Теплопроводность керамической плитки: Теплопроводность керамики — Elite-k

Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов

Оглавление:

• Понятие теплопроводности
• Факторы, влияющие на величину теплопроводности
• Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов
• Теплопроводность материалов: параметры
• Теплопроводность при строительстве

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.

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.

Понятие теплопроводности

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.

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

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

Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов

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.

Теплопроводность материалов: параметры

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.

Теплопроводность при строительстве

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.

1. 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.
2. 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.

Керамогранит – технические характеристики для пола, стен, вес, тип поврхности, плотность, коэффициент теплопроводности

Обычно достоинства того или иного изделия или материала базируются на его характеристиках. Прочность, малый вес, низкая (или высокая) теплопроводность или другие параметры зачастую определяют возможности и области его применения. Всё сказанное распространяется на керамогранит, технические характеристики этого материала с успехом позволяют использовать его для решения различных задач.

Содержание

• Всё определяет производство
• Что же получается в итоге?
• Водопоглощение
• Механические характеристики
• Ещё о полах и фасадах
• О весе керамогранита

Всё определяет производство

По сути, керамогранит – искусственный продукт. У керамогранита технические характеристики закладываются при производстве.

Сочетание высокого давления и температуры позволяет создать такие условия, когда из  исходного сырья рождается новое изделие – керамогранит.

Конечно, только этими воздействиями процесс производства не ограничивается. За время его выполнения происходит тщательный отбор исходных компонентов, их предварительная обработка и смешивание. В состав керамогранита входят:

• полевой шпат;
• минеральные красители;
• каолиновая глина;
• кварцевый песок;

Теперь абсолютно и навсегда, без регистраций и SMS можно бесплатно скачать 1хБет на Андроид перейдя по ссылке и продолжать наслаждаться игрой и ставками на любимую команду в мобильном приложении.

Все эти компоненты тщательно измельчаются, перемешиваются до образования однородной массы, прессуются под высоким давлением и обжигаются при 1300°С. В результате описанного технологического процесса получается керамогранит, свойства которого отличаются от тех, которыми обладает  исходный материал.

Что же получается в итоге?

Свойства полученного материала во многом уникальны, во всяком случае, если их сравнивать с природным камнем, тем же самым гранитом, то керамогранит, характеристики которого получены при искусственном процессе, превосходит его по некоторым из них.

Водопоглощение

Этот параметр характеризует способность керамогранита поглощать воду. Для наиболее близкого, по технологии изготовления  материала – керамической плитки, водопоглощение должно быть не более 3%, для гранита составляет  не более 0,46%, а вот у керамогранита этот параметр не превышает 0,05%.

Благодаря отсутствию водопоглощения керамогранит применяется в условиях внешней среды. Он не впитывает влагу и, значит, не повреждается при воздействии пониженной температуры, а также при её циклическом изменении.

Это позволяет использовать его для разнообразных вариантов отделки, в частности, как керамогранит фасадный, технические характеристики – отсутствие водопоглощения и устойчивость к воздействиям температуры – делают такое применение вполне обоснованным.

Механические характеристики

При рассмотрении возможностей керамогранита в условиях механических воздействий на него, стоит обратить внимание на прочность и износостойкость. Прочность керамогранита составляет 8 единиц, в то время как пределом является 10. Правда, во многом это зависит от вида поверхности плитки. Матовый керамогранит для пола, технические характеристики которого, близкие к предельным значениям по прочности, позволяют использовать его для отделки полов в разнообразных производственных помещениях (цехах, гаражах, мастерских и т.д.).

В то же время плитки с другой поверхностью (полированные, глазурованные и т.д.)  также прекрасно подойдут в качестве напольного покрытия, но их лучше использовать в условиях меньших нагрузок, т.к. вследствие обработки поверхности они обладают меньшей прочностью (до 6 единиц).

Есть ещё один параметр – стойкость к истиранию. Этот параметр очень важен, особенно для плитки, используемой в качестве напольного покрытия. В данном вопросе производители руководствуются европейским стандартом EN 154. Такой подход позволяет установить единые требования к качеству плитки и методам её проверки. В итоге плитка керамогранит напольная, технические характеристики которой соответствуют требованиям стандарта, делится на 5 групп, охватывающих все возможные области её применения.

Так, плитка группы 1 используется в местах небольшого движения и в мягкой обуви (ванная, спальня и т.д.), а плитка группы 5 может применяться в любых условиях, вплоть до  железнодорожных станций.

Ещё о полах и фасадах

Есть ещё один параметр, который может служить дополнительным подтверждением правильности выбора материала. Это теплопроводность керамогранита. Она достаточно низкая, благодаря чему керамогранит хорошо сохраняет тепло.

 Надо сказать, что коэффициент теплопроводности керамогранита не приводится в нормативной документации, но, тем не менее, практический опыт использования керамогранита в качестве «теплого» пола и в отделке фасадов подтверждает прекрасные результаты подобного применения плитки.

О весе керамогранита

В процессе производства исходная масса, полученная на этапе подготовки, подвергается прессованию, давление при этом используется очень высокое. В результате в составе заготовки плитки отсутствуют какие-либо поры. Когда заканчивается обжиг и получается керамогранит, плотность его будет максимально возможной.

Следствием является то, что керамогранит является достаточно тяжёлым материалом. Конечно, высокая плотность обеспечивает его прекрасные эксплуатационные характеристики, но не стоит забывать, что вес керамогранита при этом будет большим. И его должны выдерживать стены и перекрытия, на них будет приходиться дополнительная нагрузка при использовании керамогранита для отделки.

Для того, чтобы определить вес плитки, керамогранит это или любой другой материал, достаточно знать удельный вес и объём плитки.

Для керамогранита удельный вес составляет ориентировочно 2400 кг/куб.м. Если посмотреть справочники, то похожий удельный вес имеет стекло.

Чтобы точно определить вес керамогранита, 600х600 плитки, например, то достаточно умножить объём плитки керамогранита на его удельный вес (2400 кг/куб. м.). Вес плитки одного типоразмера может отличаться, т.к. их толщина может быть разной.

Те характеристики, которые приобретает керамогранит в ходе процесса производства, позволяют его использовать для решения многочисленных задач, связанных с отделкой. Это касается и внутреннего применения керамогранита, а также отделки элементов окружающего ландшафта (беседки, террасы, дорожки и т.д.). И по своим техническим характеристикам керамогранит наилучшим образом подходит для решения любой из этих задач.

Фарфор против керамической плитки для подогрева пола | Блог

Плиточный пол — популярное напольное покрытие как для ремонта дома, так и для новостроек, и он идеально подходит для укладки с системой подогрева пола. На рынке представлено большое разнообразие напольной плитки, и при принятии решения о том, какой тип использовать, люди задают один из основных вопросов: какая отделка пола лучше подходит для напольного отопления, керамогранита или керамической плитки?

В этом руководстве мы объясним:

1. Основные отличия керамической плитки от керамогранита
2. Что лучше для кафельных полов: водяное или электрическое отопление?
3. Тепловые потери и время нагрева керамической и керамогранитной напольной плитки
4. Какая плитка больше подходит для влажных помещений
5. Преимущества системы предотвращения трещин DCM-PRO для плиточных полов

1.

В чем разница между керамической плиткой и керамогранитом?

Керамическая и керамогранитная плитка тесно связаны друг с другом, обе они состоят из обожженной глины, упрочненной теплом и покрытой глазурью для получения гладкого, износостойкого покрытия пола. Тем не менее, между ними есть некоторые заметные различия.

Тип глины

Керамическая плитка изготавливается из более темной глины, а фарфор изготавливается из более белой глины. Глина, используемая в производстве фарфора, более очищена, чем та, которая используется для изготовления керамической плитки, и ее часто смешивают с другими минералами, такими как кварц, полевой шпат и песок, чтобы сделать ее более твердой и прочной. Фарфоровая плитка также выпекается при более высокой температуре, чем керамика.

Отделка плитки

Существуют также основные различия в способах нанесения готовых рисунков керамогранита и керамической плитки. В то время как керамическая и керамогранитная плитка может иметь любой дизайн и цвет, рисунок на керамограните обычно просачивается через всю плитку, тогда как рисунок на керамической плитке просто наносится на поверхность.

Сертификаты

Керамогранит также должен быть сертифицирован отраслевыми группами, чтобы считаться настоящим «фарфором». PTCA (Агентство по сертификации керамогранита) оценивает керамогранит по степени водопоглощения.

	КЕРАМИЧЕСКИЙ	ФАРФОР
ВЛАГА	Впитывает больше влаги	Впитывает меньше влаги
ТВЕРДОСТЬ	Мягче	Сильнее
СТОИМОСТЬ	Дешевле	Дороже
ПРИМЕНЕНИЕ	Только для использования в помещении	Можно использовать как на открытом воздухе, так и в помещении
РЕЗКА	Легче резать	Труднее резать

Водяной и электрический подогрев под плитку

И керамическая, и керамогранитная плитка идеально подходят для напольного покрытия с электрическим или водяным подогревом. Напольная плитка является отличным проводником тепла, быстро и эффективно рассеивая тепло от напольного обогревателя по помещению. Плиточные полы также обеспечивают прочную, износостойкую поверхность, за которой легко ухаживать. Кабельные системы теплого пола Warmup подходят для всех типов помещений, облицованных плиткой.

Для существующих полов

Ассортимент ковриков Warmup с электрическим подогревом — популярный выбор для использования с существующими полами, покрытыми плиткой. Система StickyMat — это идеальное решение для отопления помещений правильной формы, быстро устанавливаемое и простое в использовании. Еще одним отличным выбором является система DCM-PRO, представляющая собой инновационную электрическую систему обогрева пола, в которой используется уникальный разделительный мат, который, как доказано, защищает плиточные полы от растрескивания.

Для новостроек

Если вы строите новый дом с нуля и используете плиточные полы, вы можете рассмотреть возможность установки системы водяного теплого пола. В настоящее время в Северной Америке Warmup не продает эти системы.

• Узнайте больше об электрическом и жидкостном отоплении в нашем блоге

Теплопроводность керамики и фарфора

Полы с подогревом забирают естественный холод из кафельных полов, делая помещение более уютным и комфортным. Как керамические, так и керамогранитные полы имеют высокий уровень теплопроводности, что означает, что при использовании с системой напольного отопления они быстрее нагреваются и дольше сохраняют это тепло.

Время прогрева

Плиточный пол с подогревом особенно подходит для обогрева помещений с высокими потерями тепла, таких как солярии или другие открытые помещения, благодаря низкому тепловому сопротивлению и высокой теплоемкости керамики и фарфора. Следует помнить, что толщина выбранной керамической или керамогранитной напольной плитки будет влиять на время нагрева — более толстая плитка дольше нагревается напольным обогревателем, чем более тонкая. Фарфоровую и керамическую плитку можно нагревать до 84°F (29°С).°C), оптимальная комфортная температура для любой комнаты в вашем доме.

• Узнайте больше о потерях тепла в доме

На этом графике показано, что керамическая и керамогранитная напольная плитка нагревается быстрее, чем виниловая, ковровая и деревянная.

Водопоглощение керамической и керамогранитной плитки в ванной комнате

Сочетание ванных комнат, часто облицованных от пола до потолка керамической или керамогранитной плиткой, с ограниченным пространством на стене, делает ванные комнаты одной из самых популярных комнат в доме. отапливать с помощью системы «теплый пол». Керамическая и керамогранитная плитка, изготовленная из натуральных материалов, в некоторой степени пористая, однако фарфор более водонепроницаем, чем керамика.

Испытание плитки на водостойкость

В соответствии с рекомендациями PTCA, для того, чтобы фарфор получил одобрение, он должен пройти стандартный метод испытаний на воду. Абсорбция согласно ASTM C373. При этом плитку взвешивают, а затем погружают в воду на 24 часа, после чего снова взвешивают. Если плитка весит менее чем на 0,5% больше, чем до попадания в воду, ее можно считать «фарфоровой».

Лучший выбор для влажных помещений: керамогранит

Благодаря более водостойким свойствам керамогранит лучше всего подходит для использования с системой подогрева пола во влажных помещениях или ванных комнатах. Не забывайте использовать непроницаемый силиконовый герметик и другие гидроизоляционные материалы при установке напольного обогревателя с кафельным полом во влажном помещении. Эта устойчивость к водопоглощению также делает керамогранит гораздо более подходящим выбором для наружного применения, поскольку дождевая вода не слишком сильно впитывается в плитку.

• Узнайте больше о подогреве пола в ванной комнате

Стоимость

Стоит также отметить, что повышенный интерес к фарфору также может существенно повлиять на стоимость плитки, ведь керамика всегда дешевле фарфора.

• Узнайте о стоимости напольного отопления

Лучшая система обогрева пола для керамической и керамической напольной плитки

Противоизломная система DCM-PRO

Система DCM-PRO оснащена разделительным ковриком против излома, который защищает кафельный пол от растрескивания. Из-за структурных движений в основании пола, вызванных сезонными изменениями температуры, как керамогранит, так и керамическая напольная плитка потенциально могут расколоться и треснуть, но инновационный самовосстанавливающийся разделительный слой DCM-PRO расширяется и сжимается вместе с этим движением основания, предотвращая это повреждение.

Установка во влажных помещениях

Если вы устанавливаете систему подогрева пола во влажных помещениях, идеальным решением будет использование системы DCM-PRO с прилагаемым гидроизоляционным комплектом, поскольку она предотвращает просачивание воды из душа или ванны через плитку. в систему ниже. Узнайте больше о функциях и преимуществах системы DCM-PRO.

• Узнайте больше об инновационной системе DCM-PRO

Вас также может заинтересовать:

• Узнайте больше о подогреве под плитку
• Напольное покрытие для теплого пола
• Теплый пол в ванной
• Посмотреть ассортимент продукции для разогрева или узнать цену

Плотность, теплоемкость, теплопроводность

О фарфоре

Фарфор представляет собой керамический материал, изготовленный путем нагревания материалов, обычно включая такие материалы, как каолин, в печи до температуры от 1200 до 1400 °C. Фарфоровые и керамические материалы примерно так же устойчивы к кислотам и химическим веществам, как и стекло, но обладают большей прочностью. Это компенсируется большей вероятностью теплового удара.

Сводка

Имя	Фарфор
Фаза на STP	сплошной
Плотность	2400 кг/м3
Предел прочности при растяжении	29 МПа
Предел текучести	Н/Д
Модуль упругости Юнга	Н/Д
Твердость по Бринеллю	7 Мооса
Точка плавления	1927 °С
Теплопроводность	1,5 Вт/мК
Теплоемкость	1050 Дж/г К
Цена	20 $/кг

Плотность фарфора

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: общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограмма на кубический метр ( кг/м ³ ). Стандартная английская единица измерения – 90 042 фунта массы на кубический фут 9.0043  ( фунт/фут ³ ).

Плотность фарфора 2400 кг/м ³ .

 

Пример: Плотность

Рассчитайте высоту фарфорового куба, 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 = 0,747 м .

Плотность материалов

Механические свойства фарфора

Прочность фарфора

В механике материалов прочность материала — 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 при растяжении фарфора

Предел прочности при растяжении фарфора 29 МПа.

Предел текучести фарфора

Предел текучести фарфора   — Н/Д.

Модуль упругости фарфора

Модуль упругости Юнга фарфора – Н/Д.

Твердость фарфора

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 тестах Бринелля жесткий,  9Сферический индентор 0042 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 рассчитывается по уравнению:

Твердость фарфора составляет приблизительно 7 по шкале Мооса.

См. также: Твердость материалов

 

Пример: Прочность

Предположим, пластиковый стержень изготовлен из фарфора. 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 = 29 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 = 29 x 10 ⁶ x 0. 0001 = 2 900 N

Strength of Materials

Elasticity of Materials

Hardness of Materials

 

Thermal Properties of Фарфор

Фарфор – температура плавления

Температура плавления фарфора 1927 °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.

Фарфор – Теплопроводность

Теплопроводность фарфора 1,5 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 случае:

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.

Фарфор – Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость фарфора 1050 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 определены для чистых простых сжимаемых веществ как частные производные внутренней энергии u(T, v)  и энтальпия h(T, p) , соответственно:

где индексы v и p   обозначают сохраняющиеся при фиксированных переменных переменные. Свойства c _v и c _p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), потому что 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 изготовлена ​​из фарфора с теплопроводностью k ₁ = 1,5 Вт/м·К (плохой теплоизолятор). Предположим, что внутренняя и наружная температуры  составляют 22°C и -8°C, а коэффициенты конвективной 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 проводимости и конвекции . С этими композитными системами часто бывает 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 + 0,15/1,5 + 1/30) = 4,29Вт/м ² K

Тогда тепловой поток можно рассчитать просто как: q = 4,29 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 128,57 Вт/м ²

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