Capacitatea termică specifică a unei cărămizi. Cărămida modernă din argilă este dăunătoare? Capacitate termică specifică a cărămizii de silicat

Cărămida este un material de construcție care rulează în construcția de clădiri și structuri. Mulți disting doar cărămidă roșie și albă, dar tipurile sale sunt mult mai diverse. Ele diferă atât exterior (formă, culoare, dimensiuni), cât și proprietăți precum densitatea și capacitatea termică.

În mod tradițional, se disting cărămizile din ceramică și silicat, care au tehnologii de fabricație diferite. Este important de știut că densitatea unei cărămizi, capacitatea ei de căldură specifică și fiecare tip pot varia semnificativ.

Cărămizile ceramice sunt făcute din diverși aditivi și arse. Capacitatea termică specifică a cărămizilor ceramice este de 700…900 J/(kg grade). Densitatea medie a cărămizilor ceramice este de 1400 kg/m 3 . Avantajele acestui tip sunt: ​​suprafata neteda, rezistenta la inghet si apa, precum si rezistenta la temperaturi ridicate. Densitatea cărămizilor ceramice este determinată de porozitatea acesteia și poate varia de la 700 la 2100 kg/m 3 . Cu cât porozitatea este mai mare, cu atât densitatea cărămizii este mai mică.

Caramida de silicat are urmatoarele varietati: solida, goala si poroasa, are mai multe dimensiuni: simpla, unu jumatate si dubla. Densitatea medie a cărămizii de silicat este de 1600 kg/m 3 . Avantajele cărămizii de silicat în izolare fonică excelentă. Chiar dacă este așezat un strat subțire de astfel de material, proprietățile de izolare fonică vor rămâne la nivelul corespunzător. Capacitatea termică specifică a cărămizii de silicat este în intervalul de la 750 la 850 J/(kg grade).

Valorile densității cărămizilor de diferite tipuri și capacitatea sa de căldură specifică (masă) la diferite temperaturi sunt prezentate în tabel:

Trebuie remarcat un alt tip popular de cărămidă - cărămidă de față. Nu se teme de umezeală sau de frig. Capacitatea termică specifică a cărămizii de parament este de 880 J/(kg grade). Cărămida de față are nuanțe de la galben strălucitor la roșu aprins. Un astfel de material poate fi folosit pentru lucrări de finisare și finisare. Densitatea acestui tip de cărămidă este de 1800 kg/m 3 .

Este demn de remarcat o clasă separată de cărămizi - cărămizi refractare. Această clasă include dina, carborundum, magnezit și cărămizi de argilă refractă. Cărămizile refractare sunt destul de grele - densitatea cărămizilor din această clasă poate ajunge la 2700 kg / m 3.

Cărămida de carborundum are cea mai scăzută capacitate de căldură la temperaturi ridicate - este de 779 J / (kg grade) la o temperatură de 1000 ° C. Zidăria dintr-o astfel de cărămidă se încălzește mult mai repede decât din argilă, dar păstrează mai rău căldura.

Cărămizile refractare sunt folosite la construcția cuptoarelor cu temperaturi de funcționare de până la 1500°C. Capacitatea termică specifică a cărămizilor refractare depinde în mod semnificativ de temperatură. De exemplu, capacitatea termică specifică a cărămizilor de argilă este de 833 J/(kg grade) la 100°Cşi 1251 J/(kg grade) la 1500°C.

Surse:

1. Franchuk A. U. Tabele de performanță termică a materialelor de construcție, M .: Institutul de Cercetare pentru Fizica Structurală, 1969 - 142 p.
2. Tabele de mărimi fizice. Director. Ed. acad. I. K. Kikoina. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 p. fizica construcțiilor, 1969 - 142 p.

În construcții, o caracteristică foarte importantă este capacitatea termică a materialelor de construcție. Caracteristicile de izolare termică ale pereților clădirii depind de aceasta și, în consecință, posibilitatea unui sejur confortabil în interiorul clădirii. Înainte de a face cunoștință cu caracteristicile de izolare termică ale materialelor de construcție individuale, este necesar să înțelegeți care este capacitatea termică și cum este determinată.

Capacitatea termică specifică a materialelor

Capacitatea termică este o mărime fizică care descrie capacitatea unui material de a acumula temperatura dintr-un mediu încălzit. Cantitativ, capacitatea termică specifică este egală cu cantitatea de energie, măsurată în J, necesară pentru încălzirea unui corp de masă de 1 kg cu 1 grad.
Mai jos este un tabel cu capacitatea termică specifică a celor mai comune materiale de construcție.

• tipul și volumul materialului încălzit (V);
• un indicator al capacității termice specifice a acestui material (Instanța);
• greutatea specifică (msp);
• temperaturile inițiale și finale ale materialului.

Capacitatea termică a materialelor de construcție

Capacitatea termică a materialelor, al cărei tabel este prezentat mai sus, depinde de densitatea și conductibilitatea termică a materialului.

Și coeficientul de conductivitate termică, la rândul său, depinde de dimensiunea și închiderea porilor. Un material fin poros cu un sistem închis de pori are o izolație termică mai mare și, în consecință, o conductivitate termică mai mică decât unul grosier poros.

Acest lucru este foarte ușor de urmat pe exemplul celor mai comune materiale în construcții. Figura de mai jos arată modul în care coeficientul de conductivitate termică și grosimea materialului afectează calitățile de protecție termică ale gardurilor externe.

Figura arată că materialele de construcție cu o densitate mai mică au un coeficient de conductivitate termică mai scăzut.
Cu toate acestea, acesta nu este întotdeauna cazul. De exemplu, există tipuri fibroase de izolație termică pentru care se aplică modelul opus: cu cât densitatea materialului este mai mică, cu atât conductivitatea termică este mai mare.

Prin urmare, nu se poate baza doar pe indicatorul densității relative a materialului, dar merită să luăm în considerare celelalte caracteristici ale acestuia.

Caracteristici comparative ale capacității termice ale principalelor materiale de construcție

Pentru a compara capacitatea termică a celor mai populare materiale de construcție, cum ar fi lemnul, cărămida și betonul, este necesar să se calculeze capacitatea termică pentru fiecare dintre ele.

În primul rând, trebuie să decideți asupra greutății specifice a lemnului, cărămizii și betonului. Se știe că 1 m3 de lemn cântărește 500 kg, cărămidă - 1700 kg și beton - 2300 kg. Dacă luăm un perete cu o grosime de 35 cm, atunci prin calcule simple obținem că greutatea specifică a unui metru pătrat de lemn va fi de 175 kg, cărămidă - 595 kg și beton - 805 kg.
În continuare, selectăm valoarea temperaturii la care se va produce acumularea de energie termică în pereți. De exemplu, acest lucru se va întâmpla într-o zi fierbinte de vară, cu o temperatură a aerului de 270C. Pentru condițiile selectate, calculăm capacitatea termică a materialelor selectate:

1. Perete din lemn: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
2. Perete de beton: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
3. Zid de cărămidă: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).

Din calculele făcute se poate observa că la aceeași grosime a peretelui, betonul are cea mai mare capacitate termică, iar lemnul are cea mai mică. Ce spune? Acest lucru sugerează că într-o zi fierbinte de vară, cantitatea maximă de căldură se va acumula într-o casă din beton și cel mai puțin - din lemn.

Așa se explică faptul că într-o casă de lemn este răcoare pe vreme caldă și cald pe vreme rece. Cărămida și betonul acumulează cu ușurință o cantitate suficient de mare de căldură din mediu, dar la fel de ușor se despart de el.

Capacitatea termică și conductibilitatea termică a materialelor

Conductivitatea termică este o cantitate fizică de materiale care descrie capacitatea temperaturii de a pătrunde de la o suprafață de perete la alta.

Pentru a crea condiții confortabile în cameră, este necesar ca pereții să aibă o capacitate termică mare și o conductivitate termică scăzută. În acest caz, pereții casei vor putea să acumuleze energia termică a mediului, dar în același timp să prevină pătrunderea radiațiilor termice în cameră.

În jurul problemei utilizării argilei și cărămizilor ceramice în afacerile cu cuptoare, există o mulțime de dispute diferite, zvonuri, presupuneri și legende. De exemplu, există adesea o opinie că cărămizile din argilă refractă sunt radioactive, că utilizarea lor este dăunătoare sănătății.
S-a acceptat de mult timp că soba este făcută din cărămizi ceramice, iar focarul este căptușit cu argilă refractă. Acum puteți găsi sobe, șeminee, grătare realizate în întregime din cărămizi de argilă, și ce putem ascunde - eu însumi folosesc cărămizi de argilă în munca mea.
Să încercăm să ne dăm seama ce este aici, să comparăm aceste 2 tipuri de cărămizi și să le stabilim domeniile de aplicare.

Să începem cu câteva puncte teoretice.

Conductivitate termică- capacitatea materialului de a transfera prin grosimea sa fluxul de caldura rezultat din diferenta de temperatura pe suprafete opuse. Conductivitatea termică se caracterizează prin cantitatea de căldură (J) care trece timp de 1 oră printr-o probă de material de 1 m grosime, 1 m2 în suprafață, cu o diferență de temperatură de 1 K pe suprafețe opuse plan-paralele.
Capacitate termica- capacitatea unui material de a absorbi căldura atunci când este încălzit. Capacitatea de căldură este determinată de raportul dintre cantitatea de căldură transmisă corpului și modificarea corespunzătoare a temperaturii
Porozitate- gradul de umplere a volumului materialului cu pori, măsurat în%
Densitate cărămida este determinată de masa cărămizii pe unitatea de volum a acesteia
Rezistenta la inghet- capacitatea materialului de a rezista la îngheț și dezgheț alternativ într-o stare saturată de apă, fără semne de distrugere

Și acum să încercăm să speculăm cu privire la posibilitatea de a folosi cărămizi de argilă refractă.

1. Caramida refractara se va incalzi mai repede si peretii caramizii vor fi mai fierbinti, dar in acelasi timp se raceste in timp aproape la fel de mult ca si cea ceramica. Pentru a confirma acest lucru, experimentele lui Evgeny Kolchin. Acest lucru este foarte convenabil, de exemplu, în căptușeala inserțiilor pentru șemineu.
2. În sine, cărămizile din argilă refractă au forma geometrică corectă unde oricare dintre cele 6 fețe poate fi în față (mai precis, 5 - linguri cu o marcă nu vor funcționa) - cărămizile ceramice nu pot contrazice acest avantaj (sunt doar 3 dintre ele). ). Acest fapt vă permite să lucrați aproape fără căsătorie.
De asemenea, prezența blocurilor de argilă refractă (SB 94, SB 96) în unele momente simplifică munca și mărește posibilitatea de utilizare a argilei refractabile (rafturi, elemente decorative)

3. Să trecem la experiența europeană. Elementele suplimentare de stocare a căldurii (inclusiv circuite suplimentare de fum) pentru Brunner, Jotul, Schmid, Olsberg sunt realizate din argilă refractară. Compania germană Wolfshoeher Tonwerke produce elemente din argilă refractă pentru circulația fumului și cuptoare de stocare a căldurii. Puțini oameni acordă atenție, dar există chiar și o clasă specială - cuptoare: pot fi conectate doar printr-un sistem de circulație a fumului.

4. Desigur, coeficientul de expansiune al cărămizilor din argilă refractă și ceramică este diferit, prin urmare nu este recomandat să le bandajăm. Acest lucru a fost confirmat încă o dată de experiența lui Evgeny Kolchin.
5. Deseori se crede că cărămizile din argilă refractă, atunci când sunt încălzite, emit substanțe nocive sau sunt în general radioactive. Acesta din urmă este încă în teorie (și doar în teorie!) Este cumva posibil, deoarece totul depinde de locul în care a fost extras lutul, dar este greu de crezut în primul. Cel mai probabil, motivul zvonului despre eliberarea de substanțe nocive este următorul. Cărămizile refractare sunt unul dintre tipurile de materiale refractare (subgrupe de refractare aluminosilicate: semi-acide, argile refractare și cu conținut ridicat de alumină; și există, de asemenea, dinas, mullit și alte refractare), și există o mulțime de ele, sunt fabricate în căi diferite. Este posibil ca, atunci când sunt încălzite, unele dintre ele să elibereze substanțe nocive, dar acest lucru nu se aplică cărămizilor din argilă, deoarece sunt destinate uzului casnic.
6. Un alt dezavantaj al cărămizilor din argilă refractă este rezistența mai mică la îngheț în comparație cu cărămizile ceramice. Mulți vor spune că nu este potrivit pentru grătar. Nu demult am lucrat ca producător de aragaz, dar ceea ce am făcut pe stradă acum 3-5 ani nu a dat semne de distrugere. Da, și puteți proteja oricând cărămizile din argilă refractă cu lacuri sau aceeași sticlă lichidă

Atunci când alegeți un material potrivit pentru un anumit tip de lucrări de construcție, trebuie acordată o atenție deosebită caracteristicilor sale tehnice. Acest lucru este valabil și pentru capacitatea termică specifică a cărămizilor, de care depinde în mare măsură nevoia unei case pentru izolarea termică ulterioară și decorarea suplimentară a pereților.

Caracteristicile unei cărămizi care afectează utilizarea acesteia:

• Căldura specifică. O cantitate care determină cantitatea de energie termică necesară pentru a încălzi 1 kg cu 1 grad.
• Conductivitate termică. O caracteristică foarte importantă pentru produsele din cărămidă, care vă permite să determinați cantitatea de căldură transferată din cameră în stradă.
• Nivelul de transfer de căldură al unui perete de cărămidă este direct afectat de caracteristicile materialului utilizat pentru construcția acestuia. În cazurile în care vorbim de zidărie multistrat, va fi necesar să se țină cont de coeficientul de conductivitate termică al fiecărui strat separat.

ceramică

Informații utile:

Pe baza tehnologiei de producție, cărămida este clasificată în grupe ceramice și silicate. În plus, ambele tipuri au material semnificativ, căldură specifică și conductivitate termică. Materia prima pentru fabricarea caramizilor ceramice, numita si rosu, este argila, la care se adauga o serie de componente. Separaturile brute formate sunt arse în cuptoare speciale. Indicele de căldură specific poate varia între 0,7-0,9 kJ/(kg·K). În ceea ce privește densitatea medie, aceasta este de obicei la nivelul de 1400 kg/m3.

Printre punctele forte ale cărămizilor ceramice se numără:

1. Suprafață netedă. Acest lucru îi sporește estetica externă și ușurința instalării.
2. Rezistenta la inghet si umezeala. În condiții normale, pereții nu au nevoie de umiditate suplimentară și izolație termică.
3. Capacitatea de a suporta temperaturi ridicate. Acest lucru vă permite să utilizați cărămizi ceramice pentru construcția de sobe, grătare, pereți despărțitori rezistenti la căldură.
4. Densitate 700-2100 kg/m3. Această caracteristică este direct afectată de prezența porilor interni. Pe măsură ce porozitatea materialului crește, densitatea acestuia scade și caracteristicile de izolare termică cresc.

Silicat

În ceea ce privește cărămida de silicat, aceasta poate fi plină de corp, goală și poroasă. În funcție de dimensiune, se disting cărămizi simple, unu și jumătate și duble. În medie, cărămida de silicat are o densitate de 1600 kg / m3. Caracteristicile de absorbție a zgomotului ale zidăriei cu silicați sunt deosebit de apreciate: chiar dacă vorbim de un perete de grosime mică, nivelul de izolare fonică a acestuia va fi cu un ordin de mărime mai mare decât în ​​cazul utilizării altor tipuri de material de zidărie.

Confruntare

Separat, merită menționat cărămida de parament, care cu același succes rezistă atât la apă, cât și la creșterea temperaturii. Indicele de căldură specific al acestui material este la nivelul de 0,88 kJ/(kg·K), la o densitate de până la 2700 kg/m3. La vânzare cărămizile de față sunt prezentate într-o mare varietate de nuanțe. Sunt potrivite atât pentru placare, cât și pentru pozare.

Refractar

Reprezentat de dinas, carborundum, magnezit și cărămizi de argilă refractă. Masa unei cărămizi este destul de mare, datorită densității semnificative (2700 kg/m3). Cea mai mică rată a capacității de căldură atunci când este încălzită este pentru cărămida de carborundum 0,779 kJ / (kg K) pentru o temperatură de +1000 de grade. Viteza de încălzire a cuptorului, așezat din această cărămidă, depășește semnificativ încălzirea zidăriei din argilă refractă, cu toate acestea, răcirea are loc mai rapid.

Cuptoarele sunt echipate din cărămizi refractare, care asigură încălzirea până la +1500 de grade. Capacitatea termică specifică a acestui material este foarte influențată de temperatura de încălzire. De exemplu, aceeași cărămidă de argilă refractă la +100 de grade are o capacitate termică de 0,83 kJ / (kg K). Cu toate acestea, dacă este încălzit la +1500 de grade, aceasta va provoca o creștere a capacității de căldură până la 1,25 kJ / (kg K).

Dependență de temperatura de utilizare

Regimul de temperatură are o mare influență asupra indicatorilor tehnici ai cărămizilor:

• trepelny. La temperaturi de la -20 la + 20, densitatea variază între 700-1300 kg/m3. Indicele capacității termice este la un nivel stabil de 0,712 kJ/(kg·K).
• Silicat. Un regim similar de temperatură de -20 - +20 grade și o densitate de 1000 până la 2200 kg / m3 oferă posibilitatea unor capacități termice specifice diferite de 0,754-0,837 kJ / (kg K).
• chirpici. Cu aceeași temperatură ca și tipul anterior, demonstrează o capacitate termică stabilă de 0,753 kJ / (kg K).
• roșu. Se poate aplica la o temperatura de 0-100 de grade. Densitatea sa poate varia de la 1600-2070 kg/m3, iar capacitatea sa de căldură de la 0,849 la 0,872 kJ/(kg K).
• Galben. Fluctuațiile de temperatură de la -20 la +20 de grade și o densitate stabilă de 1817 kg / m3 oferă aceeași capacitate termică stabilă de 0,728 kJ / (kg K).
• Clădire. La o temperatură de +20 de grade și o densitate de 800-1500 kg / m3, capacitatea termică este la nivelul de 0,8 kJ / (kg K).
• Confruntare. Același regim de temperatură de +20, cu o densitate a materialului de 1800 kg/m3, determină capacitatea termică de 0,88 kJ/(kg K).
• Dinas. Funcționarea la temperatură ridicată de la +20 la +1500 și o densitate de 1500-1900 kg/m3 implică o creștere constantă a capacității termice de la 0,842 la 1,243 kJ/(kg·K).
• carborundum. Pe măsură ce este încălzit de la +20 la +100 de grade, un material cu o densitate de 1000-1300 kg / m3 își mărește treptat capacitatea termică de la 0,7 la 0,841 kJ / (kg K). Cu toate acestea, dacă încălzirea cărămizii de carborundum este continuată, atunci capacitatea sa de căldură începe să scadă. La o temperatură de +1000 de grade, aceasta va fi egală cu 0,779 kJ / (kg K).
• Magnezit. Un material cu o densitate de 2700 kg/m3 cu o creștere a temperaturii de la +100 la +1500 de grade își mărește treptat capacitatea termică de 0,93-1,239 kJ/(kg·K).
• Cromit. Încălzirea unui produs cu o densitate de 3050 kg/m3 de la +100 la +1000 de grade provoacă o creștere treptată a capacității sale de căldură de la 0,712 la 0,912 kJ/(kg K).
• argilă de foc. Are o densitate de 1850 kg/mc. Când este încălzit de la +100 la +1500 de grade, capacitatea de căldură a materialului crește de la 0,833 la 1,251 kJ / (kg K).

Alegeți cărămizile potrivite, în funcție de sarcinile de pe șantier.