явно не связаны с единичным дефектом, таким как точечная коррозия в трубах [12], усталостная долговечность стали [4], пробой диэлектрика. прочность [13] и адгезионный износ металлов [14] или даже в таких разнообразных приложениях, как отслеживание распределения скорости ветра [15], регистрация времен возникновения землетрясений [16], расчет стерильности в методах термоконсервации [17] или анализ данных о выживаемости из клинических испытаний [18].Таким образом, в то время как гипотеза о самом слабом звене лежит в основе применения анализа Вейбулла к распределению прочности керамики, статистика Вейбулла может предоставить адекватный дескриптор распределения прочности даже в тех случаях, когда отказ не может быть окончательно связан с одним дефектом.

Надежность макропористой керамики была охарактеризована для материалов, обработанных различными методами, например частичное спекание [19], органическая матрица [20], прямое вспенивание [21] и робокастинг [22–25].В большинстве случаев толщина стенки считается основным параметром, контролирующим механическую надежность. Однако конкретное влияние пористости на модуль Вейбулла до сих пор полностью не изучено и часто считается таким же, как прочность. Основная проблема заключается в том, что большинство методов обработки не обеспечивают независимого контроля различных характеристик пористой микроструктуры и, следовательно, могут привести к необъективным выводам. Например, увеличение объема пор часто вызывает увеличение размера пор, затрудняя оценку индивидуального эффекта каждого параметра.

Несколько методов обработки, таких как пиролиз древесины, аддитивное производство или экструзия, были разработаны для получения пористых структур с низкой извилистостью и контролируемой микроструктурой. Эти типы структур могут быть полезны в тех случаях, когда извилистость, присущая другим методам обработки пористой керамики, ухудшает функциональные свойства.

Ice-templating — это метод обработки макропористых частиц с низкой извилистостью, основанный на сегрегации частиц, вызванной продвижением фронта затвердевания.После завершения затвердевания растворитель удаляют сублимацией, и, таким образом, оставшаяся пористость является копией кристаллов растворителя. Этот метод привлек внимание различных исследователей из-за его однонаправленной пористости и гибкости, регулирующих объем, размер и форму пор [26]. Прочность этих материалов широко изучена [27–30]; однако исследований, измеряющих их надежность, недостаточно. Единственная работа, в которой оценивается надежность структур, построенных на льду, была выполнена Ojuva et al.[31] в цеолитах. Они измерили влияние загрузки твердых частиц и скорости охлаждения на модуль Вейбулла и оценили вероятность выживания. Однако меньшее количество тестируемых образцов (от трех до 11 образцов) на одно условие затрудняет четкую интерпретацию результатов и дальнейшую связь между микроструктурой и надежностью.

Целью данной работы является определение основных параметров микроструктуры, контролирующих надежность и прочность однонаправленных пористых материалов. Анализ Вейбулла применяется к данным по прочности на сжатие, собранным для различных микроструктур на основе льда, и мы обсуждаем возможность применения этой модели к однонаправленной пористой керамике.

2. Методика эксперимента

2.1. Подготовка образцов

Суспензии были приготовлены путем смешивания дистиллированной воды с 3 мол.% Оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия (TZ-3YS, Tosoh, Tokyo, Japan) при различных весовых соотношениях (50% и 65%), 0,75 мас.% Диспергатора (Prox B03). , Synthron, Levallois-Paris, France) и 3 мас.% Органического связующего ПВС (PVA2810, Wacker, Burghausen, Германия). В некоторых суспензиях к суспензии добавляли ацетат циркония (20 г / л ^-1) для изменения морфологии пор.Процентное содержание диспергатора и связующего относится к массе исходного порошка. После этого суспензию перемешивали с помощью магнитной мешалки для обеспечения хорошего диспергирования и измельчали в шаровой мельнице в течение минимум 18 часов для разрушения агломератов. Затем его проветрили не менее 10 мин.

Процесс формирования льда состоял из заливки 10 мл суспензии в форму из ПТФЭ (диаметром 20 мм и высотой 25 мм), помещенную на медную пластину, и замораживания ее снизу вверх. Верх образцов подвергали воздействию воздуха и хранили при комнатной температуре.Температуру замерзания контролировали циркулирующим силиконовым маслом, регулируемым криотермостатом (модель CC 905, Hubert, Оффенбург, Германия). Скорость охлаждения была установлена на 2 ^∘ ° C мин ^-1. Более высокая скорость охлаждения была достигнута путем погружения медного стержня с формой наверху в жидкий азот. Скорость охлаждения контролировали с помощью термопары и определили, что она в среднем составляет 25 ^∘ ° C мин. ^-1. После затвердевания образцы вынимали из форм и сублимировали в течение не менее 48 ч в коммерческой сублимационной сушилке (свободная зона 2.5 Plus, Labconco, Канзас-Сити, Миссури, США).

Связующее было удалено из сырых тел путем нагревания до 500 ^∘ ° C при температуре 3 ^∘ ° C мин. ^-1 с выдержкой в течение 5 часов. Затем образцы спекали либо при 1300 ^∘ ° C, либо при 1400 ^∘ ° C при 5 ^∘ ° C min ^-1 и выдерживали в течение 3 часов. Скорость охлаждения поддерживалась постоянной на уровне 5 ° C мин ^-1 до комнатной температуры.

2.2. Морфологическая характеристика

Общая пористость P (%) образцов была рассчитана на основе массы ( м ) и объема ( V ) образцов по сравнению с полностью плотным TZ-3YS ( ρ _{y s z} = 5.8 г · см ^-3), как:

ρrel = ρρysz = mV-1ρysz

(1)

Результаты были подтверждены на некоторых образцах методом Архимеда (ASTM B962-13). Определение межламеллярной пористости P _{i n t e r} (%), внутриламеллярная пористость P _{i n} (%), размер пор d _p и толщина стенки WT были выполнены путем анализа изображений с использованием плагина «Локальная толщина» программного обеспечения Fiji [32].Все изображения были получены в разных местах в поперечном сечении, перпендикулярном направлению замерзания (7 мм от дна образца), с помощью сканирующего электронного микроскопа (Nova NanoSEM 230, FEI, Hillsboro, США) при 10–15 кВ.

2.3. Механические характеристики

Механические свойства образцов, изготовленных из льда, были измерены с помощью испытания на сжатие (LR15K Plus, Lloyd Instruments, Мербуш, Германия) с пористостью, выровненной параллельно нагрузке. Испытания на раздавливание проводились при скорости крейцкопфа 0.5 мм мин ^-1. Перед испытанием нижняя и верхняя части образцов были удалены с помощью тихоходной пилы, оставив окончательные размеры около 12 мм в диаметре и 15 мм в высоту. Образцы были испытаны с картонной прокладкой с обеих сторон, чтобы минимизировать влияние поверхностных дефектов и перекоса. Во всех испытаниях максимальная нагрузка в конце упругой стадии использовалась для расчета прочности на сжатие ( σ _f). Затем к данным прочности на сжатие был применен двухпараметрический анализ Вейбулла для прогнозирования вероятности разрушения ( P _f ) для заданного напряжения ( σ ) посредством выражения:

где м — модуль Вейбулла, а σ ₀ — характеристическая прочность, где P _f = 0.632. Чтобы получить объективные измерения м , было протестировано как минимум 15 образцов.

Если мы хотим сравнить модуль Вейбулла различных образцов и интерпретировать различия между ними, важно понимать статистический доверительный интервал, который получается из наших данных и процедур подбора. Поэтому мы подбираем данные, используя два разных метода. Во-первых, м и σ ₀ были определены методом подбора методом наименьших квадратов ( L n L n (1 / (1 — P _f))) по сравнению с ( L n σ _f), где наклон результирующей линии составляет м и ( σ ₀ ) является решением L n L n (1 / (1 — P _f)) = 0.Во-вторых, байесовская цепь Маркова Монте-Карло (MCMC) была применена для непосредственного согласования данных с нелинейным уравнением (3).

3. Результаты.

На рисунке показаны репрезентативные поперечные сечения образцов, построенных по льду для каждой исследованной группы. В таблице приведены наиболее важные структурные особенности и используемые экспериментальные условия. Рисунок b ( S2 в таблице) был использован в качестве справочного материала для оценки влияния различных микроструктурных параметров на надежность.

СЭМ-микрофотографии, полученные в условиях, указанных в табл.(A) S1 , (B) S2 , (C), S3 , (D) S4 и (E) S5 .

Таблица 1.

Сводка наиболее важных структурных особенностей изображений на Рисунке. d _p представляет размер пор и WT толщину стенки, оба получены путем анализа изображений. N — количество испытанных образцов.

1,6 905 0,6 ± 0,4 905 0,6 ± 0,4 905 0,7

							Скорость заморозки
	904 9011 904 903 904 9011 904 _{t o t a l} (%)	P _{i n t e _{i n t r a} (%)}	Морфология	(^∘ C min ^-1)	Средняя температура спекания (^{904 ^{92 C) d _p (мкм)}}	Средняя WT (мкм)
S1	21	50	71.7 ± 0,4	59,7 ± 0,4	12,0 ± 0,6	Пластинчатый	2	1400	20,0 ± 8,5	11,2 ± 4,5
S2	23	65525	905 40,8 ± 2,1	12,9 ± 2,6	Пластинчатый	2	1400	13,7 ± 4,8	19,1 ± 8,2
S3	15	65		0,50 ± 1,28	14,5 ± 1,4	Пластинчатая	25	1400	3,1 ± 1,2	3,0 ± 1,3
S4	15	60	70,5 ± 0,4	Пластинчатая	2	1300	15,0 ± 5,6	17,1 ± 8,1
S5	20	65	53,1 ± 0,7	39,1 ± 25 905 905 905	2	1400	27.3 ± 9,8	37,2 ± 16,7

3.1. Контроль микроструктуры

Общий объем пор P (%) регулировали по загрузке твердых частиц. Например, уменьшение содержания твердых частиц с 65 до 50 мас.% Привело к увеличению общего объема пор с 53,7% до 71,7% (таблица). Размер пор в основном контролировался скоростью замерзания. Когда образцы формировались на льду быстрее (25 ° C мин ^-1), размер пор становился меньше (3,1 мкм), как показано на рисунке C и в таблице.Морфология пор была изменена путем добавления ацетата циркония к исходной суспензии, превращая ламеллярные поры в сотовые структуры (Рисунок E) [33]. Наконец, мы получили образцы с разной степенью внутриламеллярной пористости (то есть пористостью в стенках, P _{i n t r a} (%)). Загрузка твердых частиц и температура спекания были отрегулированы для получения двух разных групп ( S1 и S4 ) с одинаковым общим объемом пор ( P _{t o t a l} ( %)) но разное уплотнение внутри стен. S4 (рис. D) был спечен при более низкой температуре и, очевидно, имеет более высокую P _{i n t r a} (%) (12,0 ± 0,6% по сравнению с 24,1 ± 0,7).

3.2. Механическое поведение

Кривые напряжение-деформация, представляющие каждый набор образцов ( S1 — S5 ), показаны на рисунке. Группы S2 , S3 и S5 показали линейное увеличение напряжения вплоть до внезапного падения, что указывает на полное разрушение образца.Резкое снижение напряжения может быть коррелировано с распространением макротрещин параллельно направлению максимальной нагрузки, которое вызвало катастрофическое разрушение (см. Рисунок A). Напротив, группы S1 и S4 показали различное поведение разрушения. После того, как напряжение достигает пикового значения (т. Е. Силы), оно немного падает, после чего наступает устойчивый этап (вставка на рисунке). В этих случаях образцы демонстрировали радиальный излом в средней точке, где напряжение изгиба достигает максимальной точки (Рисунок B).После этого образцы разрушаются из-за прогрессирующего раздавливания стенок, представленного на кривой напряжения-деформации в виде плато. Во всех случаях значения прочности, использованные при статистическом анализе и интерпретации данных, были максимальными напряжениями, зарегистрированными до первоначального разрушения.

Типовые кривые деформации для образцов, перечисленных в табл. На вставке: фрагмент кривой растяжения образца S1 .

Крупный план двух различных поведений трещин, наблюдаемых в образцах с ледяной структурой.(A) образец хрупкого разрушения из группы S3 и (B) прогрессивное дробление из группы S1 .

На рисунке показаны все экспериментальные значения прочности, полученные для каждой группы образцов, и результаты обычного квадрата (OLS) для данных. Модуль Вейбулла для испытания на сжатие для каждой группы составлял 10,7 ± 0,5 ( S1 ), 9,0 ± 0,8 ( S2 ), 13,2 ± 1,2 ( S3 ), 8,7 ± 0,6 ( S4 ) и 6,6 ± 0,5 ( S5 ). Кроме того, в таблице указана средняя толщина стенки (WT) образцов вместе с результатами двух различных примененных процедур аппроксимации кривой, обычного метода наименьших квадратов (OLS) и байесовской аппроксимации (MCMC).

Таблица 2.

Сводка результатов различных процедур подбора кривой (МНК и Байеса).

0,2831 43,4 904 групп, описанных в табл.Сплошные линии представляют соответствие данных OLS.

Значения Rols2, полученные для всех групп, выше 0,85. P -значения соответствия OLS были 0,00 и не представлены в таблице. Комбинация P _{o l s} = 0,00 и Rols2> 0,85 указывает на то, что данные на рисунке хорошо описываются линеаризованной формой уравнения (3) для всех групп. Кроме того, параметры Вейбулла ( м и σ ₀), полученные двумя разными методами подгонки (OLS и Байесовский), очень похожи.Оба наблюдения показывают, что представленные здесь данные о прочности адекватно описываются статистическим подходом Вейбулла.

Байесовское значение p использовалось в качестве индикатора соответствия, и оно представлено в таблице. По определению байесовский p — значения в диапазоне от 0 до 1, а значения> 0,975 или <0,025 указывают на плохое соответствие данным [34]. В этом случае измеренные байесовские значения p выходят за пределы этого диапазона и указывают на то, что модель и смоделированные параметры m и σ ₀ хорошо соответствуют данным и могут использоваться при прогнозировании P _f из этих материалов.

4. Обсуждение

4.1. Модуль Вейбулла

На рисунке можно наблюдать два различных режима разрушения: хрупкий и ячеистый. Образцы S2 , S3 и S5 четко показали хрупкое разрушение, характеризующееся внезапным падением напряжения. В этих случаях, как и в случае плотной керамики, можно безопасно применять анализ Вейбулла. В качестве альтернативы, S1 и S4 показали характерное поведение при сжатии высокопористых материалов.Как сообщалось в изотропных [35] и анизотропных [36] пористых материалах, смещение режима разрушения в основном вызвано увеличением объема пор. Когда пористость увеличивается, количество запасенной энергии уменьшается, и структура становится менее склонной к разрушению из-за хрупкого разрушения.

Наличие ячеистого разрушения подразумевает, что несколько событий разрушения происходят одновременно, и, таким образом, применимость анализа Вейбулла может быть поставлена под сомнение. Однако мы посчитали, что прочность образцов в группах S1 и S4 определяется одним событием (т.е.е. когда напряжение достигает предела прочности на изгиб), и поэтому уравнение (3) все еще может описывать распределение прочности. Такое поведение можно наблюдать на вставке к рисунку, когда напряжение достигает максимального значения после начального линейного шага (т. Е. Прочности на изгиб), а затем внезапно падает. После этого напряжение стабилизируется до постоянного значения, и происходят другие отказы, такие как постепенное раздавливание стоек.

Подобно объемным материалам, модуль Вейбулла для макропористой керамики в основном определяется размером элемента, в котором начинается разрушение.В данном случае это керамические стойки. Когда общий объем пор образцов эквивалентен, объем запрашиваемого материала также остается таким же. Однако изменение размера пор изменяет индивидуальный объем стенок и, следовательно, ограничивает появление более крупных вредных дефектов. Соответственно, надежность макропористой керамики во многом определяется индивидуальным объемом подкосов. На рисунке A показано, что такой контроль толщины стенки может быть достигнут либо за счет загрузки твердых частиц ( S1 ), скорости замерзания ( S3 ), температуры спекания ( S4 ) или добавок в исходную суспензию ( S5 ).Во всех этих случаях средняя толщина стенки уменьшается, уменьшая индивидуальный объем стен и, таким образом, влияя на вероятность обнаружения катастрофического дефекта и, как следствие, на модуль Вейбулла. Этот эффект можно наблюдать на рисунке B, где модуль Вейбулла постепенно уменьшается с увеличением толщины стенки. Кроме того, уменьшение средней толщины стенки также сужает распределение толщины стенки. Этот эффект снижает стандартное отклонение (STD) и еще больше снижает вероятность обнаружения дефекта.Хотя и среднее значение, и стандартное отклонение, безусловно, играют важную роль в надежности, мы не можем разделить индивидуальный эффект каждого параметра.

(A) Распределение толщины стенок образцов показано на рисунке и представляет группы в таблице. (B) Модуль Вейбулла как функция толщины стенки. Модуль Вейбулла и интервал достоверности взяты из процедуры байесовской нелинейной аппроксимации.

На рисунке показана вероятность отказа ( P _f), измеренная по уравнению (3) и с использованием параметров Вейбулла σ ₀ и m , полученных с помощью OLS и байесовской аппроксимации (таблица).Как показано на рисунке, когда модуль Вейбулла увеличивается, наклон функции P _f становится выше, а диапазон напряжений между низкой и высокой вероятностью отказа сокращается. Это сужение означает, что материал более надежен, то есть статистический разброс значений прочности образцов сгруппирован более близко к среднему значению распределения прочности, и эти образцы могут использоваться в рабочих условиях, близких к измеренному среднему значению прочности, чем материал с более низкой надежностью.

Вероятность прогнозирования отказа на основе параметров σ ₀ и м , представленных в табл. Пунктирные линии основаны на параметрах подгонки OLS, а сплошные линии используют параметры из нелинейного байесовского подбора.

4.2. Средняя прочность

Как и ожидалось, основным параметром, контролирующим среднюю прочность (σ¯), является общий объем пор ( P _{t o t a l} (%)).Образцы S1 и S4 с общим объемом пор ок. 70% показали σ¯ = 22,9 ± 2,5 и 40,3 ± 5,0 МПа, что значительно ниже значений 170,2 ± 22,0, 198,2 ± 16,9 и 122,0 ± 21,5 МПа для образцов с общим объемом пор ок. 53% ( S2 , S3 и S5 соответственно).

Помимо общего объема пор, существуют также другие морфологические параметры, которые влияют на прочность макропористых материалов. Группы S2 , S3 и S5 в таблице имеют сопоставимый P _{t o t a l} (%) и средний размер пор (_{d p}) была модифицирована либо уменьшением скорости замерзания ( S3 ), либо изменением морфологии пор ( S5 ).В этом случае набор образцов с наименьшим размером пор ( S3 в таблице) показал наивысшую среднюю прочность. Эффект увеличения прочности при уменьшении размера пор широко описан в других материалах, созданных на основе льда [31,37,38], и в других типах ячеистых структур [35,39–43]. Брезни и Грин [44] предположили, что один из основных вкладов вызван уменьшением объема стоек, что влияет на вероятность обнаружения катастрофического дефекта.Следовательно, становится более уместным ссылаться на эффект толщины стенки, а не на эффект размера пор. Это изменение терминологии особенно уместно в приложениях, несущих нагрузку, где распределение напряжений через стойки имеет первостепенное значение.

Наконец, увеличение модуля Вейбулла не обязательно ведет к повышению прочности. Группы S1 и S4 имеют одинаковый общий объем пор P _{t o t a l} (%), но процентное содержание P i n t e r (%) и P _{i n t r a} (%) были изменены, регулируя загрузку твердых частиц и температуру спекания.Хотя S1 имеет более высокую надежность, чем S4 , его средняя прочность все еще ниже (23,8 МПа и 43,4 МПа соответственно). Этот эффект, скорее всего, связан с большим количеством P _{i n t e r} (%), проявляемого S1 , который ослабляет структуру. Кроме того, это также предполагает, что прочность отдельных стоек менее важна для общей прочности, чем процент межламеллярной пористости P _{i n t e r} (%).Ли и др. [45] получили аналогичные результаты экспериментально и при моделировании ледяного TiO ₂.

Хотя высокий модуль Вейбулла и высокая прочность связаны в большинстве случаев, между ними есть принципиальная разница. В то время как последний позиционирует значение в распределении прочности (т. Е. Σ¯ — прочность с P _f = 50% и σ ₀ при P _f = 63%), первый определяет разброс распределения и иногда упоминается даже как параметр формы.Таким образом, прочность и надежность — это свойства, которыми можно управлять почти по отдельности [46]. Эти явления можно отчетливо наблюдать, сравнивая группы S2 и S4 . Оба показали одинаковое распределение толщины стенки и, следовательно, сравнимый модуль упругости Вейбулла (9,0 и 8,7 соответственно), но их прочность была радикально различалась из-за больших различий в P _{t o t a l} (%).

5. Выводы

Механическая надежность образцов, созданных из льда, была измерена при сжатии в различных пористых структурах с помощью анализа Вейбулла. Два принципиально разных метода подбора (OLS и байесовский) были успешно применены и дали одинаковые значения для м и σ ₀ . Кроме того, диагностические параметры (значение R, , ^2, и p ) для обоих методов подбора показывают, что данные хорошо описываются уравнением (3).

Мы также заметили, что в материалах с ледяной структурой прочность и надежность ( м ) — это свойства, которыми можно управлять квазинезависимо. Модуль Вейбулла сильно зависит от толщины стенки, что мы приписываем меньшей вероятности обнаружения катастрофического дефекта в более тонких стенках. Напротив, прочность в основном определяется общим объемом пор ( P _{t o t a l} (%)).Морфологические параметры, такие как толщина стенки и межламеллярная пористость ( P _{i n t e r} (%)), также влияют на прочность, но гораздо слабее, чем общая пористость.

Возможность стремиться к удельной прочности (через P _{i n t e r} (%)) и адаптировать модуль Вейбулла (через распределение толщины стенки) является мощным инструмент для пористых материалов в приложениях, несущих нагрузку, где мы должны сочетать высокую надежность с механической стабильностью.Способность ледового шаблона индивидуально настраивать процент меж- и внутриламеллярной пористости обеспечивает микроструктурный контроль, который может быть полезен в биомедицинских и энергетических приложениях, где требуются оба типа пористости [47–49].

Материалы — допуск на коррозию

Что такое допуск на коррозию?

Зная ожидаемую общую скорость коррозии и ожидаемый завод или срок службы детали, проектировщик может рассчитать дополнительную толщину, необходимую для коррозионной стойкости проектируемого технологического оборудования.

После определения толщины стенки, соответствующей механическим требованиям, таким как давление, температура и вес оборудования, к толщине стенки добавляется дополнительная толщина, называемая «допуском на коррозию», чтобы компенсировать потери металла, которые, как ожидается, будут потеряны в течение срока службы оборудования. . Затем, поскольку глубина проникновения кабины очень велика, допуску на коррозию назначается коэффициент запаса прочности, равный двум.

Пример:
Стенка резервуара требовала толщины стенки 5 мм по механическим соображениям.Конструктор определил, что скорость коррозии составит 0,4 мм / год, а ожидаемый срок службы резервуара — 10 лет. Общий допуск на коррозию — это скорость коррозии в год (0,4 мм x 10 лет = 4 мм).
Допуск на коррозию увеличен вдвое до 8 мм из соображений безопасности.

Расчет припуска на коррозию

Допуск на коррозию определяется не только проектировщиком, но и, в особенности, государственным или местным агентством. Последние часто имеют многолетний опыт работы с местными условиями и особенно с погодными условиями в соответствующей области.

Влажность, температура, дождь, ветер, загрязнения и время увлажнения металла влияют на скорость коррозии. Коррозия возникает при относительной влажности воздуха от 70 до 80%. Реакция коррозии возможна, как правило, при температуре выше 0 ° C и относительной влажности более 80% (поверхность мокрая). Примеси воздуха, растворяющиеся в конденсированной или дождевой воде, могут ускорить коррозию. Оседание пыли и грязи на металлической поверхности ускоряет атмосферную коррозию.

Скорость коррозии выражается в миллиметрах поверхностных потерь в год и используется для обеспечения допуска на коррозию в расчетной толщине оборудования, такого как резервуары и трубопроводы.

Операторы часто используют данные, основанные на историческом опыте эксплуатации завода, чтобы помочь им в определении соответствующих допусков на коррозию. В качестве альтернативы широко доступны диаграммы коррозии, которые показывают скорости коррозии для многих комбинаций конструкционных материалов и технологических жидкостей, и обычно предоставляется диапазон значений для различных температур процесса.

В некоторых случаях, особенно когда присутствует смесь химикатов, соответствующие данные могут отсутствовать, и могут потребоваться испытания на коррозию для определения пригодности оборудования.Операторы должны иметь возможность продемонстрировать использование допусков на коррозию при проектировании и проектировании оборудования. Источники используемых данных должны быть отслеживаемыми.

Насколько мне известно, в ASME B31.3 точно не указан припуск на коррозию. Допуски на коррозию обычно устанавливаются конечным пользователем и в некоторой степени основаны на личных предпочтениях и отраслевых традициях. 1,5 мм для трубопроводов является общепринятым стандартом, но вы можете установить желаемый допуск на коррозию, если только государственное или местное агентство не приняло и не заменило B31.3. Чтобы указать трубу, добавьте допуск на коррозию к минимальной расчетной толщине и выберите спецификацию трубы, которая равна или превышает минимальный + допуск на коррозию.

Ниже приведены две таблицы с указаниями по допуску на коррозию

Этикетка	Средняя WT (мкм)	σ¯ (МПа)	м _{o l s}	m _{B a s}	σ _{0 o l s} (МПа)	σ _{0 B a y _s}	Rols2	P _{B a y e s}
S1	11.2 ± 4,5	22,9 ± 2,5	10,7 ± 0,5	11,6 ± 0,4	23,8	23,7 ± 0,1	0,96	0,796
S2	19,1 ± 8,2	170,0 ± 0,8	8,4 ± 0,5	178,9	176,9 ± 1,0	0,85	0,816
S3	3,0 ± 1,3	198,2 ± 16,9	13,2 ± 1,2	.2	206,3 ± 0,8	0,91	0,514
S4	17,1 ± 8,1	40,3 ± 5,0	8,7 ± 0,6	9,2 ± 0,5		0,264
S5	37,2 ± 16,7	122,0 ± 21,5	6,6 ± 0,5	5,9 ± 0,3	133,3	129,3 ± 1,1	0,91	129,3 ± 1,1	0,91

Допуск на коррозию стальных труб	мм
Перегретый пар	0,3
Насыщенный пар	0,8
Змеевики в грузовых танках и цистернах для жидкого топлива	2.0
Питательная вода для котлов в системах открытого цикла	1,5
Питательная вода для котлов замкнутой системы	0,5
Системы продувки котлов	1,5
Сжатый воздух	1,0
Масло гидравлическое	0,3
Масло смазочное	0,3
Мазут	1.0
Термомасло	1,0
Пресная вода	0,8
Морская вода	3,0
Хладагенты, указанные в разделе 13	0,3
Грузовые системы для нефтяных танкеров	2,0
Грузовые системы для судов, перевозящих сжиженные газы	0,3

Примечания:

Для труб, проходящих через резервуары, необходимо учитывать дополнительный допуск на коррозию для учета внешней коррозии.
Примечание 2: Допуск на коррозию труб, эффективно защищенных от коррозии, может быть уменьшен не более чем на 50%.
Примечание 3: Если коррозионная стойкость легированных сталей продемонстрирована надлежащим образом, допуском на коррозию можно пренебречь.

Допуск на коррозию труб из цветных металлов	мм
Медь	0,8
Латунь	0,8
Медно-оловянные сплавы	0,8
Медно-никелевые сплавы с содержанием никеля менее 10%	0,8
Медно-никелевые сплавы с содержанием никеля не менее 10%	0,5
Алюминий и алюминиевые сплавы	0,5

Примечания:

Допуск на коррозию для других материалов будет специально рассмотрен Обществом.Если их устойчивость к коррозии продемонстрирована надлежащим образом, допуском на коррозию можно пренебречь.
Примечание 2: В случае сред с сильным коррозионным действием Общество может потребовать более высокий допуск на коррозию.

Интересные статьи

Конструкция и компоновка для защиты от коррозии.

Использование припуска на коррозию скорее приведет к большему количеству проблем, чем решит.

Общий припуск на коррозию

Допуск на коррозию — это мера, которая используется при техническом обслуживании.
Допуск на коррозию 3,0 мм означает, что, например, толщина стенки без проблем может быть уменьшена на 3,0 мм.
Имейте в виду, что это не означает, что достигнута минимальная толщина стенки и срок службы объекта подошел к концу.

Пример: элемент оборудования имеет толщину стенки 10 мм с припуском на коррозию 3,0 мм. При толщине стенки 7,0 мм требуется вмешательство, поскольку указанный припуск на коррозию полностью израсходован.

Обратите внимание на то, что припуск на коррозию израсходован почти полностью.

Какая скорость коррозии. Произошло это линейно или прогрессивно.
Какой была толщина стен при строительстве.
Доступны ли базовые измерения.
Изменились ли условия процесса.
Произошла ли эрозия в сочетании с коррозией.
Можем ли мы получить следующий контрольный период.
Какая необходима структурная толщина стены.
Надо ли делать перерасчет.
Контроль толщины стенки во время процесса (Профилактический контроль).
Необходимо заменить оборудование при следующем отключении.
Должен быть тот же материал, который использовался для возможной замены.
Измерения толщины стенки надежны.
Краска и температура могут повлиять на результаты измерений.
Снижение произошло внутренним или внешним, либо их комбинацией.
Может ли оборудование оставаться в эксплуатации или должно быть выведено из эксплуатации.

Примечание автора …

Мое мнение о допуске на коррозию

Джентльмен по имени Аллен Хейзен, блестящий студент-химик в Массачусетском технологическом институте в 1888 году, говорит:
«Мне кажется, что, как правило, не стоит сильно увеличивать толщину стальных листов из-за этого соображения (т.е., что утолщение пластин не устранит проблему, а просто продлит срок службы металла), но деньги будут лучше потрачены на лучшее покрытие и более тщательный осмотр стальных пластин, или, другими словами, на предотвращение язвы вместо того, чтобы пытаться сделать пластину достаточно толстой, чтобы питтинги не проходили через нее ».
Это заявление г-на Хазена касается допуска на коррозию … или нет?
Только после долгих лет испытаний, я думаю, можно приблизиться к реальности.
Расчеты зависят от сотен факторов и, на мой взгляд, не дают уверенности в том, что будет применен надлежащий допуск на коррозию.
Я работал на технологической установке с минимальным сроком службы 15-20 лет.
Спустя 7 лет (вероятно, раньше) были выявлены первые серьезные проблемы коррозии, когда завод был спроектирован одной из самых крупных и опытных инженерных компаний.
Хорошо, инжиниринговые компании имеют большой опыт и будут проводить лучшую обработку поверхности, но…Если будет найдена правильная спецификация краски, к сожалению, есть много других проблем, которые все еще вызывают коррозию.
Как инжиниринговая компания может гарантировать, что при строительстве нового завода все сварные швы получат надлежащую поверхностную обработку? Нет гарантии !
Как инжиниринговая компания может гарантировать, что после завершения строительства нового завода вся изоляция будет водонепроницаемой? Нет гарантии !
Как инжиниринговая компания может гарантировать, что … и т. Д. и т.п..

Мы, люди, можем быть многим, но бессильны против матери-природы.

В чем разница между трубой и трубкой?

Люди используют слова труба и труба как синонимы, и они думают, что оба слова одно и то же. Однако между трубой и трубкой есть существенные различия.

Краткий ответ: ТРУБА — это круглая трубка для распределения жидкостей и газов, обозначенная номинальным размером трубы (NPS или DN), который представляет собой приблизительную индикацию пропускной способности трубы; ТРУБКА представляет собой полое сечение круглой, прямоугольной, квадратной или овальной формы, измеренное по внешнему диаметру (OD) и толщине стенки (WT), выраженным в дюймах или миллиметрах.

Что такое труба?

Труба — полая труба круглого сечения для транспортировки продуктов. Продукция включает жидкости, газ, гранулы, порошки и многое другое.

Наиболее важные размеры трубы — это внешний диаметр (OD) вместе с толщиной стенки (WT). OD минус 2 раза WT (, график ) определяет внутренний диаметр (ID) трубы, который определяет пропускную способность трубы по жидкости.

Примеры действительного наружного диаметра и И.Д.

Фактические наружные диаметры

Фактический наружный диаметр NPS 1 = 1,5 / 16 дюймов (33,4 мм)
Фактический наружный диаметр NPS 2 = 2,3 / 8 дюйма (60,3 мм)
Фактический наружный диаметр NPS 3 = 3½ дюйма (88,9 мм)
Фактический наружный диаметр NPS 4 = 4½ дюйма (114,3 мм)
Фактический наружный диаметр NPS 12 = 12¾ «(323,9 мм)
Фактический наружный диаметр NPS 14 = 14 дюймов (355,6 мм)

Фактический внутренний диаметр 1 дюймовой трубы.

NPS 1-SCH 40 = Внешний диаметр 33,4 мм — WT.3,38 мм — I.D. 26,64 мм
NPS 1-SCH 80 = Внешний диаметр 33,4 мм — WT. 4,55 мм — I.D. 24,30 мм
NPS 1-SCH 160 = Внешний диаметр 33,4 мм — WT. 6,35 мм — I.D. 20,70 мм

Как указано выше, внутренний диаметр определяется наружным диаметром ( OD, ) и толщиной стенки ( WT ).

Наиболее важными механическими параметрами труб являются номинальное давление, предел текучести и пластичность.

Стандартные комбинации номинального размера трубы и толщины стенки (график) охватываются стандартом ASME B36.10 и ASME B36.19 (соответственно, углеродистые и легированные трубы и трубы из нержавеющей стали).

Что такое трубка?

Название TUBE относится к круглым, квадратным, прямоугольным и овальным полым профилям, которые используются для оборудования, работающего под давлением, для механических применений и для измерительных систем.

Трубки имеют внешний диаметр и толщину стенки в дюймах или миллиметрах.

Труба и труба, 10 основных отличий

ТРУБКА против ТРУБКИ	ТРУБА СТАЛЬНАЯ	ТРУБКА СТАЛЬНАЯ
Основные размеры (таблица размеров труб)	Наиболее важные размеры трубы — это внешний диаметр (OD) вместе с толщиной стенки (WT).OD минус 2 раза WT (ГРАФИК) определяет внутренний диаметр (ID) трубы, который определяет пропускную способность трубы по жидкости. NPS не соответствует истинному диаметру, это приблизительное показание	Наиболее важными размерами стальной трубы являются внешний диаметр (OD) и толщина стенки (WT). Эти параметры выражаются в дюймах или миллиметрах и выражают истинное значение размеров полого профиля.
Толщина стенки	Толщина стальной трубы обозначается значением «График» (наиболее распространены Sch.40, Sch. STD., Sch. XS, Sch. XXS). Две трубы с разным NPS и одним и тем же графиком имеют разную толщину стенки в дюймах или миллиметрах.	Толщина стенки стальной трубы выражается в дюймах или миллиметрах. Для трубок толщина стенки также измеряется с помощью номенклатуры манометров.
Типы труб (формы)	Только круглый	Круглая, прямоугольная, квадратная, овальная
Ассортимент продукции	Широкий (до 80 дюймов и выше)	Более узкий диапазон для трубок (до 5 дюймов), больший для стальных труб для механического применения
Допуски (прямолинейность, размеры, округлость и т. Д.) И трубы vs.Прочность трубки	Допуски заданы, но достаточно свободные. Сила — не главное.	Стальные трубы производятся с очень строгими допусками. В процессе производства трубы проходят несколько проверок качества размеров, таких как прямолинейность, округлость, толщина стенки, поверхность. Механическая прочность — главная проблема для трубок.
Производственный процесс	Трубы обычно поставляются на склад с использованием высокоавтоматизированных и эффективных процессов, т.е.е. трубные заводы производят продукцию на постоянной основе, а дистрибьюторы кормов имеют складские запасы по всему миру.	Производство труб более длительное и трудоемкое
Срок доставки	Может быть коротким	Обычно длиннее
Рыночная цена	Относительно более низкая цена за тонну, чем у стальных труб	Выше из-за более низкой производительности мельниц в час, а также из-за более строгих требований в отношении допусков и проверок
Материалы	Доступен широкий выбор материалов	Доступны трубки из углеродистой, низколегированной, нержавеющей стали и никелевых сплавов; стальные трубы для механического применения в основном из углеродистой стали
Торцевые соединения	Наиболее распространены концы с фаской, гладкие и резьбовые	Для более быстрого соединения доступны концы с резьбой и пазами на объекте

В чем разница между трубами, трубами и шлангами?

Трубы, трубки и шланги легко спутать.И по понятным причинам. Ведь все они несут материал из точки А в точку Б.

А действительно ли разница?

Между этими продуктами есть тонкие, но важные различия. Чем раньше вы поймете, чем они отличаются, тем легче будет выбрать подходящий продукт для вашей системы трубопроводов.

Пора раз и навсегда устранить путаницу. Читайте дальше, чтобы узнать о самых больших различиях между трубками, трубками и шлангами.

Есть ли разница между трубками, трубками и шлангами?

Несмотря на то, что эти термины часто ошибочно используются как взаимозаменяемые, существуют особенности, которые разделяют трубы, трубы и шланги.Есть три основных различия между шлангами, трубками и трубками:

Приложения и стандарты
Терминология калибровки
Состав материала и производственный процесс

Различные применения и стандарты для труб, труб и шлангов

Первое и наиболее очевидное различие между трубками, трубками и шлангами заключается в том, как они используются и регулируются. Вот тонкие различия между каждым продуктом:

Трубы: Трубы используются в конструкциях.Это означает, что они не обязательно должны быть цилиндрическими. Они бывают квадратов, прямоугольников и даже нестандартных форм. В зависимости от области применения материал трубок соответствует определенным стандартам, установленным различными организациями, включая Международную организацию по стандартизации (ISO) и ASTM International (ASTM) по всему миру.

Трубы: в то время как трубы используются в конструкционных целях, трубы транспортируют жидкости или газы в трубопроводных системах. Трубы соответствуют общепринятым стандартам, установленным такими организациями, как Американское общество инженеров-механиков (ASME).Стандарты включают B36.10M и B36.19M, которые содержат справочные таблицы, касающиеся различных производственных параметров, которым должна соответствовать труба.

Шланги: Шланги на все руки. Они могут быть временным средством в самых разных ситуациях. В то время как трубы и трубы имеют довольно специфическое применение, шланги имеют множество применений и соответствуют широкому диапазону стандартов. Они также состоят из разных материалов из трубок и трубок.

Шланги обычно гибкие, изготовлены из нейлона, каучуков и других неметаллических материалов и не используются в трубопроводах.Наиболее частые ситуации, когда вы видите применение шлангов, включают:

Воздух
Вода
Гидравлические жидкости
Прочие жидкости (например, тормозные жидкости, топливо для транспортных средств)

Терминология различных размеров

Еще одно различие труб, труб и шлангов связано с условиями определения размеров и способом измерения каждого из них. Вот чем они отличаются:

Размер трубки: Размеры трубки определяются тремя важными размерами.Они измеряются по внешнему диаметру (OD), внутреннему диаметру (ID) и толщине стенки (WT) по графику.

Размер трубы: Размеры трубы сложнее, чем размеры трубы. В то время как размер трубы измеряется по точному внешнему диаметру и толщине стенки, вы измеряете трубы с толщиной стенки и номинальным диаметром трубы.

Что такое номинальный диаметр трубы?

Номинальный диаметр трубы или Номинальный размер трубы (NPS) относится к размеру трубы в неспецифических терминах. Например, трехдюймовая труба из нержавеющей стали не имеет внешнего диаметра точно три дюйма, как у трехдюймовой стальной трубы.Вместо этого его размер определяется отдельным набором стандартов.

Процесс формализации размеров труб восходит к началу 20 века и претерпел множество изменений, основанных на Американском нефтяном институте (API), ASTM, Американском национальном институте стандартов (ANSI) и других организациях. Но пусть эти изменения вас не пугают. Вы можете увидеть четкое представление о стандартах NPS и о том, как они соотносятся с внешним диаметром и толщиной стенок, обратившись к недавно опубликованной таблице «Стандартные спецификации трубопроводов».

Размер шланга: на размеры шланга влияет внутренний диаметр (ID). Шланги также используют то, что называется приборной системой. Этот размер черточки относится к диаметру шланга с шагом 1/16 дюйма.

Различия в материалах и производственном процессе

Конечный путь трубы, трубки и шланги различаются по составу материала и производственным требованиям.

Трубки и трубки производятся схожим производственным процессом и обычно изготавливаются из схожих материалов.Например, есть трубы из нержавеющей стали, а также стальные трубы.

Однако у пары разные производственные требования. К трубам предъявляются более строгие требования, которые производители должны учитывать, включая толщину, прямолинейность и округлость цилиндра. Эти требования приводят к более высокой степени испытаний и инспекций трубок по сравнению с трубными изделиями.

Шланги изготавливаются из совершенно другого материала — резины или ПТФЭ — чем трубы и трубки — углеродистой стали, нержавеющей стали, легированной стали и т. Д.- значит, производственные процессы различаются.

Хотя трубы, трубы и шланги кажутся похожими продуктами, выполняющими аналогичные функции, более глубокий анализ показывает обратное.