Toplinski kapacitet pijeska. Specifični toplinski kapacitet kvarca. Specifični toplinski kapacitet pijeska Toplinski kapacitet kvarcnog pijeska

1017 27.07.2019 5 min.

Općenito je prihvaćeno da je svaki pijesak prikladan za građevinske radove. Ali nije. Prvo, potrebno je koristiti samo posebne vrste zgrada. Drugo, potrebno je uzeti u obzir njihove individualne karakteristike.

Specifična težina i toplinski kapacitet ovog materijala igraju važnu ulogu pri odabiru jedne od njegovih vrsta, a o njima će se raspravljati u ovom članku.

Klasifikacija

Njegove specifične karakteristike ovise o vrsti materijala. Postoji nekoliko njegovih varijanti. Po porijeklu se dijeli na prirodne i umjetne. Prvi tip, ovisno o mjestu ekstrakcije, ima sljedeće sorte:

Karijera

Pijesak iz kamenoloma vadi se kao rezultat uništavanja stijena. Njegova zrna mogu biti od 0,16 do 3,2 mm. Zbog karakteristika ekstrakcije ispada da je niske kvalitete, jer sadrži mnogo nečistoća u obliku gline i prašine.

zgnječen

Dobiva se razaranjem i mljevenjem stijena. Ovaj proces se odvija na posebnoj opremi, pa se vađenje ovog pijeska ogleda u njegovoj visokoj cijeni. Zbog primljenog nepravilnog oblika zrnca pijeska dobro se povezuju međusobno i s drugim građevinskim materijalima. Dodavanjem takvog materijala smanjuje se potrošnja betona.

Primjena: Koristi se za betonske konstrukcije, kod izlijevanja cesta i staza, a također i kao punilo za suhe mješavine.

Gore navedene sorte pijeska razlikuju se po boji. Dakle, kamenolom ima žutu i smeđu nijansu, a rijeka se nalazi u krem ​​i sivoj boji.

Umjetna

Smatra se takvim jer se podvrgava posebnoj obradi, nakon čega se dobiva materijal koji se po svojstvima razlikuje od svog izvornika. Nastao drobljenjem prirodnog kamena.

Kvarcni

Najtraženiji je od svih umjetnih vrsta. Dobiva se mljevenjem bijelog kvarca. Nakon određene obrade dobiva se homogeni sastav bez nečistoća. Ova značajka omogućuje izračun točne dimenzije budući dizajn.

Primjena: Kvarcni izgled široko se koristi u dekoraciji i dekorativni radovi, ponekad se dodaje prilikom stvaranja cementni mort, ali to se događa vrlo rijetko. Obično se nalazi u bojama, punilima i drenažnim filtrima.

Tu je i kalupni pijesak, koristi se tijekom kalupljenja u metalnim modelima.

Definicija količine

Ova vrijednost je jednaka masi koja stane u jedinicu volumena. Drugim riječima, gustoća. Najčešće se u referentnoj literaturi mjeri u g / cm 3 ili kg / m 3.

Specifična težina pijeska ovisi o količini nečistoća sadržanih u njemu i sadržaju vlage u materijalu. Povećava se visok sadržaj vode specifična gravitacija po jedinici volumena. Također, ovaj pokazatelj ovisit će o mjestu skladištenja pijeska, što se događa:

• prirodna pojava;
• mjesto materijala u rasutom stanju;
• umjetni pečat.

Ista vrsta pijeska pod ovim uvjetima imat će različite vrijednosti.

Prema GOST 8736-77, naznačeno je da specifična težina građevinskog pijeska može biti u rasponu od 1150 do 1700 kg / m 3.

Na primjer, tablica prikazuje nekoliko vrijednosti njegovih pojedinačnih sorti.

Vrsta pijeska	Specifična težina u kg / 1 m 3
Zatvaranje riječnih aluvijala	1200-1700
	1650
	1590
Karijera	1500
Pomorski	1620
Kvarcni	1600-1700
Mokro	1920

Toplinski kapacitet

To je sposobnost materijala da primi, akumulira i zadrži energiju. Toplinski kapacitet je pokazatelj termofizičkih svojstava pijeska. Sposobnost zagrijavanja ovisi o kemijskom sastavu, strukturi i količini upotrijebljenog materijala. Stoga će ukupni pokazatelj ovisiti o njegovoj suhoći. Važno za cementne sastave i kod betoniranja zidova.

Raznolikost pijeska	Specifični toplinski kapacitet u kJ/kg po 10
Mokri kvarc	2,09
Rijeka suha	0,8
Karijera	0,84
Pomorski

Ukupni toplinski kapacitet pješčane stijene koja se koristi kao građevinski materijal. Što je koeficijent "C": (sp.) specifični toplinski kapacitet PIJESKA (pješčanog materijala). Kako se te vrste termofizičkih karakteristika prirodnog sitnozrnatog materijala razlikuju, zašto se nije moguće snaći s jednim fizikalnim parametrom koji opisuje toplinska svojstva i zašto je bilo potrebno uvesti koeficijent "za umnožavanje entiteta, komplicirajući život normalnog narod"?

Ne specifičan, ali ukupni toplinski kapacitet, u općeprihvaćenom fizičkom smislu, sposobnost je tvari da se zagrije. Barem nam to kaže svaki udžbenik toplinske fizike - ovo je klasična definicija toplinskog kapaciteta(ispravan tekst). Zapravo, ovo je zanimljiva fizička značajka. Malo nam poznata u svakodnevnom životu "strana medalje". Ispada da kada se toplina dovodi izvana (grijanje, zagrijavanje), ne reagiraju sve tvari jednako na toplinu (toplinska energija) i zagrijavaju se različito. Sposobnost PIJESAK kvarcni aluvijalni prirodni primati, primiti, zadržati i akumulirati (akumulirati) toplinsku energiju naziva se toplinski kapacitet riječnog PIJESKA. I ona sama, jest fizička karakteristika stijena koja opisuje termofizička svojstva mješavina građevinskog pijeska. Istovremeno, u različitim primijenjenim aspektima, ovisno o konkretnom praktičnom slučaju, jedna stvar može se pokazati važnom za nas. Na primjer: sposobnost tvari da uzima toplo ili sposobnost akumulacije Termalna energija ili "talent" da ga zadrži. Međutim, unatoč nekim razlikama, u fizičkom smislu, bit će opisana svojstva koja su nam potrebna toplinski kapacitet pješčanog materijala.

Mala, ali vrlo "gadna smetnja" temeljne prirode je da sposobnost zagrijavanja - toplinski kapacitet sitnozrnatog pješčenjaka, izravno je povezan ne samo s kemijski sastav, molekularnom građom tvari, ali i s njezinom količinom (težina, masa, volumen). Zbog takve “neugodne” veze general toplinski kapacitet pješčanog materijala postaje previše nezgodna fizička karakteristika tvari. Budući da jedan mjereni parametar istovremeno opisuje "dvije različite stvari". Naime: stvarno karakterizira termofizička svojstva PIJESKA, međutim, "u prolazu" također vodi računa o njegovoj količini. Formirajući svojevrsnu integralnu karakteristiku, u kojoj se automatski povezuju "visoka" toplinska fizika i "banalna" količina materije (u našem slučaju: građevinski rasuti materijal).

Pa, zašto su nam potrebne takve termofizičke karakteristike rasutog materijala, u kojem se jasno prati "neadekvatna psiha"? Sa stajališta fizike, ukupno toplinski kapacitet pješčane stijene(na najnespretniji način), pokušava ne samo opisati količinu toplinske energije koja se može akumulirati u sitnozrnatom građevinskom materijalu, već nas "usputno informirati" o količini kvarcni pijesak. Ispada apsurdno, a ne jasno, razumljivo, stabilno, ispravno termofizička karakteristika pješčane stijene. Umjesto korisne konstante prikladne za praktične termofizički proračuni, dan nam je plutajući parametar, koji je zbroj (integral) primljene količine topline PIJESAK a njegova masa ili volumen sitnozrnate stijene.

Hvala vam, naravno, na takvom "entuzijazmu", ali količini RIJEČNI PIJESAK Mogu se mjeriti. Dobivši rezultate u mnogo prikladnijem, "ljudskom" obliku. Količina PIJESAK kvarcni suhi Htio bih da ne "izvlačim" matematičke metode a proračuni pomoću složene formule iz općeg toplinski kapacitet pješčanog materijala za građevinske radove, na različitim temperaturama, te saznajte težinu (masu) u gramima (g, g), kilogramima (kg), tonama (tonama), kockama (kubičnim metrima, kubičnim metrima, m3), litrama (l) ili mililitrima (ml ). Pogotovo otkad pametni ljudi davno došao do mjernih instrumenata sasvim prikladnih za te svrhe. Na primjer: vage ili drugi uređaji.

Osobito "iritantna plutajuća priroda" parametra: općenito toplinski kapacitet građevnog pijeska. Njegovo nestabilno, promjenjivo "raspoloženje". Prilikom promjene "veličine serviranja ili doze", toplinski kapacitet PIJESKA na različitim temperaturama mijenja odmah. Više količine stijene, fizičke količine, apsolutne vrijednosti toplinski kapacitet pješčanog materijala- povećava se. Manje količine kamena, što znači toplinski kapacitet mješavine pijeska smanjuje se. "Sramota" neke ispada! Drugim riječima, ono što "imamo" nikako se ne može smatrati stalnim opisom termofizičke karakteristike PIJESKA na različitim temperaturama. A poželjno je da "imamo" razumljiv, konstantan koeficijent, referentni parametar koji karakterizira toplinska svojstva mješavina kvarcnog pijeska, bez "referenci" na količinu rasutog građevinskog materijala (težina, masa, volumen). Što učiniti?

Ovdje nam u pomoć dolazi vrlo jednostavna, ali "vrlo znanstvena" metoda. Ne svodi se samo na sudskog ovršitelja "ud. - specifično", ispred fizikalne veličine, ali na elegantno rješenje koje uključuje izuzimanje količine materije iz razmatranja. Naravno, "neudobni, suvišni" parametri: masa ili volumen PIJESAK kvarcni apsolutno nemoguće isključiti. Makar iz razloga što ako nema količine aluvijalne pješčane mješavine, onda neće biti ni samog “predmeta rasprave”. A tvar bi trebala biti. Stoga biramo neki uvjetni standard za masu rastresite stijene ili volumen pjeskovitog materijala, koji se može smatrati jedinicom pogodnom za određivanje vrijednosti koeficijenta "C" koji nam je potreban. Za ISPRANI KVARCNI PIJESAK, takva jedinica mase mješavine pijeska, pogodna za praktičnu upotrebu, pokazala se kao 1 kilogram (kg).

Sad mi jedan kilogram PIJESKA zagrijavamo za 1 stupanj, a količina topline (toplinske energije), potrebno nam je da zagrijemo rasuti pjeskoviti materijal za jedan stupanj - ovo je naš točan fizički parametar, koeficijent "C", dobro, potpuno i jasno opisuje jedan od termofizička svojstva PIJESKA na različitim temperaturama. Imajte na umu da se sada bavimo karakteristikom koja opisuje fizičko svojstvo tvari, ali ne pokušavajući nas "dodatno informirati" o njezinoj količini. Udobno? Nema riječi. To je sasvim druga stvar. Usput, sada ne govorimo o generalu toplinski kapacitet mješavine pijeska. Sve se promijenilo. OVO JE SPECIFIČNI TOPLINSKI KAPACITET OPRANOG RIJEČNOG PIJESKA, koji se ponekad naziva drugim imenom. Kako? Samo MASOVNO TOPLINSKI KAPACITET KVARCNOG PIJESKA. Specifična (ud.) I masa (m.) - u ovom slučaju: sinonimi, oni ovdje znače onaj koji nam je potreban koeficijent "C".

Tablica 1. Koeficijent: specifični toplinski kapacitet PIJESKA (sp.). Maseni toplinski kapacitet riječnog PIJESKA. Referentni podaci za skupno Građevinski materijal prirodno porijeklo: stijena, mješavina pijeska.

Ime	cp i kJ/(kg °S)	Ime	cp i kJ/(kg °S)
Aceton	2,22	Mineralno ulje	1,67…2,01
Benzin	2,09	Ulje za podmazivanje	1,67
Benzen (10°S)	1,42	metilenklorid	1,13
(40S)	1,77	Metil klorid	1,59
Voda je čista (0°S)	4,218	Morska voda (18°C)
(10°S)	4,192	0,5% soli	4,10
(20°S)	4,182	3% soli	3,93
(40°S)	4,178	6% soli	3,78
(60°S)	4,184	Ulje	0,88
(80°S)	4,196	Nitrobenzen	1,47
(100°S)	4,216	tekući parafin	2,13
Glicerol	2,43	(-10°S)
Katran	2,09	20% soli	3,06
Katran	2,09	30% soli	2,64…2,72
Difenil	2,13	Merkur	0,138
Dovterm	1,55	Terpentin	1,80
Kerozin kućanstvo	1,88	Metilni alkohol (metanol)	2,47
Kerozin za kućanstvo (100°S)	2,01	Alkohol amonijak	4,73
Kerozin težak	2,09	Etilni alkohol (etanol)	2,39
dušična kiselina 100%	3,10	Toluen	1.72
Sumporna kiselina 100%	1,34	Trikloretilen	0,93
klorovodična kiselina 17%	1,93	Kloroform	1,00
Ugljična kiselina (-190°S)	0,88	Etilen glikol	2,30
Stolarsko ljepilo	4,19	Ester silicijeve kiseline	1,47

Određena toplina- to je ono što je potrebno potrošiti da se zagrije 1 kilogram tvari za 1 stupanj Kelvina (ili Celzija).

Fizički dimenzijaodređena toplina: J / (kg K) \u003d J kg -1 K -1 \u003d m 2 s -2 K -1.

U tablici su uzlaznim redoslijedom navedene vrijednosti specifične topline različitih tvari, legura, otopina, smjesa. Poveznice na ovaj izvor nalaze se iza tablice.

Pri korištenju tablice treba voditi računa o približnoj prirodi podataka. Za sve tvari specifični toplinski kapacitet ovisi o temperaturi i . Za složene objekte (smjese, kompozitni materijali, prehrambeni proizvodi) specifični toplinski kapacitet može značajno varirati za različite uzorke.

Supstanca	Agregat stanje	Specifično toplinski kapacitet, J/(kg K)
Zlato	čvrsta	129
voditi	čvrsta	130
Iridij	čvrsta	134
Volfram	čvrsta	134
Platina	čvrsta	134
Merkur	tekućina	139
Kositar	čvrsta	218
Srebro	čvrsta	234
Cinkov	čvrsta	380
Mjed	čvrsta	380
Bakar	čvrsta	385
Constantan	čvrsta	410
Željezo	čvrsta	444
Željezo	čvrsta	460
Visoko legirani čelik	čvrsta	480
Lijevano željezo	čvrsta	500
nikal	čvrsta	500
Dijamant	čvrsta	502
Optička leća)	čvrsta	503
Kronglas (staklo)	čvrsta	670
kvarcno staklo	čvrsta	703
Sumporni rombični	čvrsta	710
Kvarcni	čvrsta	750
Granit	čvrsta	770
Porculan	čvrsta	800
Cement	čvrsta	800
kalcit	čvrsta	800
Bazalt	čvrsta	820
Pijesak	čvrsta	835
Grafit	čvrsta	840
Cigla	čvrsta	840
Prozorsko staklo	čvrsta	840
Azbest	čvrsta	840
Koks (0…100°C)	čvrsta	840
Vapno	čvrsta	840
Mineralna vlakna	čvrsta	840
Zemlja (suha)	čvrsta	840
Mramor	čvrsta	840
Sol	čvrsta	880
tinjac	čvrsta	880
Ulje	tekućina	880
Glina	čvrsta	900
kamena sol	čvrsta	920
Asfalt	čvrsta	920
Kisik	plinoviti	920
Aluminij	čvrsta	930
Trikloretilen	tekućina	930
Absocement	čvrsta	960
silikatna opeka	čvrsta	1000
PVC	čvrsta	1000
Kloroform	tekućina	1000
Suhi zrak)	plinoviti	1005
Dušik	plinoviti	1042
Gips	čvrsta	1090
Beton	čvrsta	1130
Šećer		1250
Pamuk	čvrsta	1300
Ugljen	čvrsta	1300
Papir (suhi)	čvrsta	1340
Sumporna kiselina (100%)	tekućina	1340
(kruti CO2)	čvrsta	1380
Polistiren	čvrsta	1380
Poliuretan	čvrsta	1380
Guma (tvrda)	čvrsta	1420
Benzen	tekućina	1420
Tekstolit	čvrsta	1470
Solidol	čvrsta	1470
Celuloza	čvrsta	1500
Koža	čvrsta	1510
bakelit	čvrsta	1590
Vuna	čvrsta	1700
Strojno ulje	tekućina	1670
Pluta	čvrsta	1680
Toluen	čvrsta	1720
Vinylplast	čvrsta
Terpentin	tekućina	1800
Berilijum	čvrsta	1824
Kerozin kućanstvo	tekućina	1880
Plastični	čvrsta	1900
Klorovodična kiselina (17%)	tekućina	1930
Zemlja (mokra)	čvrsta	2000
Voda (para na 100°C)	plinoviti	2020
Benzin	tekućina	2050
Voda (led na 0°C)	čvrsta	2060
Kondenzirano mlijeko		2061
Katran	tekućina	2090
Aceton	tekućina	2160
Salo		2175
Parafin	tekućina	2200
vlaknatica	čvrsta	2300
Etilen glikol	tekućina	2300
Etanol (alkohol)	tekućina	2390
Drvo (hrast)	čvrsta	2400
Glicerol	tekućina	2430
Metilni alkohol	tekućina	2470
masna govedina		2510
Sirup		2650
Maslac		2680
Drvo (jela)	čvrsta	2700
Svinjetina, janjetina		2845
Jetra		3010
dušična kiselina (100%)	tekućina	3100
Bjelanjak (pileći)		3140
Sir		3140
Nemasna govedina		3220
meso peradi		3300
Krumpir		3430
Ljudsko tijelo		3470
Kiselo vrhnje		3550
Litij	čvrsta	3582
Jabuke		3600
Kobasica		3600
nemasna riba		3600
Naranče, limuni		3670
Pivo od sladovine	tekućina	3927
Morska voda (6% soli)	tekućina	3780
gljive		3900
Morska voda (3% soli)	tekućina	3930
Morska voda (0,5% soli)	tekućina	4100
Voda	tekućina	4183
Amonijak	tekućina	4730
Ljepilo za drvo	tekućina	4190
Helij	plinoviti	5190
Vodik	plinoviti	14300

Naziv materijala	Naziv materijala	C, kcal/kg*S
ABS	ABS, akrilonitril-butadien-stiren kopolimer	0,34
POM	Polioksimetilen	0,35
PMMA	Polimetil metakrilat	0,35
Ionomer	Ionomeri	0,55
PA6/6.6/6.10	Poliamid 6/6.6/6.10	0,4
PA 11	poliamid 11	0,58
PA 12	poliamid 12	0,28
	Polikarbonat	0,28
PU	Poliuretan	0,45
PBT	Polibutilen tereftalat	0,3-0,5
	Polietilen	0,55
LJUBIMAC	Polietilen tereftalat	0,3-0,5
PPO	Polifenilen oksid	0,4
	Karboksimetilceluloza, polianionska celuloza	0,27
	Polipropilen	0,46
PS (GP)	Polistiren	0,28
PSU	polisulfon	0,31
PCV	PVC	0,2
SAN (AS)	Smole, kopolimeri na bazi stirena i akrilonitrila	0,32

Pijesak se smatra najčešćim materijalom, koji se koristi u svim sferama ljudske djelatnosti, a posebno u građevinarstvu. Malo je vjerojatno da će postojati moderna zgrada, gdje god se pijesak koristi kao sastavni materijal. Koristi se za betonska mješavina ili uobičajeni mort za zidanje zid od cigli. U članku će se raspravljati o toplinskom kapacitetu pijeska.

Prednosti

Pijesak ima niz prednosti preko koje se upravlja zgradom duge godine. Glavne uključuju:

• seizmička otpornost;
• dobro podnosi nagle promjene temperature, od jakih mrazova do vruće klime;
• niska kompresija materijala, pomaže postaviti tešku podlogu na njega, a ujedno dodatno ublažiti cijelu zgradu. To posebno vrijedi za područja s čestim potresima;
• propusnost vode, koja omogućuje čišćenje mnogih tekućina;
• širok raspon primjena u drugim područjima.

Za praktičnost određivanja toplinskog kapaciteta materijala, u ovom slučaju pijeska, koriste se gotove tablice koje prikazuju izračune. Koriste ih graditelji za izračune.

Toplinska vodljivost je također važno, uzeti u obzir pri planiranju termoizolacijskih radova. Izbor pravi materijal je vrlo važno, ovisi o tome koliko toplinske energije morate potrošiti na grijanje gotove prostorije.

Glavni problem je mali toplinski kapacitet pješčanog materijala i gotove prostorije, pogotovo ako se radi o stambenoj zgradi, zahtijeva dodatnu toplinsku izolaciju. Toplinska vodljivost ovisi o gustoći samog materijala. Još važna točka je sadržaj vlage u pijesku.

Kao što je navedeno u donjoj tablici, s povećanjem toplinske vodljivosti pješčanog materijala također se povećava.

Tablica - izraz glavnih parametara toplinske vodljivosti pijeska

Ova tablica pomoći će i graditeljima početnicima i onima koji nisu novi u ovom poslu da brzo i točno izračunaju potrebnu količinu pješčanog materijala za budući razvoj. a toplinski kapacitet je 840 Jkg * st.

Ako se koristi mokri riječni pijesak, tada će parametri biti sljedeći: masa od 1900 kgm3 ima toplinsku vodljivost od 0,814 W m * deg, a toplinski kapacitet od 2090 Jkg * deg.

Svi ovi podaci preuzeti su iz raznih priručnika o fizikalnim veličinama i tablicama toplinske tehnike, gdje su navedeni mnogi pokazatelji posebno za građevinske materijale. Stoga će biti korisno imati takvu knjigu sa sobom.

Koji je pijesak najbolji za izradu betona?

Sveprisutna upotreba pijeska u građevinski radovi omogućuje vam proširenje raspona primjena. On je univerzalni alat za kuhanje drugačija vrsta riješenje:

• za betonske smjese;
• na ;
• zidovi;
• polaganje zidova blokovima ili opekom;
• izlijevanje nosivih pločica;
• izrada monolita.

Možete navesti više, glavna stvar je razumjeti suštinu. Ali u izgradnji raznih vrsta objekata koristi se pijesak različitog sastava i svojstava.

Jedinstveno svojstvo, prijelaz iz rastresitog stanja u gusto. Omogućuje korištenje ovog materijala za zaštitnu i prirodnu amortizaciju osnovne strukture.

Ako izdvojimo proizvodnu komponentu betona, onda ovdje građevinske organizacije i privatni graditelji preferiraju riječni pijesak. Njegova svojstva omogućuju vam da ga počnete koristiti bez dodatnih manipulacija poput ispiranja, poput kamenoloma.

Najčišći među miniranim pijescima je onaj koji se vadi s dna aktivnih rijeka. Podvrgava se dodatnom tretmanu pranja i može se odmah koristiti za namjeravanu svrhu. Homogena masa i odsutnost nepotrebnih nečistoća čine ovu vrstu pijeska najpopularnijim, unatoč cijeni.

- poseban materijal i zahtijeva točan izračun udjela komponenti, a njegova kvaliteta ovisi o prisutnosti glinenih stijena u pijesku. Uostalom, svojstva gline u omotavanju zrna pijeska ekstrahiranog materijala, što izravno utječe na visokokvalitetno prianjanje pijeska na druge komponente betonske smjese, uključujući cement.

Po karakteristikama pijesak se dalje dijeli na klase:

• prvi razred;
• drugi razred;
• specijalni pijesci.

Svaka od navedenih skupina koristi se za upotrebu betonskih proizvoda, ali samo za uži krug. Tako se, na primjer, prva klasa koristi za lijevanje betona, čije su glavne karakteristike:

• kvaliteta;
• visoka otpornost na vanjske utjecaje;
• nagle promjene temperature, uključujući otpornost na mraz.

Pijesak koji pripada drugoj klasi koristi se samo za proizvodnju materijala koji ne zahtijevaju povećanu otpornost na vlagu, na primjer, za pločice ili strukture za oblaganje.

Posebna mješavine pijeska potrebnih za izradu betonskih odn armiranobetonske konstrukcije. Takve smjese omogućuju jačanje niza pokazatelja kompresije i otpornosti na atmosferske promjene.

Za više informacija o svojstvima i upotrebi pijeska pogledajte video:

Toplinski kapacitet tijela je sposobnost da apsorbiraju određenu količinu topline kada se zagrijavaju ili da je predaju kada se ohlade. Toplinski kapacitet tijela je omjer beskrajno male količine topline koju tijelo primi i odgovarajućeg porasta njegove temperature. Ova vrijednost se mjeri u J/K. Za praktične primjene koristi se specifični toplinski kapacitet. Specifični toplinski kapacitet je toplinski kapacitet po jedinici količine tvari. Količina ove tvari, pak, može se mjeriti u kubnim metrima, kilogramima ili molovima. Ovisno o tome kojoj kvantitativnoj jedinici toplinski kapacitet pripada, razlikujemo volumetrijski, maseni i molarni toplinski kapacitet. U građevinarstvu se vjerojatno nećemo morati baviti molarnim mjerenjima, pa ću molarni toplinski kapacitet prepustiti fizičarima.

Maseni specifični toplinski kapacitet (označen slovom C), koji se naziva i jednostavno specifični toplinski kapacitet- to je količina topline koja se mora dovesti do jedinice mase tvari da bi se zagrijala na jediničnu temperaturu. U SI se mjeri u džulima po kilogramu po kelvinu - J / (kg K).

Volumetrijski toplinski kapacitet (C`) je količina topline koja se mora dovesti jedinici volumena tvari da bi se zagrijala po jedinici temperature. U SI se mjeri u džulima po metar kubni po kelvinu J/(m³ ·DO). U građevinskim vodičima obično se navodi maseni specifični toplinski kapacitet - razmotrit ćemo ga.

Na vrijednost specifične topline utječu temperatura tvari, tlak i drugi termodinamički parametri. Kako temperatura tvari raste, njezin specifični toplinski kapacitet, u pravilu, raste, ali neke tvari imaju potpuno nelinearnu krivulju ove ovisnosti. Na primjer, porastom temperature od 0°C do 37°C specifični toplinski kapacitet vode opada, a nakon 37°C do 100°C raste (vidi sliku lijevo). Osim toga, specifični toplinski kapacitet ovisi o tome kako se dopuštaju promjene termodinamičkih parametara tvari (tlak, volumen itd.); na primjer, specifična toplina pri stalnom tlaku i pri stalnom volumenu su različite.

Formula za izračun specifičnog toplinskog kapaciteta: S=Q/(m ΔT), gdje je Q količina topline koju je tvar primila tijekom zagrijavanja (ili otpuštena tijekom hlađenja), m je masa tvari, ΔT je razlika između konačne i početne temperature tvari. Vrijednosti toplinskog kapaciteta mnogih građevinskih materijala prikazane su u donjoj tablici.

Za vizualizaciju, također ću dati odnos između toplinske vodljivosti i toplinskog kapaciteta nekih maretijala te također ovisnost toplinskog kapaciteta i gustoće:

Što nam ta karakteristika materijala daje u praksi?

U izgradnji zidova otpornih na toplinu koriste se toplinski intenzivni materijali. Ovo je važno za kuće s povremeno grijanje, na primjer, pećnica. Toplinski intenzivni materijali i zidovi od njih dobro akumuliraju toplinu. Čuvajte ga tijekom rada sistem grijanja(peć) i postupno dajte nakon isključivanja sustava grijanja, čime vam omogućuje održavanje ugodne temperature tijekom dana. Što se više topline može pohraniti u toplinski intenzivnu strukturu, to će temperatura u prostoriji biti stabilnija. Zanimljivo je napomenuti da cigla i beton, tradicionalni u gradnji kuća, imaju znatno niži toplinski kapacitet od, primjerice, ekspandiranog polistirena, a ecowool je tri (!) puta toplinski trošniji od betona. Međutim, masa nije uzalud uključena u formulu toplinskog kapaciteta. To je ogromna masa betona ili opeke u usporedbi s istom ecowoolom koja dopušta kamenim zidovima kuće za akumuliranje značajnih količina topline i izglađivanje dnevnih kolebanja temperature. A upravo je zanemariva masa izolacije u okvirnim kućama, unatoč većem toplinskom kapacitetu, tj. slaba točka sve okvirne tehnologije.

Da bi se riješio opisani problem, u okvirne kuće ugrađuju se masivni akumulatori topline - konstrukcijski elementi koji imaju veliku masu s dovoljnom visoka vrijednost toplinski kapacitet. Moglo bi biti i nešto unutarnji zidovi cigla, masivna peć ili kamin, betonski estrisi. Namještaj u kući također je dobar akumulator topline, jer šperploča, iverica i bilo koje drvo mogu pohraniti gotovo tri puta više topline po kilogramu težine od iste cigle. Nedostatak ovog pristupa je što se akumulator topline mora projektirati u fazi projektiranja. drvena kuća. Zbog svoje ogromne težine, potrebno je unaprijed osmisliti temelje, zamisliti kako će se ovaj objekt uklopiti u interijer. Valja napomenuti da masa još uvijek nije jedini kriterij, već treba vrednovati obje karakteristike: masu i toplinski kapacitet. Čak će i zlato, sa svojom nevjerojatnom težinom ispod 20 tona po kubnom metru, kao spremnik topline raditi samo 23% bolje od betonske kocke težine 2,5 tone.

Ali najbolja tvar za akumulator topline nije beton ili čak cigla! Bakar, bronca i željezo su dobri, ali su preteški. Voda! Voda ima ogroman toplinski kapacitet, najveći među dostupnim tvarima. Plinovi Helij (5190 J/(kg K) i Vodik (14300 J/(kg K)) imaju još veći toplinski kapacitet, ali su malo problematični za korištenje...

Izračunao sam količinu pohranjene toplinske energije u 1 m³ i 1 toni materijala pri ΔT=1 °C. Q=C m ΔT

Kao što je vidljivo iz grafičkog prikaza podataka niti jedan materijal ne može parirati vodi po količini pohranjene topline! Da bismo pohranili 1 MJ topline potrebno nam je 240 litara vode ili gotovo 8 tona zlata! Voda akumulira toplinu 2,6 puta više nego cigla (s istim volumenom). U praksi to znači da je najbolje koristiti spremnike za vodu kao vrlo učinkovit spremnik topline. Implementacija poda tople vode također će pomoći u poboljšanju stabilnosti temperaturnog režima.

Međutim, ova razmatranja vrijede za temperature ne više od 100°C. Nakon vrenja voda prelazi u drugo fazno stanje i dramatično mijenja svoj toplinski kapacitet.

Vježbe iz matematike

Za izračun gubitka topline i sustava grijanja moje buduće kuće koristio sam specijalizirani softver o proračunu elemenata inženjerskih sustava "VALTEC" od određenog LLC "Vesta-Trading". Program VALTEC.PRG je u javnoj domeni i omogućuje izračun vodenog radijatorskog, podnog i zidnog grijanja, utvrđivanje toplinske potrebe prostora, potrebne troškove hladnoće, Vruća voda, volumen kanalizacije, za dobivanje hidrauličkih proračuna internih mreža topline i vodoopskrbe objekta. Dakle, koristeći ovaj prekrasan besplatni program, izračunao sam da je gubitak topline moje kuće s površinom od ​​152 četvornih metara iznose nešto manje od 5 kW toplinske energije. Dnevno izađe 120 kWh ili 432 MJ topline. Ako pretpostavimo da ću koristiti vodeni akumulator topline, koji će se jednom dnevno zagrijati do 85 °C bilo kojim izvorom topline i postupno predati toplinu sustavu podnog grijanja do temperature od 25 °C (ΔT = 60 ° C), tada za akumulaciju 432 MJ topline trebam kapacitet m=Q/(C ΔT) , 432/(4.184 60)=1,7 m³.

A što bi bilo da sam u kuću ugradio npr. zidanu pećnicu. Cigla težine 1 tone zagrijana u ložištu do 500 ° C u potpunosti nadoknađuje gubitak topline moje kuće tijekom dana. U ovom slučaju, volumen opeke će biti oko 0,5 kubnih metara.

Značajka mog projekta kuće (općenito, ništa posebno) je grijanje toplim vodenim podom. Cijev za prijenos topline bit će postavljena u sloju betonskog estriha od 7 cm ispod cijele površine poda (152 m²) - to je 10,64 m³ betona! Ispod betonskog estriha je predviđen drveni pod na gredama s 25 centimetara izolacije od polistirenske pjene - možemo reći da će kroz takvu izolaciju 1 m² poda izgubiti oko 4 W topline, što se, naravno, može zanemariti. Koliki će biti toplinski kapacitet poda? Pri temperaturi rashladnog sredstva od 27°S betonski estrih apsorbira 580 MJ topline, što je ekvivalentno 161 kWh energije i više nego pokriva dnevnu potrebu za toplinom. Drugim riječima, zimi na -20 ° C (za takve temperature je izračunat gubitak topline kod kuće) morat ću zagrijati pod na 27 ° C svaka dva dana, a ako instalirate dodatni akumulator topline za vodu za 1000 litara, tada će i dva puta tjedno kotao raditi.

Evo ga, toplinski kapacitet uz vrlo površno razmatranje.

Apsorpcija topline

Koeficijent apsorpcije topline (engleski U-vrijednost) odražava sposobnost materijala da apsorbira toplinu kada temperatura fluktuira na njegovoj površini, ili, drugim riječima, ovaj S koeficijent pokazuje sposobnost površine materijala s površinom od ​1 m² za apsorpciju topline 1 s uz temperaturnu razliku od 1 °C. Kako se to može razumjeti iz Svakidašnjica? Ako istovremeno pričvrstite obje ruke na dvije površine od betona i pjenaste plastike koje imaju istu temperaturu, tada će prva biti percipirana kao hladnija - eksperiment iz školskih lekcija fizike. Ovaj osjećaj je uzrokovan betonska površina intenzivnije oduzima (asimilira) toplinu iz ruke od pjenaste plastike, budući da beton ima veći koeficijent apsorpcije topline (Sbeton \u003d 18 W / (m² ° C), Seps \u003d 0,41 W / (m² ° C)), unatoč činjenica da je specifični toplinski kapacitet pjenaste plastike jedan i pol puta veći od betona.

Vrijednost koeficijenta apsorpcije topline S materijala s periodom fluktuacije toplinskog toka od 24 h. proporcionalna koeficijentu toplinske vodljivosti λ, W / (m K), specifičnoj toplini c, J / (kg K), i gustoći materijala ρ, kg / m³, a obrnuto proporcionalna periodu toplinskih oscilacija T, c (formula na lijevo). Ali u građevinskoj praksi koriste se formule koje uzimaju u obzir učinak omjera mase vlage u materijalu i klimatske uvjete rada. Kako vas ne bismo zatrpali nepotrebnim informacijama, predlažem korištenje već izračunatih tabličnih podataka iz SNiP II-3-79 "Građevinska toplinska tehnika". Sakupio sam najzanimljivije u malu tablicu.

Materijali za toplinsku izolaciju visoka učinkovitost (niža toplinska vodljivost) imaju vrlo nizak koeficijent apsorpcije topline, tj. kada se temperatura promijeni, površine oduzimaju manje topline i stoga se aktivno koriste za izolaciju struktura i uređaja s oštro promjenjivim načinom rada.

Temperaturne fluktuacije na vanjskoj površini materijala, pak, uzrokuju temperaturne fluktuacije u samom materijalu, a one će se postupno smanjivati ​​u debljini materijala.

Tijekom procesa gradnje još nisam ni od jednog građevinara čuo za upijanje topline materijala - mogao bi se steći dojam da je to neki teoretski i ne previše bitan parametar. Međutim, to nije slučaj - apsorpcija topline materijala uređenje interijera, poput podova, izravno utječe na osjećaj ugode. Možete li udobno hodati bosi po podu ili ćete morati nositi papuče tijekom cijele godine? Za podove postoje norme za granični koeficijent apsorpcije topline. Normativna vrijednost apsorpcije topline premaza za podove stambenih zgrada, bolnica, ambulanti, klinika, općih i dječjih škola, vrtića - ne više od 12 W / (m2 - ° C); za podove javnih zgrada, osim gore navedenih, pomoćnih zgrada i prostorija industrijskih poduzeća, područja sa stalnim radnim mjestima u grijanim industrijskim zgradama, gdje se obavlja lagani fizički rad (I. kategorija) - ne više od 14 W / (m2 - ° S ); za podove u grijanim prostorijama industrijskih zgrada u kojima se obavlja srednje težak fizički rad (II. kategorija) - ne više od 17 W / (m2-°S).

Stopa apsorpcije topline nije standardizirana: u sobama s temperaturom površine poda iznad 23 ° C; u grijanoj industrijski prostori gdje se obavljaju teški fizički poslovi (III. kategorija); u industrijskim zgradama, ako se na podne površine stalnih radnih mjesta postavljaju drveni štitovi ili toplinsko-izolacijske prostirke; u javnim zgradama čiji rad nije povezan sa stalnim boravkom ljudi u njima (dvorane muzeja i izložbe, predvorja kazališta i kina itd.).

Toplinska inercija

Toplinska inercija je sposobnost ovojnice zgrade da se odupre promjenama u temperaturnom polju pod različitim toplinskim učincima. Određuje broj valova temperaturnih fluktuacija smještenih (prigušenih) u debljini ograde.

Parametar apsorpcije topline neraskidivo je povezan s toplinskom inercijom materijala. Na slici koja prikazuje prolaz temperaturnih valova u debljini materijala, možete vidjeti valnu duljinu, označenu s l. Broj takvih valova smještenih u debljini ograde pokazatelj je toplinske tromosti ograde. Brojčana vrijednost ovog pokazatelja ima naziv "masivne ograde" a označava se sa D. Jednak je umnošku njegovog toplinskog otpora R za homogenu ogradu s koeficijentom upijanja topline materijala S: D=RS.

D je bezdimenzionalna veličina. U kućištu s D=8,5 postoji otprilike jedan cijeli temperaturni val. U D< 8,5 в ограждении распологается неполная волна (т.е. запаздывание колебаний на unutarnja površina s obzirom na fluktuacije na vanjskoj površini manje od jedne periode; pri T = 24 sata kašnjenje je manje od jednog dana), a pri D > 8,5 u debljini se nalazi više od jednog temperaturnog vala.

Za višeslojne ograde njegova se masivnost definira kao zbroj masivnosti pojedinih slojeva:

D=R1S1+R2S2+....RnSn, gdje je

R1, R2, Rn - toplinski otpor pojedinih slojeva,

S1, S2, Sn - izračunati koeficijenti apsorpcije topline materijala pojedinih slojeva konstrukcije.

Ograda se smatra

Bez inercije u D< 1,5;

"Svjetlo" na D od 1,5 do 4;

"Srednje masivan" s D od 4 do 7;

"Masivno" na D > 7.

Zanimljivo je usporediti "masivnost" D ograde od npr. 20 cm ekspandiranog polistirena PSB-25 i glinene opeke:

D eps=R (0,2/0,035) * S (0,41)=2,34 (zahlađenje vani utjecat će na unutrašnju temperaturu nakon otprilike 6,6 sati)

D cigla = R (0,2/0,7) * S (9,2) = 2,63 (hladnoća izvana će utjecati na unutrašnju temperaturu nakon otprilike 7,5 sati)

Vidimo to zidanje opekom"massive" pjene samo 12%! Zanimljiv rezultat, ali treba napomenuti da se u stvarnosti obično koristi tanja pjenasta izolacija (standardna SIP ploča - 15 cm EPS), a deblji zidovi su od opeke. Dakle, s debljinom zida od opeke od 60 cm, parametar D = 7,9, a to je već "masivna" struktura u svakom smislu pojma, temperaturni val će proći kroz takav zid oko 22 sata.

Toplinska inercija je svakako čudan fenomen, ali kako to uzeti u obzir pri odabiru grijača? Možemo zamisliti fizički proces prolaska toplinskog vala kroz našu izolaciju, ali ako pogledamo temperaturu unutarnje površine (Tse), njenu amplitudu (A) i gubitak topline (Q), postaje pomalo nejasno kako ovaj parametar (D) može utjecati na izbor. Na primjer, uzmite debljinu od 30 cm:

Zid od opeke D=3,35, A=2°C, Tse=15°C, Q=31;

Ekspandirani polistiren D=3,2, A=0,1°C, Tse=19,7°C Q=2,4;

Očito, uz gotovo jednaku toplinsku inerciju s pjenom, bit će osjetno toplije! Međutim, toplinska inercija utječe na tzv. toplinsku stabilnost zgrada. Prema " Građevinska toplinska tehnika"pri proračunu potrebnog otpora prijenosu topline, izračunata zimska temperatura vanjskog zraka ovisi upravo o toplinskoj inerciji! Što je toplinska inercija veća, to je manji utjecaj nagle promjene temperature vanjskog zraka na stabilnost unutarnja temperatura Ova ovisnost ima sljedeći oblik:

D<=1,5: Расчётная зимняя температура tн равна температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 98%;

1.5 < D < 4: tн равна температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 92%;

4 < D < 7: tн равна средней температуре наиболее холодных ТРЁХ суток;

D >7: tn je jednak prosječnoj temperaturi najhladnijih PET dana s 92% sigurnosti.

Čudno, ali u istom dokumentu nema prosječne temperature za najhladnija tri dana, ali u SNiP 23-01-99 postoji stavka "temperatura najhladnijeg petodnevnog razdoblja sa sigurnošću od 98%, mislim može se koristiti za proračun. Ploča s lijeve strane ( kao i uvijek, postoje nedosljednosti u dokumentima). Dopustite mi da objasnim na primjeru:

Mi gradimo drvena kuća u Brestu, te ga izolirati sa 15 cm mineralne vune. Toplinska tromost konstrukcije D=1,3. To znači da u svim izračunima trebamo uzeti temperaturu vanjskog zraka od -31 ° C.

Gradimo kuću u Brestu od porobetona debljine 30 cm D=3,9. Sada možemo izvršiti izračune temperature za -25°S.

Konačno, gradimo kuću u Brestu od drveta Pushcha promjera 30 cm D = 9,13. Njegova inercija omogućuje izvođenje toplinskih proračuna za temperature ne niže od -21°S.

Masivni toplinski intenzivni zidovi ljeti mogu poslužiti kao pasivni regulator temperature u prostorijama zbog dnevne temperaturne razlike. Zidovi koji su se tijekom noći ohladili danju hlade vrući zrak koji dolazi s ulice i obrnuto. Takva regulacija je korisna kada je prosječna dnevna temperatura zraka ugodna za osobu. Ali ako noću nije previše hladno, a danju je jako vruće, onda u kamenoj kući ne možete bez klima uređaja. Zimi su masivni vanjski zidovi apsolutno beskorisni kao regulator klime. Zimi je hladno i danju i noću. Ako se kuća ne grije stalno, već povremeno, na primjer, s drvetom za ogrjev, tada je potrebna masivna kamena peć kao akumulator topline, a ne vanjski zidovi od opeke. Kako bi vanjski zidovi zimi postali akumulator topline, potrebno ih je dobro izolirati izvana! Ali ljeti se ti zidovi više neće moći brzo ohladiti preko noći. Bit će to ista okvirna kuća s izolacijom, ali s unutarnjim akumulatorom topline.

Za vizualnu vizualizaciju toplinskih procesa koji se odvijaju u debljini homogenog materijala, napravio sam interaktivni flash pogon u kojem možete podešavati ulaznu i izlaznu temperaturu, mijenjati debljinu materijala unutar određenih granica i odabrati (s kratkog popisa najzanimljiviji s moje točke gledišta) sam materijal. Dio matematike u flash pogonu temelji se na formulama iz SNiP II-3-79 "Građevinska toplinska tehnika" i može se malo razlikovati od mojih drugih primjera zbog iznimno različitih podataka o karakteristikama istog materijala, o različitim mikroklimatskim zahtjevima od izvora do izvora (SNiPs, KTP), pa čak i s izračunima u svim priručnicima zbog proizvoljnog zaokruživanja iu priručnicima i s moje strane =) Svi izračuni, da tako kažem, su istraživački.