Коэффициент теплопроводности плитки керамической: Технические характеристики | ИНФОкерамика

на что обратить внимание при выборе

Содержание

Керамическая плитка на протяжении десятилетий широко используется для отделки разной поверхности. Этому есть серьезные причины.

Этот отделочный материал обладает прекрасными техническими, механическими и физическими характеристики. В этой статье мы раскроем вам особенности этого материала. В результате вы в очередной раз убедитесь в правдивости слов – керамическая плитка не устаревает!

Плюсы и минусы

Перед другими облицовочными материалами плитка имеет массу преимуществ. Но несмотря на это стоимость изделия остается вполне доступной для разных слоев населения. Все затраченные средства с лихвой окупятся ее положительными сторонами:

• Экологичность.
• Устойчивость к огню.
• Высокий коэффициент износостойкости.
• Низкий уровень водопоглощения.
• Высокая прочность.
• Диэлектрические свойства.
• Продолжительный эксплуатационный срок.
• Гигиеничность.
• Доступность.
• Огромная сфера использования.
• Огромный ассортимент по фактуре, размеру, цвету и прочее.

Каждый тип плитки от разного производителя имеет все перечисленные преимущества в той или иной степени. При выборе убедитесь, что в составе отсутствуют токсические добавки.

Для этого посмотрите сертификат качества. Что касается минусов, то они зависят от особых случаев и ситуаций. Чаще всего минусы – следствие неправильного монтажа и эксплуатации.

• Трудоемкий монтаж (зависит от квалификации мастера).
• Хрупкость при точечной нагрузке (при правильной кладке полностью исключается).
• Скользкая поверхность.
• Высокий коэффициент проведения звука.
• Теплопроводность.
• Твердость (падающие предметы будут разбиваться).

Состав изделия

На качество кафеля влияет качество состава сырья.

Также известна как шихтовая масса. В нем может находиться до 20 разных природных компонентов. Ниже приводятся основные группы природных элементов, определяющие состав керамической плитки:

1. Глазурь и краситель. Применяется для оформления поверхности.
2. Карбонаты и полевой шпат. Придает шихте необходимую вязкость. В результате керамика достигает повышенной плотности и теплопроводности.
3. Песок. Используется измельченный гранит или кварцевый песок. На его основании формируется скелет, предотвращающий деформацию в процессе сушки.
4. Каолин. Смесь разных сортов глины. Позволяет формировать материал благодаря отличной пластичности.

Технические характеристики

Технические характеристики керамической плитки разделены на такие группы:

• Безопасность.
• Химическая.
• Физическая.
• Механическая.
• Геометрическая.

Рассмотрим все эти группы по отдельности при помощи таблицы:

Группа	Описание технических характеристик
Безопасность	Определяется сопротивляемости скольжению DIN. В составе исключается содержания токсичных веществ.
Химическая	Устойчивость к негативному воздействию огню. Не распространяет его и не поддерживает. Поверхность изделия устойчива к негативному воздействию щелочей и химической среды. Под воздействием ультрафиолетовых лучей не изменяет своей структуры и цвета.
Физическая	Устойчива к низкой температуре. Высокая термостойкость и высокий коэффициент теплопроводности. Исключается водопоглощение.
Механическая	Высокая прочность на изгиб. Отличная сопротивляемость ударам, износу, линейному расширению и глубинному разрушению. Высокий коэффициент твердости.
Геометрическая	Правильная форма. Глазурь не имеет трещин и сколов. Правильная геометрия формы по толщине, ширине и длине.

Важно! В большей степени качество и соответствие керамической плитки описанным техническим характеристикам зависит от добросовестности производителя. Чем материал дешевле, тем большая вероятность приобрести изделие низкого качества.

Рассмотрим все эти характеристики подробнее.

Безопасность

Важное свойство – антистатичность, диэлектричность, пожаробезопасность. Также учитывается коэффициент трения, имеющий значение буквой «R».

На уровень безопасности ходьбы по кафелю влияет величина этого значения.

Этот показатель делится на 4 группы (согласно установленным нормам):

• от 0 до 0,19 – опасно;
• от 0,2 до 0,39 – на грани;
• от 0,4 до 0,74 – удовлетворительно;
• 0,75 – полностью безопасно.

Напольный кафель в комнатах с высокой влажностью должен обладать показателем меньше 0,75, в остальных случаях допускается показатель ниже 0,4.

Химические свойства

Речь идет об устойчивости к агрессивным веществам, к которым относится бытовая химия.

Химическая характеристика подразделена на 5 классов:

1. Стойкая – АА.
2. Устойчивая – А.
3. Средняя потеря качества – В.
4. Частичная потеря качества – С.
5. Нестойкая – D.

Совет! Выбирая керамику, обращайте внимание обозначения. На упаковке указываются все эти данные.

Физические свойства

Это объемная характеристика керамики, включающая в себя:

• Огнеупорность и огнестойкость.
• Плотность.
• Морозостойкость.
• Пористость.
• Теплопроводность.
• Водопоглощение.

Все эти показатели между собой взаимосвязаны, благодаря чему формируются прекрасные физ-характеристики. Ознакомимся с каждым свойством индивидуально.

Огнеупорность и огнестойкость

Кафель нет горит. При воздействии высокой температуры она не выделяет в воздух вредные вещества и соединения. Обработанная поверхность керамикой защищена от возгорания.

Плитка имеет разновидности по термостойкости:

• Клинкер
• Майолик
• Изразцы
• Терракот
• Керамогранит
• Шамот

Учитывая это, широко используется для облицовки каминов, печей и подобных сооружений. Важное условие – правильно выбрать плиточный клей.

Благодаря высокой теплопроводности материал аккумулирует тепловую энергию и обеспечивает продолжительную отдачу тепла.

Теплопроводность

Речь идет о реакции изделия на низкую/высокую температуру, вернее, пропускная способность.

Теплопроводность имеет обозначение – λ. На упаковках его нет. Если изделие имеет большое количество пор, то оно имеет низкую теплопроводность.

Этот кафель рекомендован для облицовки вертикальной поверхности. Для полов, особенно для укладки на теплый пол рекомендуется максимальное значение по теплопроводности.

Важно! Керамика должна аккумулировать и быстро отдавать тепло, что содействует экономии по расходу энергоносителей при отоплении жилого помещения.

Такая плитка должна состоять из материалов низкой пористости, например:

• крошка природного камня;
• керамогранитная крошка.

Важен способ производства. Материал должен подвергаться большому давлению. Если системы теплого пола нет, то предпочтенье отдается облицовке с низкой теплопроводностью.

Водопоглощение

Чем ниже коэффициент водопоглощения, тем большей прочностью обладает керамика. Весь облицовочный материал подразделен на 4 группы:

• I группа. Имеет коэффициент меньше 3 процентов. Можно использовать для наружной и внутренней облицовки.
• IIa группа. Имеет коэффициент от 3 до 6 процентов.
• IIb группа. Имеет коэффициент от 6 до 10 процентов.
• III группа. Имеет коэффициент больше 10 процентов. Допускается для использования исключительно для внутренних поверхностей.

Производитель указывает ту или иную группу.

Обратите внимание

Для улицы обязательно выбирайте кафель, принадлежащий к группе I. Для облицовки внутренних поверхностей подходит любая из перечисленных групп.

Морозостойкость

Качество этой характеристики зависит от уровня пористости. Если поры большие, то проникающая в них влага при замерзании будет вызывать разрушение плитки.

Для увеличения этого показателя при производстве из состава выводится воздух, а после выполняется обжиг и глазуровка.

Например, клинкер является прекрасным представителем морозостойкого материала. По внешним характеристикам он не отличается от обычной керамики. Но используется для облицовки веранды, цоколя здания, балкона и других конструкций.

Важно! На упаковке морозостойкость обозначается снежинкой.

Данное изделие также положительно справляется с постоянным воздействием ультрафиолетовых лучей.

Плотность

Плотность подразделяется на:

• относительную;
• среднюю;
• истинную.

Для бытового использования предпочтенье отдается средней плотности. Под этим подразумевается отношение единицы объема к единице массы. Плотность взаимосвязана с другими физическими тех-характеристиками.

Прочность изделия зависит от высокой плотности.

Такая плитка отличается:

• низкой пористостью;
• низким уровнем водопоглощения;
• высокой теплопроводностью.

На упаковке это значение не указывается. Объясняется это тем, что при выборе преимущественно ориентируются на вес 1 метра квадратного.

Пористость

Этот показатель измеряется степенью водопоглощения.

При низком уровне пористости:

• уменьшается коэффициент водопоглощения;
• увеличивается прочность на изгиб;
• увеличивается теплопроводность;
• увеличивается морозостойкость.

Если на кафеле отсутствует глазурь, то она имеет низкий уровень пористости. Она устойчива к появлению пятен и всевозможных загрязнений. Отечественные производители обозначают пористость символами по возрастанию, где «А» является минимальным показателем.

Механическая

Эта характеристика определяет устойчивость изделия к разного рода нагрузкам, под влиянием которой изделие остается целостным.

Механическая характеристика определяется:

• на изгиб;
• на сжатие;
• износостойкость.

На изгиб

Качество этого показателя зависит от толщины плитки. Отрицательно сказываются линейные размеры. Определяется этот показатель максимальным статическим усилиям до разрушения отделки.

На сжатие

Подразумевается способность справляться с вертикальным статическим давлением, измеряющееся до момента разрушения кафеля. Качество зависит от плотности, отрицательно сказывается повышенная пористость. Все испытания происходят в лабораторных условиях и регламентированы ГОСТом, поэтому на упаковки никакой информации нет.

Износостойкость

Речь идет об устойчивости верхнего слоя к абразивному воздействию и образованию царапин. Особенно важна износостойкость для напольной плитки.

Соответственно, производитель обозначает 5 классов износостойкости:

• Класс PEI I – допускается для облицовки помещений, эксплуатация которых подразумевает использования мягкой обуви, например, ванная комната.
• Класс PEI II – допускается для облицовки жилых помещений (холл, спальня, лестница, балкон и т.п.). Это все те помещения, в которых ходят исключительно в домашней обуви.
• Класс PEI III – допускается для облицовки мест с неактивным движением, например, в небольших офисных помещениях, гостинице, но не на ступеньках и вестибюлях.
• Класс PEI IV – допускается для облицовки помещений с повышенной и средней активностью передвижения.
• Класс PEI V – допускается для облицовки мест с повышенной интенсивностью передвижения.

Важно! Класс и характеристика по износостойкости на упаковке обозначается пиктограммой следом ступни (пол) и ладонь (стена).

Геометрическая

Данный тип технической характеристики подразделяется на 4 группы:

1. Калибр.
2. Размер.
3. Форма.
4. Формат.

Рассмотрим каждый по отдельности.

Калибр

Под этим подразумевается реальный размер листов в упаковке, который отличается от проектного размера.

Например, если на упаковке заявлены размеры 300×50, то в реальности показатель может быть равным 298 х 48 ± 50 мм. Этот показатель обязательно есть на каждой упаковке. Чем важен калибр?

Старайтесь выбрать все упаковки приблизительно одного калибра. Это позволит достичь идеально ровных швов без расхождений. Как правило, керамическая плитка будет иметь равный калибр с одной партии. А если и будут расхождения, то разница не более одного калибра.

Размер

Это данные по толщине, ширине и длине керамики. Самые маленькие размеры имеет мозаика от 10×10 мм толщиной около 4 мм. Что касается больших размеров, то в продаже есть огромный сортамент продукции. Некоторые производители выпускают трехметровые плитки с разделенными на пиксели. Информация о размерах находится на упаковке.

Формат

Под этим подразумевается объединение двух характеристик: размер и форма плитки.

Форма

В продаже есть кафель самых разных форм:

• Овальная.
• Квадратная.
• Прямоугольная.
• Круглая.
• Треугольная и прочее.

Другие параметры

Помимо всех перечисленных технических характеристик, следует обращать внимание и на другие параметры:

1. Вес. Здесь отсутствуют стандарты. Вес плитки зависит от толщины, наличья глазури и вида изделия. На 1 м2 вес может быть от 10 до 25 кг. Самый легкий неглазурованный кафель имеет толщину 7 мм. Самый тяжелый элемент имеет толщину 9 мм с глазурью. Преимущественно это керамогранит.
2. Объемный вес. Кубический вес плитки важен для транспортировки. Зачастую 1 м3 может весить около 2,5 тыс. кг.
3. Теплопроводность. Об этом показателе уже говорилось в этой статье. Глазурованная плитка имеет коэффициент теплопроводности от 1,2 до 0,8 Вт/м2°С. Этот показатель гораздо выше чем у ламината и подобного покрытия. Важную роль играет при обустройстве напольного покрытия.

Заключение
Мы рассмотрели все существующие технические характеристики керамической плитки. Предоставленная информация поможет вам выбрать качественный кафель для облицовки той или иной поверхности.

Если вы знаете о других важных особенностях, то обязательно пишите об этом в комментариях к этой статье. Также предлагаем посмотреть подготовленный видеоматериал.

Особенности выбора керамической плитки исходя из ее технических характеристик — видео

Выбирая плитку, обращаем внимание на ее состав — видео

Что теплее – керамогранит или керамическая плитка?

» Статьи

» Что теплее – керамогранит или керамическая плитка?

12.08.2022

На строительном рынке большой выбор отделочных материал и из такого разнообразия фирм и коллекций трудно выбрать то, что необходимо. При выборе плитки задача усложняется, ведь нужно помнить об его различных видах, которые между собой различаются. Виды этого материала имеют в составе одинаковые компоненты и технические характеристики. Выбирая между керамической плиткой и керамогранитом, нужно знать, что теплее. Необходимо разобраться с нюансами и характеристиками этих облицовочных покрытий. Самыми известными напольными покрытиями являются керамогранит и керамическая плитка. Эти строительные материалы подходят для любых видов отделки не только полов, но и стен. При укладке этих материалов мы хотим сделать полы теплыми (обычная плитка и керамогранит холодные строительные материалы, которые необходимо утеплять). Что теплее керамическая плитка или керамогранит? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо разобраться, кто проводит тепло лучше.

Теплопроводность керамической плитки

Керамическая плитка как напольное покрытие имеет много преимуществ. Лучше всего ее укладывать на плиточный клей на стяжку из бетона. Такая укладка напольного покрытия хорошо будет собирать тепло и отдавать его воздуху. За короткий промежуток времени плитка греется и на долгое время воздух в помещении будет нагрет. У керамической плитки небольшой коэффициент проводимости тепла. Она хорошо аккумулирует тепло в сочетании с остальными строительными материалами.

Керамогранит и его теплопроводность

Своими свойствами керамогранит превосходит другие облицовочные материалы. Даже обычная плитка ему уступает. На его выбор влияет вес, цветовая гамма, текстура и габариты. Но основным параметром при выборе керамогранита остается все-таки коэффициент теплопроводности. Обо всех характеристиках керамогранита можно прочитать на упаковке. У керамогранита очень маленький коэффициент теплопроводности. Это напольное покрытие нагревается и очень медленно отдает свое тепло. Керамогранит как напольное покрытие лучше всего подойдет для обустройства теплых полов. Если пол облицовывают плиткой, необходимо выбирать керамическую плитку с наименьшим показателем теплопроводности. Сократить траты на обогрев можно с помощью керамогранита. По показателям теплопроводности он обходит всех соперников и керамическую плитку тоже.

При выборе напольного покрытия между керамогранитом и керамической плиткой стоит выбирать первое. Керамогранит обладает рядом достоинств, среди которых:

• маленькая цена;
• теплопроводность ниже, чем у керамической плитки и других строительных материалов;
• подходит для облицовки не только полов, но и стен;
• высокая устойчивость к износу.

При сравнении характеристик керамической плитки и керамогранита становится ясно, что керамогранит теплее.

Рекомендуем прочесть

Измерение теплопроводности керамики с помощью TLS-100

Возможность точного измерения теплопроводности материалов имеет решающее значение для определения областей применения, для которых их свойства идеально подходят. Существует множество способов проверки теплопроводности керамики, однако не все методы одинаковы. Точность каждого метода является важным решающим фактором в дополнение к более практическим соображениям, таким как длина измерения и простота настройки теста.

Портативная измерительная система Thermtest, TLS-100 (рис. 1), выполняет измерения теплопроводности и удельного сопротивления грунтов, твердых веществ и порошков в диапазоне от 0,1 до 5 Вт/мК. Измерения выполняются в соответствии со стандартом ASTM D5334 и имеют воспроизводимость 2% и точность 5%. Это оборудование является отличным и удобным выбором для использования в лаборатории и в полевых условиях и может работать в диапазоне температур от -40 до 100°C. На этой странице приложения мы продемонстрируем способность Thermtest TLS-100 измерять теплопроводность керамического стеатита и обожженного бисквитом глинозема, двух важных материалов для промышленного применения.

Рис. 1. Thermtest TLS-100 — это мощный измеритель теплопроводности в удобном портативном корпусе.

Стеатит, также известный как мыльный камень, высоко ценится за его термостойкость и изоляционные свойства. Он широко используется в электрических панелях, конструкции дровяных печей, столешниц и в качестве форм для расплавленного металла из-за его способности поглощать и медленно отдавать тепло, которому он подвергается, не становясь нестабильным или разрушаясь. Физические свойства этого материала могут различаться в разных карьерах из-за разного минерального состава и условий давления и температуры во время формирования. Как и стеатит, обожженный бисквитом глинозем используется в аэрокосмической, автомобильной и крупномасштабной промышленности благодаря своим изолирующим свойствам при высоких температурах. Это материал, который легко формуется и обрабатывается, и поэтому является удобным выбором.

Рисунок 2 . Фотография форм из стеатита, используемых для создания металлических предметов. Стеатит отлично подходит для использования в качестве форм, так как обладает высокой термостойкостью. ¹

Теплопроводность керамики Процедура испытания

TLS-100 работает путем введения игольчатого зонда в образец и выполняет измерения в течение заданного периода времени, когда образец нагревается и оставляется для охлаждения. Эта установка приводит к минимальному повреждению образца из-за теста. Для этого конкретного испытания ученые Thermtest разрезали образцы обожженного бисквитом глинозема и стеатита на две части. Игольчатый зонд TLS-100 был покрыт тонким слоем термопасты, и две части каждого образца были зажаты вокруг зонда, обеспечивая превосходный тепловой контакт (рис. 3 и 4). Для каждого образца было проведено в общей сложности пять измерений с временем тестирования 120 секунд. TLS-100 одновременно измеряет как теплопроводность, так и удельное тепловое сопротивление.

Рисунок 3. Диаграмма, иллюстрирующая метод, используемый для размещения игольчатого датчика TLS-100 между двумя образцами обожженного оксида алюминия и стеатита.

Рис. 4. Фотографии испытательной установки, используемой для измерения теплопроводности керамического стеатита и обожженного бисквитом глинозема в лаборатории Thermtest.

Результаты измерения теплопроводности керамики

Значения теплопроводности и удельного теплового сопротивления, измеренные прибором TLS-100, приведены в таблице 1. Для обожженного бисквитом глинозема было получено среднее значение теплопроводности 5,077 Вт/мК, что точно соответствует принятому диапазону теплопроводности от 5 до 5,25 Вт/мК для этого материала. Значение 3,107 Вт/мК, полученное для образца стеатита, также хорошо соответствует эталонным материалам, которые обеспечивают теплопроводность стеатита 3 Вт/мК.

Таблица 1. Теплопроводность керамики: Теплопроводность и тепловое сопротивление стеатита и обожженного бисквита глинозема, полученные с использованием TLS-100 в лаборатории Thermtest.

Глинозем бисквитного обжига			Стеатит
№ теста	Теплопроводность (Вт/м·К)	Удельное тепловое сопротивление (мК/Вт)	Тест #	Теплопроводность (Вт/мК)	Удельное тепловое сопротивление (мК/Вт)
1	5.005	0,199	1	3,098	0,322
2	4,953	0,201	2	3,076	0,325
3	5.137	0,194	3	3. 203	0,312
4	5.181	0,192	4	3,085	0,324
5	5.108	0,195	5	3,075	0,325
Среднее	5.077	0,196	Среднее значение	3.107	0,322

 

Эти тесты демонстрируют способность Thermtest TLS-100 быстро и точно измерять теплопроводность керамики с минимальным повреждением самого образца. При поиске оборудования для измерения теплопроводности TLS-100 является отличным выбором, который можно использовать как в лаборатории, так и в полевых условиях на самых разных образцах.

 

Плотность, теплоемкость, теплопроводность

О фарфоре

Фарфор представляет собой керамический материал, полученный 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 Моосов
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: ρ = m/V

Другими словами, плотность (ρ) вещества равна общей массе (m) этого вещества, деленной на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограммов на кубический метр ( кг/м ³ ). Стандартной английской единицей измерения является масса фунтов на кубический фут ( фунтов/фут ³ ).

Плотность фарфора 2400 кг/м ³ .

 

Пример: Плотность

Вычислите 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 вычислить:

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   — это Н/Д.

Модуль упругости фарфора

Модуль упругости Юнга фарфора – нет данных.

Твердость фарфора

В материаловедении  твердость  – это способность выдерживать  вдавливание на поверхность ( 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 0011 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) может быть приравнивается к нагрузке на единицу площади или силе (F), применяемой на площадь поперечного сечения (а) перпендикулярно силе, как:

С. 0003

F = UTS x A = 29 x 10 ⁶ x 0,0001 = 2 900 Н

Прочность материалов

Эластичность материалов

Твердость материалов

 

Термические свойства фарфора

Фарфор – температура плавления

Температура плавления фарфора 1927 °С .

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:

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 энтальпии h(T, p) соответственно:

где индексы v и p  обозначают переменные, фиксированные во время дифференцирования. Свойства c _v и c _p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), поскольку при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплотой. передача. 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 конвекционной теплопередачи  на внутренней и внешней сторонах равны h ₁  = 10 Вт/м ² K и h _{2 9049 6  = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).}

Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции . С этими композитными системами часто 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  может быть рассчитан как: /10 + 0,15/1,5 + 1/30) = 4,29Вт/м ² К

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом: q = 4,29 [Вт/м ² К] x 30 [К] = 128,57 Вт/м ²

Общие потери тепла через эту стену будут равны : q _потери   = q .