Теплопроводность красного кирпича: Теплопроводность кирпича в сравнении с другими материалами

Таблица теплопроводности кирпича, его плотность, морозостойкость и теплоемкость

Сфера применения материала определяется его эксплуатационными характеристиками. Комплекс рассматриваемых свойств должны соответствовать требованиям, предъявляемых строительному кирпичу при сооружении внешних стен, перекрытий, фундамента. Возведение конструкций подразумевает выбор изделий различного назначения:

• Силикатный – рядовой, лицевой, пустотелый, полнотелый.
• Керамический – жаростойкий и все разновидности предыдущего вида.
• Клинкерный – для облицовки фасадов.

Оглавление:

1. Коэффициент теплопроводности
2. Что такое теплоемкость?
3. Значение морозостойкости

Теплотехнические характеристики

Показатели определяют энергопотребление дома, затраты на обогрев помещений. Проектирование сооружений, расчеты ограждающих конструкций учитывают эти параметры.

Материалы обладают свойством проводить тепло от нагретой поверхности в более холодную область.

Процесс происходит в результате электромагнитного взаимодействия атомов, электронов и квазичастиц (фононы). Основной показатель величины – коэффициент теплопроводности (λ, Вт/), определяемый как количество теплоты, проходящее через единицу площади сечения за единичный интервал времени. Малое значение положительно влияет на сохранение теплового режима.

Согласно ГОСТ 530-2012 эффективность кладки в сухом состоянии характеризуется коэффициентом теплопроводности:

• ≤ 0.20 – высокая;
• 0.2 < λ ≤ 0.24 – повышенная;
• 0.24 — 0.36 – эффективная;
• 0.36 — 0.46 – условно-эффективная;
• ˃ 0.46 – обыкновенная (малоэффективная).

Чем больше плотность, тем выше теплопроводность – не совсем верное утверждение. Структура содержит закрытые поры и полости (пустотелый), наполненные воздухом с коэффициентом ≈ 0,026. Благодаря этому, изделия со щелевыми отверстиями лучше поддерживают тепловой режим внутри сооружений.

В инженерных расчетах необходимо учитывать величину теплопроводности кладочной смеси, значение показателя выбирают от 0.47 и выше, в зависимости от состава.

Вид	λ, Вт/м°C
Красный полнотелый	0,56 ~ 0,81
-//- пустотелый	0,35 ~ 0,87
Силикатный кирпич полнотелый	0,7 ~ 0,87
-//- пустотелый	0,52 ~ 0,81

Теплопроводность красного изделия ниже, чем у силикатного.

Физические процессы нагрева и удержания тепла можно охарактеризовать величинами:

• Коэффициент теплоотдачи – теплообмен на границе поверхности твердого тела и воздушной среды. Это мощность теплового потока, приходящаяся на плоскость 1 м², обратно пропорциональная разнице температур тела и теплоносителя (воздух). Чем выше теплопроводность, тем больше теплоотдача.
• Полное тепловое сопротивление – способность противостоять передаче тепла. Значение обратно пропорционально коэффициенту теплопередачи. Исходя из расчетной формулы R = L/λ, легко рассчитать оптимальную толщину кладки. λ – постоянный параметр, R – тепловое сопротивление указано в таблице 4 СП 131.13330.2012 для климатических зон России.

Теплоемкость

Необходимое количество тепла, подведенного к телу для увеличения температуры на 1 Кельвин – определение понятия «полная теплоемкость». Единица измерения: Дж/К или Дж/°C. Чем больше объем и масса тела (толщина стен и перекрытий), тем выше теплоемкость материала, лучше поддерживается благоприятный температурный режим. Наиболее точно это свойство подтверждают характеристики:

• Удельная теплоемкость кирпича – количество тепла, необходимое для нагрева единичной массы вещества за единичный интервал времени. Единица измерения: Дж/кг*К или Дж/кг*°C. Используется для инженерных расчетов.
• Объемная теплоемкость – количество тепла, потребляемое телом единичного объема для нагрева за единицу времени. Измеряется в Дж/м³*К или Дж/кг*°C.

Вид изделия	Удельная теплоемкость, Дж/кг*°С
Красный полнотелый	880
пустотелый	840
Силикатный полнотелый	840
пустотелый	750

Тепловая конвекция непрерывна: радиаторы нагревают воздух, который передает тепло стенам.

При понижении температуры в помещениях происходит обратный процесс. Увеличение удельной теплоемкости, снижение коэффициента теплопроводности стен обеспечивают сокращение затрат на обогрев дома. Толщина кладки может быть оптимизирована рядом действий:

• Применение теплоизоляции.
• Нанесение штукатурки.
• Использование пустотного кирпича или камня (исключено для фундамента здания).
• Кладочный раствор с оптимальными теплотехническими параметрами.

Таблица с характеристиками различных видов кладок. Использованы данные СП 50.13330.2012:

	Плотность, кг/м³	Удельная теплоемкость, кДж/кг*°С	Коэффициент теплопроводности, Вт/м*°C
Обыкновенный глиняный кирпич на различном кладочном растворе
Цементно-песчаный	1800	0.88	0.56
Цементно-перлитовый	1600	0.88	0.47
Силикатный
Цементно-песчаный	1800	0. 88	0.7
Пустотный красный различной плотности (кг/м³) на ЦПС
1400	1600	0.88	0.47
1300	1400	0.88	0.41
1000	1200	0.88	0.35

Морозостойкость кирпичной кладки

Устойчивость к воздействию отрицательных температур – показатель, влияющий на прочность и долговечность конструкции. Кладка в процессе эксплуатации насыщается влагой. В зимний период вода, проникая в поры, превращается в лед, увеличивается в объеме и разрывает полость, в которой находится – происходит разрушение. Морозоустойчивость, как правило, низкая, водопоглощение не должно превышать 20 %.

Определение количества циклов замораживания и оттаивания без потери прочности каждого вида изделия позволяет выявить морозоустойчивость (F). Значение получают опытным путем. В лаборатории проводят многократную заморозку в холодильных камерах и естественное оттаивание образцов.

Коэффициент морозостойкости – отношение прочности на сжатие опытного и исходного элемента. Изменение показателя более 5 %, наличие трещин, отколов сигнализируют об окончании испытаний. Марки изделий содержат характеристики по морозостойкости: F15 (20, 25, 35, 50, 75, 100, 150). Цифровой параметр указывает на количество циклов: чем выше число, тем надежнее возводимая система.

Приобретение кирпича высокой марки морозостойкости опустошит бюджет, заложенный на строительство. Меры по улучшению свойств конструкций, продлению срока эксплуатации в зонах холодного климата без увеличения расходов:

• Применение паро- и гидроизоляции.
• Обработка кладки гидрофобными составами.
• Контроль, своевременное исправление дефектов.
• Надежная гидроизоляция фундамента.

От выбора материала для кладки, его удельной теплоемкости, теплопроводности, морозостойкости зависит срок и комфорт эксплуатации дома. Сложные расчеты, составление сметы расходов лучше доверить опытным специалистам, имеющим опыт в строительстве и проектировании.

Теплопроводность кирпича: что влияет на показатели

Содержание

• 1 Что обозначает показатель?
• 2 Свойства различных типов блоков
  • 2.1 Красный керамический
    • 2.1.1 Клинкерный
    • 2.1.2 Характеристика шамотного
  • 2.2 Силикатный
• 3 Какая теплопроводность изделий?
• 4 Что влияет на показатели?

Качество дома оценивается по многим факторам, одним из которых является способность удерживать тепло. Теплопроводность кирпича влияет на этот показатель. Поэтому перед началом строительства или утепления здания учитывается это свойство стройматериала. Популярным и доступным средством для возведения стен является керамический кирпич. Так как большинство его видов обладают слабой теплоизоляцией, то этот недостаток компенсируется с помощью термоизоляционных конструкций.

Что обозначает показатель?

Каждый стройматериал выделяется своей теплопроводностью. Этим показателем характеризуется способность удерживать тепло в доме. У бетона, дерева и кирпича эта характеристика имеет разные значения. Чем ниже значение показателя, тем лучше у него сопротивление теплопередаче. Но следует учитывать, что уровень теплоизоляции увеличивается при уменьшении плотности стройматериала. Это делает блоки более легкими, поэтому при возведении двухэтажного дома лучше выбрать пустотелый материал для уменьшения давления на фундамент дома. Толщина кирпичной кладки меняется в зависимости от теплопроводности стройматериала. Для экономии строительства используется двойной блок. Для оценки теплоизоляционных свойств утеплителя используют коэффициент теплотехнической однородности.

Вернуться к оглавлению

Свойства различных типов блоков

Красный керамический

Пористость увеличивает теплосопротивление стройматериалов, поэтому у полнотелого кирпича теплопроводность выше.

В составе такого материала присутствует глина.

Этот вид стройматериалов является популярным и доступным. Состоит из глины и других добавок. Этими строительными материалами возводится несущая конструкция, облицовываются или утепляются стены старого дома, а также сооружаются заборы и укладывается фундамент. Изделие отличается высокой прочностью и долговечностью. Теплопроводность керамического кирпича зависит от разновидности. Лучшим вариантом для утепления дома является использование пустотелого кирпича. Чем больше степень пустотелости, тем меньше изделие способно проводить тепло. Кирпичная стена может укладываться в один или два ряда. Кроме этого, стройматериал обладает такими свойствами, как:

• прочность;
• морозостойкость;
• огнеупорность;
• звукоизоляция.

Вернуться к оглавлению

Клинкерный

Эта разновидность красного керамического стройматериала чаще всего применяется для облицовочных работ, укладки тротуаров. Это обусловлено его высокой теплопроводностью. Она достигает 1,16 Вт/м°С. Уменьшения этого показателя удается достичь у пустотелых образцов. При строительстве дома из таких блоков необходимо использовать дополнительные методы утепления. Большая плотность изделия придает ему дополнительной влаго- и морозостойкости. Облицовочный кирпич широко используется для декоративной отделки домов снаружи и внутри.

Вернуться к оглавлению

Характеристика шамотного

Из шамотного материала получаются хорошие камины.

Так как этот вид стройматериала характеризуется высокой способностью проводить тепло, его чаще применяют при возведении каминов, печей. Этим обусловлено его название «печной кирпич». В таком случае теплопроводность шамотного кирпича играет решающую роль в выборе материалов для стройки. Подобные свойства помогают экономить энергию для обогрева помещения. Кроме этого, шамотный кирпич обладает такими свойствами, как:

• огнеупорность;
• устойчивость к перепадам температуры;
• высокая теплопроводность;
• легкий вес;
• устойчивость к воздействию щелочей и ряда кислот;
• прочность;
• эстетичность.

Вернуться к оглавлению

Силикатный

Этот вид стройматериала ценится прочностью, экологичностью и звуконепроницаемостью. Но теплопроводность кирпича этого типа не завышена, поэтому помещения из него требуют дополнительного утепления. Силикатные блоки делают из смеси песка и извести с добавлением связующих компонентов, которые прессуются и впоследствии подвергаются обжигу. Самым распространенным является изделия марки М100. Различают рядовой и лицевой силикатный кирпич. Каждый из них имеет свою сферу применения. Кроме этого, материал способен впитывать влагу, что не позволяет использовать его в местах с повышенной влажностью и при строительстве фундамента.

Вернуться к оглавлению

Какая теплопроводность изделий?

У клинкерного материала этот показатель наивысший.

От состава, способа изготовления и пустотелости зависят характеристики стройматериалов. Коэффициент теплопроводности кирпича характеризует его способность проводить тепло. Клинкерные изделия отличаются высоким уровнем, а керамические материалы — самым низким в сравнении с другими видами. Характеристика разновидностей изделия указана в таблице.

Характеристика теплопроводности стройматериала

Вид		Показатель, Вт/м°С
Керамический	Полнотелый	0,5—0,8
	Щелевой	0,34—0,43
	Поризованный	0,22
	Клинкерный	0,8—1,16
	Шамотный	0,6
Силикатный	Полнотелый	0,7—0,8
	Пустотелый	0,4—0,66

Вернуться к оглавлению

Что влияет на показатели?

Теплопроводность кладки из кирпича зависит не только от качества изделия, но и от смеси, с помощью которой укладывается конструкция.

Для максимально эффективной теплоизоляции изделие должно содержать много пустот.

Но все же решающую роль в выборе стройматериала играет его характеристика. Теплопроводность красного кирпича отличается в зависимости от таких факторов, как:

• Пустотелость. Чем больше пустот в изделии, тем выше его теплоизоляционные качества.
• Плотность. Высокое значение этого показателя прибавляет стройматериалу прочности, но уменьшает способность удерживать тепло.
• Структура и форма пористости. Большое количество мелких и замкнутых пор снижает теплопроводность материала.
• Состав. Стройматериалы, образованные из тяжелых атомов и атомных групп, снижают теплопроводность.

При выборе стройматериалов руководствуются не только одним свойством удерживать тепло. Учитывается, в каких климатических условиях будет использоваться кирпич и функциональное назначение планируемой конструкции. Для строительства дома лучше подойдет применение двойного пустотелого керамического блока, а для облицовки — лицевого клинкерного кирпича. Преимущество силикатных блоков состоит в невысокой цене, но влаговпитываемость не позволяет его использование в местах с повышенной влажностью. К выбору стройматериалов рекомендуется относиться ответственно, так как от этого зависит качество постройки.

 

Теплопроводность глиняных кирпичей

Введение

Строительный сектор является крупной отраслью в Канаде, которая в настоящее время обеспечивает работой около 1,2 миллиона канадцев. Это составляет впечатляющие 7% всей рабочей силы страны. Поскольку население и экономика Канады продолжают расти, будет расти и потребность в высококачественной инфраструктуре и жилье. Подрядчики и строители начинают уделять больше внимания использованию высокоэффективных строительных материалов, особенно с желаемыми тепловыми свойствами, для удовлетворения этого постоянно растущего спроса. Стремление к более тепловым строительным материалам подпитывается потребностью в большей экономии энергии, которая приобретает все большее значение почти во всех странах мира. В большинстве развитых стран методы строительства и строительства составляют почти половину общего потребления энергии, а также являются источником вредных для окружающей среды выбросов CO2. Было проведено значительное количество исследований в попытке обнаружить и внедрить более экологически безопасные и устойчивые методы и методы строительства для замены устаревших и опасных, используемых в настоящее время. Одна из областей в этой области исследований связана с использованием более возобновляемых ресурсов (таких как глина) для разработки и тонкой настройки популярных и широко используемых строительных материалов. Глина — это простой материал, полученный из земли, который использовался для строительства домов и других видов инфраструктуры с 7000 г. до н.э., что делает его одним из старейших строительных материалов в этой истории цивилизации. Популярность глиняного кирпича не поколебалась с момента его первого использования тысячи лет назад, поскольку он по-прежнему остается самым востребованным строительным материалом на всей планете. Недавние исследования показали, что по крайней мере одна треть населения мира проживает в земляных жилищах того или иного типа, сделанных из глины или аналогичного по структуре материала. Высокое использование этого ресурса по всей планете показывает, насколько важно учитывать все свойства природных глиняных материалов, чтобы в полной мере использовать все полезные физические и термические аспекты для создания наиболее эффективного кирпича для строительных целей.

Из чего сделан глиняный кирпич?

Растущий интерес профессионалов в этом секторе связан с изучением использования и применения кирпича как устойчивого материала. Базовый состав кирпича состоит из двух разных материалов, связанных друг с другом особым образом, так что один из них служит матрицей, окружающей армирующий материал. Двумя наиболее распространенными используемыми материалами являются глина с низким содержанием влаги и сланец, которые помещают в формы, а затем оставляют затвердевать, прежде чем разрезать на более мелкие однородные куски для формирования отдельных кирпичей. Глиняные кирпичи представляют собой комбинацию чисто природных элементов, включая глину, песок, воду и воздух. В кирпичи при их формовании не добавляются токсичные вещества, так как они полностью изготавливаются из инертных материалов, не представляющих опасности для человека. Для подрядчиков важно учитывать токсичность строительных материалов перед их использованием, особенно тех, которые подвергаются воздействию окружающей среды, поскольку они потенциально могут разрушать и загрязнять окружающую почву или близлежащие водоемы. К счастью, это не проблема при строительстве из кирпича, поскольку он полностью сделан из материалов, полученных из земли, и обычно без добавления каких-либо искусственных веществ. Глина и суглинок, два распространенных материала, присутствующих в кирпичах, кажутся неисчерпаемыми ресурсами. Процессы раскопок, используемые для удаления глины из ее естественного местоположения, носят временный характер и охватывают ограниченную площадь поверхности, поэтому они относительно неинвазивны для окружающей природной среды обитания. После раскопок участок реконструируется, и большинство участков относительно быстро восстанавливаются до своего первоначального неизмененного состояния.

Рисунок 1: Экскаваторы, добывающие глину из открытого промышленного карьера.

Термические свойства глиняных кирпичей

Глиняные кирпичи предлагают домовладельцам уникальное экономическое преимущество с точки зрения экономии денег на счетах за тепло и электроэнергию. Поначалу строительство дома из кирпича может показаться крутым вложением, но оно, несомненно, окупится в долгосрочной перспективе. Кирпич обладает низкой теплопроводностью, которая в среднем составляет 0,5–1,0 Вт/(м/К). Теплопроводность материала напрямую связана с его способностью эффективно передавать через себя тепло. Материалы с низкой теплопроводностью, такие как глиняный кирпич, называются теплоизоляционными, поскольку они ограничивают движение тепла, проходящего через них. Это тепловое свойство чрезвычайно желательно с точки зрения строительства дома, поскольку оно обеспечивает регулирование температуры в помещении, ограничивая попадание холодного воздуха в дом и блокируя выход более теплого воздуха из помещения в окружающую среду. На температуру окружающей среды в доме влияют три основных режима теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Большая часть движения тепла через здание может быть объяснена теплопроводностью, поскольку тепло по-разному проходит через материалы с различными значениями теплопроводности. Глиняные кирпичи обладают низкой теплопроводностью, в основном из-за наличия полостей, содержащих пузырьки воздуха и промежутков между ними. Воздух обладает чрезвычайно высоким термическим сопротивлением и низкой теплопроводностью, что придает кирпичу еще большую изоляционную способность. Материал с высоким термическим сопротивлением ограничивает теплопередачу и является тем свойством, которое позволяет кирпичу действовать как естественный кондиционер в жаркие летние месяцы или как мощный обогреватель зимой.

Рисунок 2: Механизм теплопередачи.

Влияние климата на теплоизоляционные свойства глиняных кирпичей

К сожалению, теплоизоляционные свойства кирпичей неодинаковы во всех регионах и климатических условиях мира. В тропических регионах, где среднегодовая температура составляет 22-35 ºC, кирпич действует как отличный изоляционный материал и может поддерживать более низкую температуру в помещении, несмотря на жаркую окружающую среду. В районах, где температура часто падает ниже 10ºC, изоляционная прочность кирпича может быть снижена из-за изменения теплового баланса влаги, а в некоторых случаях может вызвать проблемы с влажностью, такие как повреждение конструкции или стены от замерзания и оттаивания. Этот риск заставляет многих дизайнеров интерьеров искать способы избежать этой проблемы, которая может привести к значительным потерям энергии, что, в свою очередь, сделает здание менее удобным и пригодным для использования, чем если бы оно было должным образом изолировано. Одним из новых решений этой проблемы является включение других материалов с аналогичными тепловыми свойствами в конструкцию из кирпича, чтобы улучшить их изоляционные свойства и защитить их от повреждения водой. В настоящее время наиболее эффективными добавками к кирпичам являются стекловата или натуральная пробка, а также полиэтилен.

Рисунок 3: Изоляция из стекловаты – используется в качестве обычной добавки при формировании глиняных кирпичей.

Рисунок 4: Натуральная пробка – используется в качестве обычной добавки при формировании глиняных кирпичей.

Устойчивые глиняные кирпичи

Ряд производителей также используют отходы при строительстве и формовании своих глиняных кирпичей. Эта растущая тенденция среди производственных компаний, вероятно, может быть связана с стремлением потребителей и местных органов власти к более устойчивым методам строительства и добычи ресурсов. Органические отходы иногда включали в кирпичи, и было обнаружено, что они обладают отличными энергосберегающими свойствами и выдающимися теплоизоляционными свойствами. Еще один путь, которым пользуются некоторые компании, заключается в использовании переработанной бумаги для повышения термостойкости кирпича. Перечень материалов, которые могут быть включены в состав глиняных кирпичей, постоянно растет, однако такой высокий спрос на кирпич оказывает повышенное давление на запасы аллювиальных почв, которые находятся под угрозой истощения. Поскольку спрос на экологичные строительные материалы продолжает расти, компаниям в этом секторе будет еще важнее избегать чрезмерной эксплуатации, особенно если потребители продолжат заменять такие материалы, как сталь и бетон, глиняными кирпичами. Исследования в этой области продолжаются, поскольку новые смеси постоянно тестируются на тепловые и энергетические преимущества.

Рисунок 5: Строитель укладывает глиняные кирпичи.

Заключение

Глиняные кирпичи являются одними из древнейших строительных материалов на земле, играя ключевую роль в строительстве и развитии древней архитектуры. Перенесемся в 21 век, и они по-прежнему остаются самым популярным строительным материалом на всей планете. Большая часть их популярности может быть связана с их низкой теплопроводностью, высокой термостойкостью и способностью к устойчивой добыче и переработке. Поскольку глобальный акцент продолжает смещаться в сторону создания более зеленой планеты, эволюция и совершенствование материалов, из которых состоят кирпичи, будет по-прежнему сосредоточена на повышении теплового сопротивления, чтобы способствовать более энергоэффективному зданию за счет ограничения ненужного теплового потока. В климате, похожем на канадский, который слишком знаком с суровыми и холодными зимами, возможность сохранять тепло и экономить деньги за счет снижения потребления энергии чрезвычайно полезна как для домовладельца, так и для окружающей среды. Строительство домов и инфраструктуры из глиняного кирпича может обеспечить все эти преимущества экономии энергии и ресурсов просто за счет правильного использования природных характеристик этого устойчивого ресурса.

Автор: Каллиста Уилсон | Младший технический писатель | Thermtest

Ссылки

Deboucha, S. , & Hashim, R. (nd). Обзор кирпичей и блоков из стабилизированного спрессованного грунта. Науч. Рез. Очерки , 8.

Нужно ли утеплять кирпичный дом? | Кирпичный сайдинг. (2020, 20 марта). Современный дизайн . https://gambrick.com/does-a-brick-home-need-insulation/

Донди, М., Маззанти, Ф., Принципи, П., Раймондо, М., и Занарини, Г. (2004) . Теплопроводность глиняных кирпичей. Journal of Materials in Civil Engineering , 16 (1), 8–14. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2004)16:1(8)

Производство легкого глиняного кирпича с улучшенными теплоизоляционными свойствами за счет введения отходов ши . (н.д.). Получено 4 декабря 2020 г. с http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-64232018000300186

. Что следует учитывать при покупке морозильных камер сверхнизкой температуры . (2017, 2 августа). Новости-Medical.Net. https://www.news-medical.net/whitepaper/20170802/Points-to-Consider-When-Purchasing-Ultra-Low-Temperature-Freezers. aspx

Васич М., Лалич Ж. и Радоевич, З. (2010). ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЛИНЯНОГО КИРПИЧА. Международный журнал современных производственных технологий , 2 .

 

Плотность, теплоемкость, теплопроводность

О кирпиче

Кирпич – конструкционная глиняная продукция, изготавливаемая в виде стандартных единиц, применяемая в строительстве зданий. Три основных типа кирпича — это необожженный, обожженный и химически затвердевший кирпич. Каждый тип изготавливается по-разному. Обожженные кирпичи обжигаются в печи, что делает их прочными. Современные обожженные глиняные кирпичи формируются одним из трех процессов: мягким шламом, сухим прессованием или экструдированием. В зависимости от страны наиболее распространенным является метод экструдированного или мягкого бурового раствора, поскольку они наиболее экономичны.

Сводка

Имя	Кирпич
Фаза на STP	твердый
Плотность	1700 кг/м3
Предел прочности при растяжении	2,8 МПа
Предел текучести	Н/Д
Модуль упругости Юнга	Н/Д
Твердость по Бринеллю	Н/Д
Точка плавления	1727 °С
Теплопроводность	1,31 Вт/мК
Теплоемкость	800 Дж/г К
Цена	0,2 $/кг

Плотность кирпича

Типичные плотности различных веществ даны при атмосферном давлении. Плотность  определяется как  масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Другими словами, плотность (ρ) вещества равна общей массе (m) этого вещества, деленной на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограмма на кубический метр ( кг/м ³ ). Стандартная английская единица измерения – 90 084 фунта массы на кубический фут 9.0085  ( фунт/фут ³ ).

Плотность кирпича 1700 кг/м ³ .

 

Пример: Плотность

Рассчитайте высоту куба из кирпича, который весит одну метрическую тонну.

Решение:

Плотность определяется как масса на единицу объема . Математически он определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Так как объем куба равен третьей степени его сторон (V = a ³ ), высоту этого куба можно рассчитать:

Тогда высота этого куба равна a = 0,838 м .

Плотность материалов

Механические свойства кирпича

Прочность кирпича

В механике материалов прочность материала на деформацию — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешние нагрузки , приложенные к материалу, и результирующая деформация или изменение размеров материала. При проектировании конструкций и машин важно учитывать эти факторы, чтобы выбранный материал имел достаточную прочность, чтобы противостоять приложенным нагрузкам или силам и сохранять свою первоначальную форму.

Прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Для напряжения растяжения способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, имеющие тенденцию к удлинению, известна как предел прочности при растяжении (UTS). Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. В случае растягивающего напряжения однородного стержня (кривая напряжения-деформации) Закон Гука описывает поведение стержня в упругой области. Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растягивающем и сжимающем напряжении в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение.

См. также: Прочность материалов

Предел прочности кирпича при растяжении

Предел прочности кирпича при растяжении 2,8 МПа.

Предел текучести кирпича

Предел текучести кирпича   — это Н/Д.

Модуль упругости кирпича

Модуль упругости Юнга кирпича — Н/Д.

Твердость кирпича

В материаловедении твердость — это способность выдерживать поверхностные вдавливания ( локализованная пластическая деформация ) и царапание . Тест на твердость по Бринеллю  – один из тестов на твердость с вдавливанием, разработанный для определения твердости. В испытаниях по Бринеллю твердый сферический индентор вдавливается под определенной нагрузкой в ​​поверхность испытуемого металла.

Число твердости по Бринеллю (HB) представляет собой нагрузку, деленную на площадь поверхности вмятины. Диаметр вдавления измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю вычисляется по уравнению:

Твердость по Бринеллю приблизительно равна N/A.

См. также: Твердость материалов

 

Пример: Прочность

Допустим пластиковый стержень, сделанный из Кирпича. Этот пластиковый стержень имеет площадь поперечного сечения 1 см ² . Рассчитайте усилие на растяжение, необходимое для достижения предела прочности на растяжение для этого материала, которое составляет: UTS = 2,8 МПа.

Решение:

Напряжение (σ)  можно приравнять нагрузке на единицу площади или силе (F), приложенной к площади поперечного сечения (A) перпендикулярно силе, как:

, следовательно, растяжение усилие, необходимое для достижения предела прочности на растяжение:

F = UTS x A = 2,8 x 10 ⁶ x 0,0001 = 280 N

Прочность материалов

ЭЛАСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

СРЕДНЯ ДЕЙСТВИЯ

Кирпич – температура плавления

Температура плавления кирпича 1727 °C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением. В целом плавление  является фазовым переходом  вещества из твердой фазы в жидкую. точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Для различных химических соединений и сплавов трудно определить температуру плавления, так как они обычно представляют собой смесь различных химических элементов.

Кирпич – Теплопроводность

Теплопроводность кирпича 1,31 Вт/(м·К) .

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Кирпич – Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость кирпича 800 Дж/г K .

Удельная теплоемкость или удельная теплоемкость   – это свойство, связанное с  внутренней энергией  , которое очень важно в термодинамике. Интенсивные свойства c _v и c _p определяются для чистых простых сжимаемых веществ как частные производные внутренней энергии u(T, v)  и энтальпия h(T, p) , соответственно:

где индексы v и p 9008 обозначают сохраняющиеся при фиксированных переменных переменные. Свойства c _v и c _p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), поскольку при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплопередача. Их единицы СИ  Дж/кг K  или  Дж/моль K .

 

Пример: расчет теплопередачи

Теплопроводность определяется как количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадратный участок материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше его способность сопротивляться теплопередаче.

Рассчитайте скорость теплового потока  через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и выполнена из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,31 Вт/м.К (плохой теплоизолятор). Предположим, что внутренняя и наружная температуры  составляют 22°C и -8°C, а коэффициенты конвекционной теплопередачи  на внутренней и внешней сторонах равны h ₁  = 10 Вт/м ² K и h ₂  = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию

теплопроводности и конвекции . С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . U-фактор определяется выражением, аналогичным Закон охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с полным тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как: /10 + 0,15/1,31 + 1/30) = 4,03 Вт/м ² K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом: q = 4,03 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 121,05 Вт/м ²

Общие потери тепла через эту стену будет: q _потери   = q .

No related posts.