Плитка керамическая коэффициент теплопроводности: на что обратить внимание при выборе

Содержание

Состав и технические характеристики керамической плитки

Керамическая плитка является популярным отделочным материалом. Этот тип облицовки используется при ремонте ванной, кухни, прихожей, а также для отделки уличных объектов. Чтобы понимать особенности керамики разного типа разберем её состав и основные показатели. Здесь учитываются такие характеристики, как водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и т. д. На основании этих данных делается заключение о целесообразности использования плитки в тех или иных областях ремонта.

При выборе обратите внимание на основные показатели изделия

Состав и способ изготовления

Керамику изготавливают из шихтовой массы, которая включает в себя следующие компоненты:

  • каолин;
  • песок;
  • кварц;
  • слюда;
  • оксиды кальция, железа и других минералов.

Соотношение материалов, формирующих состав продукта, а также качество их соединения определяют класс готовой плитки и напрямую влияют на каждый коэффициент характеристик.

Принцип изготовления такой облицовки заключается в следующем:

  1. Шихту измельчают и тщательно просеивают, чтобы исключить попадание неперемолотых частичек.
  2. Затем состав доводится до однородности и помещается в печь, где под воздействием температуры частички минералов сплавляются.
  3. Прессом или высоким давлением придают большую плотность изделию.

Способы изготовления

После остывания, сформированные плитки, направляются на дальнейшую обработку, где приобретают декоративный вид. Они шлифуются, покрываются эмалью, глазурью и подвергаются другим манипуляциям.

Преимущества и недостатки

Популярность керамики в роли отделки обусловлена рядом положительных качеств. Керамическая плитка по свойствам превосходит большинство аналогичных материалов. Стоимость стандартного кафеля остается приемлемой. Конечно, чем выше класс плитки, тем она дороже, но её высокий срок службы окупает затраченные средства.

Преимущества керамики:

  • долговечность;
  • прочность;
  • значительная степень износостойкости;
  • минимальное водопоглощение;
  • широкая сфера применения;
  • гигиеничность;
  • диэлектрик;
  • пожаробезопасность;
  • экологичность сырья;
  • доступность;
  • большой ассортимент форм, расцветок и т. д.

Конкретный коэффициент того или иного показателя зависит от марки материала и соблюдения технологии. Важно убедиться, что в состав шихты или декоративного слоя не входит токсичное сырье. С этой целью проверьте наличие у производителя сертификата соответствия критериям безопасности.

Керамическая плитка обладает массой преимуществ перед другими видами покрытий

Конечно, есть и недостатки. К ним, в зависимости от конкретных условий, относят следующие:

  • трудоемкость монтажных работ;
  • высокая теплопроводность;
  • хрупкость при точечном воздействии;
  • скользкость;
  • твердость;
  • хорошо пропускает звуки.

Технические характеристики

  • Плотность керамической плитки. Это коэффициент пористости. По сути, это количество просветов или пузырьков воздуха между частичками шихты. Чем их меньше, тем качественнее считается керамика.
  • Класс износостойкости кафельной плитки. Способность материала сопротивляться внешним механическим воздействиям. Первая категория не предназначена для большой нагрузки, а вот пятая – это сверхпрочный материал. В жилых домах, общественных зданиях, а также на некоторых уличных поверхностях используются промежуточные 2-4 классы.
  • Водопоглощение. Оно напрямую связано с пористостью изделия, а также внешним покрытием. Для строительной плитки этот коэффициент находится в пределах 7%. А вот, например, керамогранит сводит его к нулю.

Основные технические показатели

Учтите, что характеристики плитки для стен и пола отличаются. Для напольного покрытия требования более жесткие и основательные, так как на него воздействует большая нагрузка.

Дополнительные показатели качества

  • Химическая выносливость. Каждый класс плитки, выделенный по этому критерию, отличается по степени устойчивости к сильнодействующим веществам. Стандартный состав кафеля не вступает в реакцию с большим числом бытовой химии. Для сопротивления сильнодействующим реагентам вводят в шихту вспомогательные добавки. Данный вид керамики используется преимущественно в отделке производственных помещений и лабораторий.
  • Теплопроводность. Коэффициент этого показателя часто является определяющим в выборе материала для частного дома. У большинства видов плитки коэффициент теплопроводности довольно высокий. Это значит, что такая поверхность быстро перенимает температуру окружающей среды. Именно поэтому полы из кафеля очень холодные. При установке системы обогрева плитка моментально станет теплой, но так же быстро и остынет.
  • Морозостойкость. На данный коэффициент напрямую оказывает влияние водопоглощение материала. Чем меньше пор и ниже впитываемость, тем лучше плитка. Морозостойкий класс отделки используется в наружных работах. Такое покрытие выдерживает огромное количество циклов замерзания и оттаивания без изменения структуры.
  • Стойкость к высоким температурам и термическому шоку. Этот критерий связан с теплопроводностью. Качественное изделие выдерживает резкие перепады температур. Огнеупорный кафель применяется в облицовке печей и каминов.

Описанные свойства плитки указываются на этикетке изделий. У каждой характеристики существует обозначение.

Условные знаки в маркировке

Если особых требований к покрытию у вас нет, можно ограничиться такими показателями, как прочность, износостойкость и водопоглощение.

Декоративное оформление

Помимо классификации плитки, существует условное деление материалов по их внешнему виду. Здесь немалую роль играет состав, а, точнее, верхний слой.

В первую очередь, отметим разное оформление материалов для пола и стен. Это касается формы, толщины и художественной композиции моделей. К тому же у напольной облицовки очень важным показателем является скользкость, которая влияет на коэффициент травмоопасности покрытия. Глянец обычно более скользкий, если только он не имеет специальной обработки. Матовые модели не гарантируют стопроцентной безопасности. Поэтому лучше подбирать рельефные изделия или наносить на плитку специальное напыление.

Характеристики фактуры важны в визуальном восприятии. Различают не только глянец и мат, но и нечто среднее между ними – сатин. Что касается цветовой палитры, сегодня ограничений нет. Насыщенный черный, нежный беж и классический белый конкурируют не только со всеми оттенками цветов радуги, но и более сложным декором. С помощью кафеля имитируют каменную кладку, древесину, ламинат, текстиль или кожу. В настенных композициях особенно популярным приемом является нанесение рисунка, который выглядит как панно, состоящее из отдельных элементов.

Плитка разнообразна по фактуре поверхности и цвету исполнения

При выборе отделки обращайте внимание и на декоративность, и на технические характеристики в равной мере. Чтобы не ошибиться, доверяйте проверенным производителям с незапятнанной репутацией.

толщина пола, технические характеристики и теплопроводность, удельный вес и водопоглощение

Достаточно популярным и востребованным материалом для отделки пола является керамогранит

Отличие керамогранитной плитки лежит в технологическом процессе производства. Для керамогранитной плитки используется прессование под давлением не менее 450 кг/см2 в отличие от керамической плитки. Керамическую плитку прессуют под давлением не более 300 кг/см2. Вторым отличием в технологии является температура обжига: для керамогранита применяется не менее 1300 ᵒС, для керамической плитки – 500-900 ᵒС. Ниже узнаем о керамогранитной плитке подробнее.

Содержание материала:

  • 1 Керамогранит и его технические характеристики
  • 2 Состав керамогранита
  • 3 Правильная толщина керамогранитной плитки для пола
  • 4 Для чего знать удельный вес керамогранита
  • 5 Каково водопоглощение и плотность керамогранита
  • 6 Что такое теплопроводность керамогранита

Керамогранит и его технические характеристики

При всей схожести названия, керамогранитная плитка не имеет никакого отношения к граниту, разве что, можно сказать прочная, как гранит. Керамогранитную плитку можно отнести к особому виду керамической плиты. Описание технологического процесса строится так: перемешивается масса глины, песка, шпатов и минеральных красителей до однородной гомогенной массы, затем прессуется на гидравлическом прессе под давление не менее 450 кг/см2, чем давление будет выше, тем масса будет плотнее без мельчайших воздушных камер, затем эти плитки сушат и только после этого полуфабрикаты обжигают при температуре не меньше 1300 оС в тоннельной печи.

Ознакомиться с техническими характеристиками керамогранита можно самостоятельно в интернете или в магазине

Уникальные эксплуатационные качества керамогранитной плитки можно сгруппировать по следующим критериям:

  • Особая прочность к механическим повреждениям, устойчивость к ежедневной нагрузочной шлифуемости, как от оборудования, так и от любых движущихся объектов, незаурядная износоустойчивость;
  • Предел прочности на изгибе регламентируется ГОСТом;
  • Низкая способность к абсорбции воды, т.е. поглощение воды намного меньше, чем у натурального гранита;
  • Абсолютная невосприимчивость к действию агрессивных химических растворов;
  • Прекрасная адаптивность к резким перепадам температуры;
  • Устойчивость по отношению действия внешней среды на цветовую гамму и глубину рисунка;
  • Высокая устойчивость на изгиб;
  • Нескользящая поверхностью при намокании.

Особые технические характеристики керамогранитной плитки делают ее довольно востребованным строительным материалом для широкого спектра использования. Многоцветный керамогранит группируется по типу получения внешнего окраса. Гомогенный, технический, производится в соответствии со стандартами без какой-либо дополнительной обработки поверхности, шершавый, имеет однородную структуру, внешне похож на натуральный гранит или керамический камень, имеет увеличенную толщину и небольшой размер плитки, считается наиболее прочным.

В состав керамогранита входят только природные материалы, что определяет его экологичность.

Глазурованный – до обжига в печи на полуфабрикат наносится тонкий слой глазури, после процедуры запекания, глазурь впекается в поверхность плитки. Двойная засыпка или частично-окрашенный, когда в верхний слой примешаны окрашивающие пигменты, а нижний слой из исходного сырья. Окрашенный в массе – до вымешивания смеси, добавляются красящие пигменты, которые вмешиваются во всю массу плитки, после обжига плитка приобретает равномерный окрас по всей толщине.

Состав керамогранита

Керамогранит можно систематизировать по типам поверхности (из Вики). Матовая или натуральная, присуща техническому (гомогенному) керамограниту, получается на выходе после обжига без какой-либо дополнительной обработки. Шлифованная, обработанная специальными абразивными щетками с алмазным напылением, имеет красивый ненавязчивый глянец, приятный на ощупь. Полированная шлифуется алмазными дисками до зеркального вида, на ощупь очень гладкая, скользящая. Структурированная имитирует любой вид рельефной поверхности, например, дерево, кожу, любой натуральный камень и т.д. Сатинированная производится путем нанесения на готовые полуфабрикаты минеральных солей, после обжига получается легкий глянец. Лаппатированная или полуполированная, получается путем частичного срезания верхнего матового слоя на специальном оборудовании, образуется поверхность с чередованием гладкой и матовой структуры с ощущением объемности.

Производят также керамогранитную плитку с рустичными, антибактериальными, светящимися, противоскользящими поверхностями. Как говорится, на вкус и цвет, был бы любитель.

Для изготовления керамогранита, как правило, используется кварцевый песок, полевой шпат и каолиновая глина

Неполированный, технический керамогранит используется в промышленных учреждениях, складах, рельефный объемный керамогранит легко вписывается в любой интерьер помещения, полированный керамогранит применяется часто для облицовки фасада зданий. Легче перечислить, где не используется керамогранит. Уникальные свойства керамогранита формируются его составом и технологическим процессом и проверяются в процессе эксплуатации.

Для изготовления керамогранита, требуется следующий состав сырья:

  • Каолиновая глина тугоплавких сортов;
  • Чистый кварцевый песок;
  • Полевой шпат;
  • Натуральные красящие пигменты, как правило, окиси металлов.

Все составляющие сырья для производства керамогранитной плитки имеют природное происхождение. Технология проверки на химический состав, радионуклиды обязательно применяется к сырью керамогранита в соответствии с ГОСТом.

Правильная толщина керамогранитной плитки для пола

Находясь в любом месте, стоит просто оглянуться вокруг себя и, обязательно, взглядом натолкнешься на керамогранит. Керамогранитом выложены стены, пол, фасады, дорожки и т.д. Используют его и на мебели, вместо подоконников, столешниц. Керамогранит производится разных размеров, в том числе и толщины.

При выборе керамогранитной плитки для пола, настоятельно рекомендуется обращать внимание на толщину плитки.

От толщины выбирается схема укладки, учитывать при определении нагрузки на истираемость участка, высота, на которую есть возможность приподнять пол. Толщина керамогранитной плитки для пола варьируется от 3 мм до 30 мм и неразрывно связана с форматом плитки.

Выбирая керамогранитную плитку для отделки пола, специалисты рекомендуют обращать внимание на ее толщину

Востребованным размером выпускаемой плитки считается (мм):

  • 600х600;
  • 600х600х10;
  • 400х400х9;
  • 300х300х8;
  • 1200х300;
  • 450х450
  • 300х600.

Толстый керамогранит имеет высокое значение сопротивляемости на изгибе и большой срок службы. Чем толще плитка, тем она прочнее, тем не менее, толщину надо соотносить с необходимостью к механической нагрузке, чтобы не переплачивать за нее.

Для чего знать удельный вес керамогранита

Удельный вес керамогранита, еще один критерий, по которому можно определить качество плитки. Существует ГОСТ, которым руководствуются производители, и согласно которому удельный вес керамогранита должен быть в пределах 2400/м3. Исходя из удельного веса и произведя не сложный расчет, квадратный метр керамогранита должен весить в пределах 18,5-19 кг.

При расчете веса плитки нужно учитывать также ее плотность и пористость

На вес плитки влияет:

  • Плотность плитки;
  • Пористость плитки;
  • Процент водопоглощения.

Вес можно рассчитать путем умножения объема на его плотность. Применение значения удельного веса на практике поможет сделать вывод о качестве керамогранита.

Каково водопоглощение и плотность керамогранита

Водопоглащение напольного керамогранита регламентируется стандартами. Водопоглощение определяет способность керамогранитной плитки впитывать и удерживать в своих порах влагу. Чтобы определить процент водопоглащения, образец керамогранита подвергают манипуляциям.

Водопоглощение и плотность керамогранита должны соответствовать принятым стандартам

А именно:

  • Высушивают до состояния постоянного веса и взвешивают;
  • Помещают в горячую влажную среду;
  • Кипятят в течение 1 ч;
  • Взвешивают и находят процент изменения объема и веса.

Для керамогранита процент водопоглощения не должен превышать 0,05%. Этот коэффициент учитывается при использовании цементных растворов или клеевых основ при укладке керамогранитной плитки.

Что такое теплопроводность керамогранита

Теплопроводность керамогранита определяется его способностью передавать тепло от основания на поверхность плитки. Теплопроводность керамогранита зависит от следующих факторов – наличия пористости плитки, степени кристаллизации, состава. Теплопроводность необходимо учитывать при монтировании теплого пола или объектов на улице.

Если вы собрались устанавливать теплый пол, в таком случае необходимо учитывать теплопроводность керамогранитной плитки

Чтобы определить плотность керамогранита, необходимо для образца измерить длину, ширину, толщину, вычислить объем по формуле, взвесить, поделить массу на объем. Плотность позволяет рассчитать нагрузку на плитку. В некоторых случаях, это бывает необходимо.

Классификация керамогранитной плитки (видео)

Производители учитывают потребности покупателей и выпускают не только керамогранитную плитку, но и декоративные и отделочные дополнения в одном стиле с керамогранитной плиткой. Используя их при укладке плитки, получается законченный красивый вид. Все это делает керамогранитную плитку абсолютно универсальным материалом для облицовки объектов.

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 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *