Коэффициент теплопроводности газоблока: что это такое и как рассчитать?

Основные характеристики

Чугун широко распространен и востребован черной металлургией. Его производят путем воссоздания железной руды при поддержке углеродного топлива (кокса). В процессе реакции восстановления, полученный расплав получает дополнительную порцию углерода.

Именно, объем углерода, находящийся в свободном состоянии, определяет механические параметры этого чугуна. Одно из свойств, позволяющее применять этот материал не только как передельный металл, но и как литьевой – это довольно высокие литейные качества и малая усадка при застывании отливки. У серого чугуна отмечается высокая текучесть, и это позволяет отливать довольно сложные изделия.

Существует и ограничение на применение изделий полученных из этого чугуна – оно обусловлено тем, этот материал имеет невысокую прочность на изгиб и высокую хрупкость. Но с другой стороны, его отличает высокая прочность на сжатие.

Этот материал отличает и стойкость к износу. Это допускает применять его в узлах, работающих в условиях высокого трения. В таких условиях сильное воздействие оказывают антифрикционные параметры серого чугуна.

Большой объем углерода понижает плотность серого чугуна, она равна от 6,8 до 7,3 тонны на м3.

Включения углерода не позволяют выполнять неразъемные соединения из заготовок, выполненных из серого чугуна, с помощью сварки. Но, тем не менее, разработаны и применяют технологии сварочных работа, которые можно проводить при соблюдении ряд условий. В этот набор входят предварительный нагрев заготовок, применение специализированных электродов с высоким содержанием углерода. Плавное охлаждение шва, это необходимо для удаления напряжений в сварном шве. Но в любом случае, его структура заметно отличается от основного материала.

litye-detali-sch.jpg

Теплофизические свойства чугуна

Температура, °C α, 1/°C c, Дж/(кг∗°C) λ, Вт/(м∗°C)
60 10,0 502 54,4
160 11,0 523 50,2
260 13,1 553 48,1
360 13,7 586 46,0
510 15,9 620

Коэффициент линейного расширения α и удельная теплоемкость c реальных неоднородных структур, в том числе чугуна, может быть определена по правилу смешения:

Таблица 2. Теплофизические свойства структурных составляющих чугуна

Структурная составляющая α 100 200, 1/°C c 100 ,Дж/(кг∗°C) λ 100 Вт/(м∗°C)
Феррит 12,0-12,6 460-470 72,8-75,5
Аустенит 18-19 502 41,8
Цементит 6,0-6,5 615 49,0
Перлит 10,0-11,6 486 50,3-51,9
Графит 1,4-3,7 795 355,8

Теплопроводность сплавов и смесей в отличие от коэффициента α и теплоемкости c не может быть определена по правилу смешения. Влияние отдельных элементов на теплопроводность расчетным путем можно установить лишь приближенно.

На коэффициент α и удельную теплоемкость с влияет главным образом состав чугуна, а на теплопроводность λ — степень графитизации, дисперсность структуры, неметаллические включения и т. п.

Читайте также:  Сварка чугуна, её особенности. Способы сварки чугуна

Коэффициент линейного расширения определяет не только изменения размеров в зависимости от температуры, но и напряжения, образующиеся в отливках. Уменьшение α является полезным с этих позиции и облегчает условия получения качественных отливок. Но в случае совместной работы чугунных деталей с деталями из цветных сплавов или других материалов, имеющих больший коэффициент линейного расширения, приходится стремиться к увеличению значения α для чугуна.

Теплоемкость и теплопроводность имеют большое значение для таких отливок, как отопительные трубы, изложницы, детали холодильных установок и двигателей внутреннего сгорания и т.д., так как определяют равномерность распределения температуры в отливках и интенсивность отвода теплоты.

В табл. 3 приведены теплофизические свойства чугунов различных групп.

Таблица 3. Теплофизические свойства чугуна

Чугун α20 100 ∗10 6 , 1/°C c20 100 , Дж/(кг∗°C) c20 1000 , Дж/(кг∗°C) λ20 100 , Вт/(м∗°C)
Серый с пластинчатым графитом (ГОСТ 1412-85):
СЧ10-СЧ18 10-11 502-544 586-628 46,0-54,4
СЧ20-СЧ30 10-11 502-544 586-628 41,8-50,2
СЧ35 11,5-12,0 502-544 628-670 37,6-46,0
Высокопрочный (ГОСТ 7293-85):
ВЧ 35-ВЧ 45 11,5-12,5 460-502 586-628 37,6-46,0
ВЧ 60-ВЧ 80 10-11 502-523 628-670 33,5-41,9
ВЧ 100 9-10 523-565 628-670 29,3-37,6
Ковкий (ГОСТ 7769-82):
КЧ 30-6/КЧ 37-12 10,5-11,0 460-511 586-628 54,4-62,8
КЧ 45-5/КЧ 65-3 10,3-10,8 527-544 628-670 50,2-54,4
Легированный (ГОСТ 7769-82)
никелевый ЧН20Д2Ш 17-19 460-502 17,4
с 35-37% Ni 1,5-2,5
хромистый:
ЧХ16 32,5 *1
ЧХ22 25,5 *1
ЧХ28 9-10 17,4 *1
ЧХ32 9-10 19,8 *1
кремнистый:
ЧС5 14-17 *2 21,0 *3
ЧС15, ЧС17 4,7 *1 10,5
алюминиевый:
ЧЮ22Ш 17,5 *1 15,1-28,0 *3
ЧЮ30 22-23 *2
*1В интервале 20-200 °C.
*2В интервале 20-900 °C.
*3В интервале 20-500 °C.

Что означает понятие?

Коэффициент теплопроводности – это способность газобетона передавать тепловую энергию. То есть, чем выше этот показатель, тем быстрее блоки будут отдавать набранное тепло в окружающую среду.

В результате, помещение выхолаживается с высокой скоростью.

Знать показатели теплопроводности строительного материала важно, так как от этого параметра зависит то, насколько комфортно будет проживать в помещении в холодное время года.

Этот показатель напрямую влияет на сумму, которую владельцы дома из газобетона будут тратить на оплату отопления.

От чего зависит этот показатель?

Показатели теплопроводности газоблоков зависят от пористости материала. Чем больше в блоке пустот, тем быстрее он отдаст накопленное тепло.

Плотность газобетона и его теплопроводность – это взаимосвязанные понятия. Плотность блоков обозначается маркировкой D300 – D1200. Чем меньше цифра, тем выше его теплопроводность.

Также имеется зависимости теплопроводности от влажности окружающей среды и влажности внутри помещения. Она повышается с увеличением влажности воздуха. Поэтому так важно учитывать климатическую зону, в которой будет возведена постройка. Отдельно узнайте о том, что такое влагостойкость газоблока и боится ли влаги данный материал.

Вольфрам

Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод. При стандартных условиях химически стоек. Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием лат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm («волчьи сливки», «волчий крем»). Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).

Требования к газобетонным блокам разной маркировки

Выбирая газобетонные блоки для строительства, нужно учитывать, какая именно стена будет из него возводиться. Существуют определенные требования к строительному материалу, используемому для наружных, внутренних, несущих и ненесущих стен.

Для наружных и внутренних стен

Для наружных стен одноэтажных зданий используют газобетон маркировкой не ниже D500. Внутренние не несущие стены могут быть выложены газоблоками с маркировкой D300 и D400.

Также допустимо их использование для теплоизоляции строений, выполненных из другого материала.

Однако в связи с повышенной хрупкостью таких блоков, для возведения несущих стен они не подходят. Требования к теплопроводности газоблоков для разных типов стен:

  • D300 и D400 – используют в качестве материала для теплоизоляции наружных стен.
  • D500 – D900 – подходит для возведения наружных и несущих внутренних стен.
  • D1000 – D1200 – используют для возведения несущих стен в многоэтажных зданиях.

Требования, предъявляемые к газоблокам, зависят от того, какая именно постройка будет из него возведена. Если материал закупается для строительства гаража, неотапливаемого сарая, мастерской или дачи для временного пребывания, то качественная теплоизоляция им не нужна.

Необходимо обращать внимание только на прочность блоков. В этом случае наиболее подходящим считается материал с маркировкой D400 – D500. Он подходит для строительства в большинстве регионов РФ.

Для ненесущих перегородок

Ненесущие перегородки можно возвести из любого газобетона. Однако большинство строителей советуют сделать выбор в пользу блоков с маркировкой D300 и D400. Они имеют достаточную прочность, чтобы выдержать нагрузку, возлагаемую на ненесущие стены, и позволяют сохранять тепло внутри помещения.

Кроме того, стоит такой материал дешевле, чем его плотный аналог. Поэтому такая покупка будет более выгодной с экономической точки зрения и не отразится на качестве постройки. Все основные характеристики перегородочного газоблока и правила его выбора подробно описаны здесь.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий