Пеностекло что это: Пеностекло. Основные характеристики. Cleandex

Пеностекло | это… Что такое Пеностекло?

Пеностекло(вспененное стекло, ячеистое стекло) — теплоизоляционный материал, представляющий собой вспененную стекломассу. Для изготовления пеностекла используется способность силикатных стёкол размягчаться и (в случае наличия газообразователя) пениться при температурах около 1000°С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает существенную механическую прочность.

Содержание 1 История 2 Производство пеностекла 3 Характеристики 4 Преимущества 5 Применение 6 Особенности производства 7 Примечания 8 Ссылки

История

Считается, что пеностекло было изобретено в 1930-х годах советским академиком А. И. Китайгородским и в США — в начале 1940-х фирмой Corning Glass Work. Вначале предполагалось применять пеностекло в качестве плавающего материала. Но вскоре выяснилось, что оно дополнительно обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, легко подвергается механической обработке и склеиванию. Впервые бетонные плиты с теплоизоляционной прослойкой из пеностекла были применены в 1946 г . при строительстве одного из зданий в Канаде. Этот опыт оказался настолько удачным, что материал сразу же получил всеобщее признание как долговечная изоляция для кровли, перегородок, стен и полов для всех видов построек. Но в СССР широкого распространения оно не получило из-за высокой себестоимости и не отработанной технологии производства этого уникального теплоизоляционного материала. Так в 70-х годах пеностекло производилось в СССР на нескольких заводах, но ни на одном из них не выпускалась продукция, способная конкурировать с европейской и американской. Высокая энергоёмкость и большой процент брака неизбежно привели к сворачиванию производства пеностекла на всех заводах, кроме «Гомельстекло»(Беларусь), где и сейчас производят пеностекло в промышленных объемах.

Производство пеностекла

В настоящее время основной технологией производства пеностекла является т. н. «порошковая»: тонкоизмельчённое силикатное стекло (частицы 2 — 10 мкм) смешивается с газообразователем (обычно — углеродом), получившаяся однородная механическая смесь (шихта) в формах, либо на конвейерной ленте поступает в специальную туннельную печь. В результате нагрева до 800—900°С частицы стекла размягчаются до вязко-жидкого состояния, а углерод окисляется с образованием газообразных СО2 и СО, которые и вспенивают стекломассу. Механизм реакции газо- и пенообразования достаточно сложен и не ограничивается только реакцией окисления углерода кислородом воздуха, более важную роль играют окислительно-восстановительные процессы взаимодействия углерода с компонентами размягчённого стекла. Применяют с этой целью отходы обычного стекла или легко спекающиеся горные породы с повышенным содержанием щелочей — трахит, сиенит, нефелин, обсидиан, вулканический туф. В качестве газообразователей применяют каменноугольный кокс, антрацит, известняк, мрамор. Углеродсодержащие газообразователи создают в пеностекле замкнутые поры, а карбонаты -сообщающиеся.^[1] Не следует путать пеностекло с продуктами вспенивания водных растворов растворимого стекла. Вспенивание т. н. «жидкого стекла» происходит при температурах около 100—200°С в результате бурного удаления воды из становящегося вязким раствора. Продукт вспенивания растворимого стекла абсолютно не стоек к действию даже холодной воды, в отличие от пеностекла, химическая стойкость которого сопоставима с исходным листовым или тарным стеклом.

Характеристики

Пеностекло выпускают в форме блоков и гранул. Плотность пеностекла — 120-200 кг/м. куб. Сорбционная влажность пеностекла — 0,2-0,5%, при ф=97% Теплопроводность пеностекла — 0,04-0,08 Вт/(м·К)(при +10°С) Паропроницаемость пеностекла — 0-0,005 мг/(м.ч.Па) Предел прочности на сжатие — 0,7-4 МПа Предел прочности на изгиб — 0,4-0,6 МПа Температура начала деформации пеностекла — 450°С Водопоглощение пеностекла 0-5 % от объёма. Шумопоглощение: до 56 Дб Эффективный диапазон температур: от −200°С до +500°С.^[2]

Преимущества

Наряду с отличными теплоизоляционными свойствами и полной экологической и гигиенической безопасностью, пеностекло имеет высокую прочность, безусадочность, низкую плотность, долговечность, высокую морозостойкость и негорючесть, удобство обработки и простота монтажа, способность сохранять эти показатели на протяжении длительного времени постоянными. Материал стоек ко всем обычно применяемым кислотам и их парам, не подвержен поражению бактериями и грибами, непроходим для грызунов, не поддерживает горения, не выделяет дыма и токсичных веществ. Подобного сочетания свойств нет ни у одного из известных теплоизоляционных материалов.

Применение

Пеностекло используется главным образом в качестве универсального теплоизолятора: в строительном комплексе; жилищно-коммунальном комплексе; в сельском хозяйстве; энергетике; машиностроении; химической и нефтехимической отраслях; пищевом; бумажном; фармацевтическом и других производствах.

Особенности производства

Производство качественного блочного (плитного) пеностекла (а тем более фасонных изделий из него) справедливо считается весьма технически непростой задачей. Причиной тому является сложность физико-химических процессов непосредственно при вспенивании, а также строгие требования к процессам фиксации и охлаждения (отжига) готовой пены. Так, например, фиксация усложняется тем, что стеклу не свойственно резкое твердение при охлаждении (подобно кристаллизации при переходе воды в лёд), а фиксация пеностекла может сопровождаться такими «мешающими» процессами, как экзотермические реакции в стеклянном расплаве, спонтанная кристаллизация (девитрификация) стекломассы, существенная неоднородность температурного поля в вспеннном массиве и т. п. Правильно охладить вспененный блок также непросто — материал обладает крайне низким коэффициентом теплопроводности при известной хрупкости тонких стеклянных ячеек пены. В результате отжиг растягивается на 10 — 15 часов и накладывает существенные ограничения на высоту (толщину) отжигаемых блоков (допустимая скорость охлаждения обратно пропорциональна квадрату толщины). Существенно менее сложным является производство гранулированного пеностекла, массовое производство которого менее требовательно к составу стекла и совершенству теплотехнических агрегатов. Гранулированное пеностекло несколько уступает в теплотехнической эффективности блочному, однако, обладая существенно меньшей ценой, пользуется определённым спросом при производстве лёгких бетонов, выполнении теплоизоляционных засыпок и изготовлении геометрически сложных изделий, включая звукоизоляцию.

Примечания

1. ↑ Демидович Б. К. Пеностекло. — Минск: Наука и техника., 1975. — 248 с.
2. ↑ Характеристики согласно СТБ 1322-2002

Ссылки

Основные свойства пеностекла

Структура и химический состав. Пеностекло «Пеноситал» представляет собой вспененное при температуре 750 – 850 °C стекло. Оно состоит из газонаполненных ячеек разделенных тончайшими перегородками. Эти перегородки, в отличие от пено и газобетонов не рыхлые и пористые, а сплошные, гладкие и оплавленные.

По химическому составу пеностекло соответствует обычному стеклу.

Экологическая безопасность. По химическому составу соответствует обычному оплавленному стеклу, является на 100% неорганическим материалом, не содержит и не выделяет никаких опасных веществ. Производится из бутылочного стеклобоя при температуре более 800 °С и не подвергается никакой дополнительной химической обработке. В отличие от минераловатных изделий не является источником ни канцерогенных волокон ни паров токсичных органических связующих соединений.

Высокие теплоизоляционные свойства. Для наиболее распространенных видов пеностекла «Пеноситал» с плотностью 120-200 кг/м

3, показатель теплопроводности колеблется в пределах 0.05 – 0.07 Вт/(м °C ).

Высокая прочность. Пеностекло «Пеноситал» обладают уникальным для минеральных пористых материалов соотношением прочность – плотность. Ни один минеральный пористый материал не обладает столь высокой прочностью на сжатие (0. 5 – 1.5 МПа без каких-либо деформаций!) при столь низкой плотности (120 – 200 кг/м³.

Пожаробезопасность и стойкость к высоким температурам. Пеностекло «Пеноситал» как чисто минеральный неорганический материал является абсолютно не горючим. По ГОСТ 30244-94 относится к группе негорючих материалов. Гарантированный температурный диапазон эксплуатации пеностекла от -200 до +500 °C. Пеностекло начинает разрушаться при температуре размягчения 600-800 °C. Предел огнестойкости по ГОСТ 30247.0-94 составляет 30 минут при толщине 40 мм и 60 минут при 100 мм.

Высокие звукоизоляционные свойства. Пористая структура пеностекла «Пеноситал» обеспечивает отличные звукоизоляционные свойства.

Водостойкость. Пеностекло «Пеноситал» изготавливаются из стекол высоких гидролитических классов, поэтому даже, несмотря на столь сильно развитую поверхность, коэффициент размягчения пеностекла находится на уровне не ниже 0.95 (практически гранит).

Морозостойкость. Не менее F50. Потеря прочности при 50 циклах заморозки-разморозки даже у паропроницаемого пеностекла «Пеноситал» составляет менее 3%, что ниже 5% установленных ГОСТом для бетона и в 8 раз ниже 25% установленных ГОСТом для кирпича.

Химическая стойкость. Пеностекло «Пеноситал» стойко к агрессивным средам. Пеностекло растворяется только плавиковой кислотой и концентрированными растворами щелочей. В остальных случаях ИНЕРТНО!

Биологическая и бактериологическая стойкость. Пеностекло «Пеноситал», будучи полученным при температурах порядка 750 – 850 °C, является стерильным. Вследствие полного отсутствия органики, оно не содержит питательной среды для флоры и фауны, включая микроорганизмы. Непроницаемость, либо крайне низкая проницаемость пеностекла для жидкостей и, в первую очередь, для водных растворов препятствует заражению пеностекла микроорганизмами, спорами и бактериями.

Стабильность физических свойств. Пеностекло «Пеноситал» сохраняет стабильность физических параметров во всем диапазоне температур применения, а также в различных жестких условиях эксплуатации (например, повышенная влажность, обводненность, температурные колебания и пр.

)

Низкие линейные расширения. Коэффициент температурного расширения пеностекла в 7-8 раз ниже по сравнению с широко применяемыми полимерными утеплителями. Это особенно важно для российских климатических условий, при которых перепад температур зима-лето может превышать 60-70 градусов, что приводит к значительным деформационным изменениям зазоров между плитами полимерных утеплителей в стенах и кровле. Аналогичным образом полимерные наполнители ведут себя и в легких стеновых блоках.

Долговечность. Как правило, для пеностекла заявляется срок службы от 50 – 100 лет или «на весь срок службы строения». Дома построенные из блоков пемзы, ближайшего природного аналога пеностекла стоят сотни и, даже, тысячи лет. Первое здание, в котором использовано пеностекло, было построено в 1942 году. С тех пор прошло 72 года! Проверочные вскрытия показывают, как неизменность самого материала, так и постоянство коэффициента теплопроводности.

Простота монтажа. Пеностекло «Пеноситал» может крепиться с помощью любых вяжущих и клеев, в том числе обычного цементного раствора из-за отсутствия ASR взаимодействия. Легко обрабатывается – пилится и сверлится.

Возможность многократного повторного использования.

Модификация. Направленный синтез позволяет изготавливать пеностекло различных видов и типов как по структуре, так и по составу: гранулированное, плитное, блочное, паронепроницаемое, паропроницаемое, звукоизоляционное, специальное (например с защитой от радиационного излучения) и так далее.

Что такое пеностекло? | Использование | Свойства

Стекло считается одним из старейших синтетических материалов и представляет собой тонкое достижение человеческой цивилизации. Стекло использовалось в качестве строительного материала с древних времен. Из-за быстрого развития стекольной промышленности в последнее время стекло стало самым универсальным строительным материалом в наше время. Первый стеклянный предмет, созданный человеком много веков назад, был сделан из натурального стекла, такого как обсидиан и горный хрусталь. Производство стекла восходит к доисторическим временам на Дальнем Востоке, в Индии и Египте. Хотя его точное место и дата происхождения неизвестны, однако считается, что древние индусы были хорошо развиты и знали способ изготовления стекла задолго до христианской эры.

Время шло, и развитие происходило в различных сферах. Таким образом, с помощью инновационных технологий, разработанных в производстве стекла, сегодня оно достигло стадии, когда можно производить стекло различного качества, отвечающее требованиям различных отраслей промышленности. Итак, речь пойдет о пеностекле. Пеностекло также известно как пеностекло.

Что такое пеностекло?

Пеностекло (FG) представляет собой пористый стеклянный материал, состоящий из таких материалов, как отходы стекла и различные минеральные отходы.

Пеностекло (пеностекло) представляет собой пеностеклянный материал, который получают в результате реакции между стеклом и углеродом при высоких температурах. Пеностекло имеет ячеистую структуру. Он непроницаемый, жесткий и хорошо изолирует. Теплопроводность пеностекла низкая, поэтому оно обладает лучшей изоляционной способностью. Следовательно, его можно использовать в качестве теплоизолятора. Поскольку пеностекло полностью изготовлено из неорганических материалов, оно негорюче. Кроме того, пеностекло обладает высокой прочностью на сжатие, что делает его пригодным для утепления плоских крыш, покрытых битумом или другими тяжелыми веществами. Однако пеностекло не подходит для утепления деревянного пола, так как обладает высокой водонепроницаемостью.

Пеностекло изготавливается в виде прямоугольных блоков. Тонкоизмельченное стекло и уголь тщательно смешивают, а затем смесь оставляют в печи для расплавления. В момент плавления смесь расширяется и образует массу черной пены. Полученный стеклянный материал содержит более 350 миллионов ячеек инертного воздуха на м ³ . Ячеистое стекло плавает на воде. Эту массу стекла можно резать, как дерево. Он жесткий, пожаробезопасный и отличный теплоизолятор. Его можно использовать в качестве заменителя пробки в системах кондиционирования воздуха и холодильных установках.

Стекло и стеклоблоки

Применение и преимущества стекла

Свойства пеностекла

Стекло и стеклоблоки

Характеристики и свойства стекла как строительного материала

Стекло

Химический состав пенопласта и стеклоблоки

Различные типы стекла в зависимости от основных составляющих

Размер и толщина пеностекла

Его толщина варьируется от 30 мм до 150 мм.

Использование пеностекла

• Используется в холодильной и кондиционирующей промышленности в качестве заменителя пробки.
• Используется в напольных покрытиях.
• Используется в качестве замены раздела.
• Используется как Corning.
• Пеностекло хорошо подходит в качестве жесткого изоляционного материала для стен, крыш и проезжих частей (полов или плоских крыш), где другие материалы сжимаются, что обычно приводит к неровной поверхности, что приводит к потере изоляционных свойств. Он также действует как барьер для изменений температуры или для предотвращения прохождения жидкостей или газов.

Стекло и стеклоблоки

Лучшее применение стеклопакетов

Давайте рассмотрим преимущества и недостатки, связанные с пеностеклом:

Преимущества пеностекла 2 Пенопласт водонепроницаем.

Влагостойкий, поэтому не набухает. Плиты и плиты пеностекла абсолютно влагонепроницаемы, не впитывают воду ни в жидком виде, ни через внутренние диффузионные потоки. Следовательно, значение изоляции сохраняется в течение всего срока службы здания.

02. Пеностекло устойчиво к вредителям

Не гниет. Он устойчив к вредителям, так как состоит из неорганических материалов, которые не поддерживают рост растений или грибков. Это лучший вариант в условиях, когда изоляция находится за фасадом или соприкасается с землей. Если вы думаете, чтобы продолжить это, будет меньше шансов повреждения из-за вредителей.

03. Повышенная прочность на сжатие

Не сжимается даже при длительных нагрузках благодаря геометрии ячеек без деформации. Его можно без риска использовать в качестве несущей теплоизоляции. Он может выдерживать нагрузки, которые сдавливают большинство других изоляционных материалов. В правильно спроектированной системе трубопроводов, например, в системе распределения подземных вод, в системе транспортировки сжиженного природного газа, пара и охлажденной воды, в коммерческих и воздуховодных трубопроводах и т. д., изоляция устраняет необходимость в специальной обработке трубных опор. Высокая прочность на сжатие делает его особенно подходящим для зеленых крыш, кровельных настилов и парковочных площадок.

04. Пеностекло негорючее

Негорючее, т.е. огнеупорное. Он классифицируется как негорючий материал в соответствии с европейскими стандартами EN 13501: A1. Не горит под воздействием высоких температур. Диапазон рабочих температур пеностекла от -273°С до 200°С. Если дом загорится, изолятор предотвратит распространение пламени. Система изоляции из пеностекла прошла испытания на предотвращение распространения огня через проходы в стене. В зависимости от толщины и используемого материала обеспечивает огнестойкость в проходах противопожарных стен до двух часов для труб диаметром до 600 мм в соответствии с DIN4102-11.

05. Пеностекло паронепроницаемое

Пеностекло паронепроницаемое, поскольку состоит из герметичных стеклянных ячеек. Он не может пропитаться и уже содержит пароизоляцию. Поскольку он совершенно непроницаем для влаги (пара и воды), он не поддерживает рост плесени, блокирует радон и не пропускает термитов и грызунов на стену.

06. Пеностекло сохраняет свои размеры

Ячеистое стекло сохраняет свои размеры, поскольку стекло не дает усадки и не набухает. Имеет низкий коэффициент расширения. При использовании в кровельной системе размеростойкое пеностекло защищает прилегающую гидроизоляцию. В конечном итоге это поддерживает и увеличивает срок службы всей кровельной системы.

07. Пеностекло кислотоупорное

Пеностекло устойчиво к органическим растворителям и кислотам. Стена или крыша самоделки из такого теплоизоляционного материала не будет повреждена агрессивной атмосферной средой.

08. С пеностеклом легко работать

С пористым стеклом легко обращаться или работать, поскольку оно состоит из тонкостенных стеклянных ячеек, которые можно легко разрезать с помощью простых инструментов, таких как пильный диск или ручная пила. Однако при работе с пеностеклом нужно быть очень осторожным, так как оно может повредить руку или глаза. Поэтому рекомендуется надевать защитную одежду во время работы с ним. Используя пеностекло, вы можете утеплить дом снаружи с меньшими усилиями.

09. Пеностекло экологично

Пеностекло производится с использованием не менее 60% переработанного стекла. Он также не содержит вредных для окружающей среды антипиренов и газовых пропеллентов. После использования пеностекла в качестве теплоизоляции его можно повторно использовать в качестве наполнителя в ландшафтных или теплоизоляционных гранулятах. Это экологически разумная переработка путем повторного использования.

Стекло и стеклоблоки

Преимущества и недостатки стекла как строительного материала!

Недостатки пеностекла

01. Изоляция из пеностекла или пеностекла хрупкая и хрупкая.

02. Подвержен вибрационному повреждению.

03. Стоимость этого утеплителя высока по сравнению с другими утеплителями с аналогичными изоляционными свойствами.

04. Стоимость установки выше из-за хрупкости материала.

Производство пеностекла

• Пеностекло в виде прямоугольных блоков.
• Производится с использованием процесса, который улавливает пузырьки газа в стекле, создавая вспененный материал с губчатой ​​консистенцией.

Этапы подготовки пеностекла

• Сначала убедитесь, что переработанный материал стекла очищен, а затем измельчен с помощью промышленной стеклодробилки.
• Достаточное количество стекла используется для заполнения стекловаренной печи до предела, что позволяет сократить время и затраты.
• Для достижения наилучших результатов используется стекло, имеющее аналогичный коэффициент расширения, т. е. температуры, при которых стекло плавится и повторно затвердевает.
• Дробленое стекло смешивают с порошкообразным стеклобоем, который придает стеклу прочность с углеродсодержащим материалом, таким как угольный порошок.
• Таким образом, углерод вступает в реакцию со стеклом с образованием двуокиси углерода, которая образует консистенцию пены с объемом примерно в 15 раз больше, чем у исходного дробленого стекла.
• Дробленая стекольная смесь укладывается в термостойкие печные формы с антипригарным составом.
• Формы загружаются на рольганг высокотемпературной туннельной печи.
• Стекло нагревается от 1000 до 1300 градусов Цельсия.
• Затем медленно охлаждают или отжигают.
• Газы позволяют стеклу расширяться при нагревании, а затем стабилизироваться при охлаждении.

Стекло и стеклянные блоки

Сырье, используемое в процессе производства стекла

Заключение

непроницаема для влаги и стабильна по размерам, но имеет более низкое значение теплового сопротивления, чем пенопластовые изоляционные материалы, которые легко воспламеняются и должны быть защищены тепловым барьером при использовании на внутренних поверхностях здания.

На протяжении более семидесяти лет технология производства пеностекла зарекомендовала себя как действенный метод как для получения продуктов, обладающих уникальным сочетанием свойств (с особым акцентом на высокую изоляционную способность, очень низкую плотность, отличную огнестойкость, водонепроницаемость, высокую прочность на сжатие и стабильность размеров) и для переработки растущего количества стеклянных отходов. Пеностеклянные пенопласты являются современными строительными материалами, которые на сегодняшний день составляют достойную конкуренцию другим традиционным материалам для теплоизоляции. Постоянно снижающаяся цена вследствие совершенствования технологических процессов и растущего использования отходов в качестве сырья, а также преимущества, связанные с энергосбережением за счет лучшей изоляционной способности, безусловно, расширят возможности применения этого материала в ближайшем будущем.

Помимо этой статьи о пеностекле, мы также написали статьи о различных стеклах, доступных на рынке. Пожалуйста, проверьте этот список,

Стекло и стеклянные блоки

5 различных типов флоат-стекла, которые широко используются в вашем доме!

Стекло и стеклянные блоки

Закаленное стекло: узнайте свойства и области применения!

Стекло и стеклянные блоки

Узорчатое стекло: архитектурное стекло с текстурой!

Стекло и стеклянные блоки

Флоат-стекло: все, что вам нужно знать!

Стекло и стеклянные блоки

Армированное стекло: все, что вам нужно знать!

Стекло и стеклянные блоки

Тонированное стекло: добавьте цвета в свой дом!

Стекло и стеклянные блоки

Что такое низкоэмиссионное стекло: узнайте перед покупкой!

Что такое пеностекло — пеностекло

2019-06-04 2019-05-22 by Nick Connor и углерод при высоких температурах. Пеностекло имеет ячеистую структуру. Теплотехника

Пеностекло – Ячеистое стекло

Ячеистое стекло ( пеностекло ) представляет собой пеностеклянный материал, который образуется в результате реакции между стеклом и углеродом при высоких температурах. Пеностекло имеет ячеистую структуру и является водонепроницаемым. Обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, поэтому может использоваться в качестве теплоизоляции. Его высокая непроницаемость делает его идеальным в качестве барьера против влажности почвы. Поскольку пеностекло полностью изготовлено из неорганических материалов, оно негорюче. Пеностекло обладает также высокой прочностью на сжатие, что делает материал очень подходящим для изоляции плоских крыш, покрытых битумом или другими тяжелыми веществами. С другой стороны, пеностекло не подходит для утепления деревянного пола из-за его высокой водонепроницаемости.

 

Классификация изоляционных материалов

Для изоляционных материалов можно определить три общие категории. Эти категории основаны на химическом составе основного материала, из которого производится изоляционный материал.

Далее дается краткое описание этих типов изоляционных материалов.

Неорганические изоляционные материалы

Как можно увидеть на рисунке, неорганические материалы можно классифицировать соответствующим образом:

• • Стеклянная шерсть
  • Скальная шерсть
• Клеточные материалы
  • CLOOS
• Клеточные материалы
  • 95050950
  • Cell Material стекло

Органические изоляционные материалы

Все органические изоляционные материалы, рассматриваемые в этом разделе, получены из нефтехимического или возобновляемого сырья (на биологической основе). Почти все нефтехимические изоляционные материалы представляют собой полимеры. Как видно из рисунка, все нефтехимические изоляционные материалы являются ячеистыми. Материал является ячеистым, когда структура материала состоит из пор или ячеек. С другой стороны, многие растения содержат волокна для прочности, поэтому почти все изоляционные материалы на биологической основе являются волокнистыми (за исключением вспененной пробки, которая является ячеистой).

Органические изоляционные материалы могут быть классифицированы соответственно:

• нефтехимические материалы (производство масла/уголь)
  • Расширенный полистирол (EPS)
  • Эк экстрадированный полистирол (XPS)
  • Polyurethane (PUR)
  • FenoLIS FOAM5050
  • Polyurethane (PUR)
  • PhenoL FOALIS
  • . PIR)
• Возобновляемые материалы (растительного/животного происхождения)
  • Целлюлоза
  • Пробка
  • Древесное волокно
  • Конопляное волокно
  • Льняная шерсть
  • Sheeps Wool
  • Изоляция хлопка

Другие изоляционные материалы

• Клеточное стекло
• Airgel
• Вакуумные панели

Термопроизводство в Foam

Термопроизводство в Foam

. ватт), передаваемой через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем больше способность материала сопротивляться передаче тепла и, следовательно, выше эффективность изоляции. Типичные значения теплопроводности для пеностекла составляют от 0,038 до 0,055 Вт/м∙K .

Теплоизоляция в основном основана на очень низкой теплопроводности газов. Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пенообразной структуре). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главная польза в отсутствии конвекции. Поэтому многие изоляционные материалы (например, пеностекло ) функционируют просто за счет наличия большого количества заполненных газом карманов , которые предотвращают крупномасштабную конвекцию .

Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Пример – пеностекло

Основным источником потерь тепла из дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м х 10 м (А = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L

1 ) и выполнена из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,0 Вт/м·К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи помещения составляет 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.).

1. Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
2. Теперь предположим теплоизоляцию на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из пеностекла толщиной 10 см (L ₂ ) с теплопроводностью k ₂ = 0,04 Вт/м·К и рассчитайте тепловой поток (
   потери тепла ) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции. С этими составными системами часто удобно работать с общий коэффициент теплопередачи, известный как U-фактор . Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

1. голая стена

В предположении одномерного теплообмена через плоскую стенку и без учета излучения общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 1/30) = 3,53 Вт/м

2 K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом:

q = 3,53 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 105,9 Вт/м стена будет:

q _потери = q . A = 105,9 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 3177W

2. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную передачу тепла через плоскую композитную стену, отсутствие теплового контактного сопротивления и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как :

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 0,1/0,040 + 1/30) = 0,359 Вт/м ² K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом:

q = 0,359 [Вт/м ² К] x 30 [К] = 10,78 Вт/м

2

Общие потери тепла через эту стену будут:

q _потеря = q . A = 10,78 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 323 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Следует добавить, что добавление очередного слоя теплоизолятора не приводит к такой большой экономии. Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитные стены . Скорость устойчивого теплообмена между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

 

Ссылки:

Теплопередача:

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепломассообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
3. Министерство энергетики США, термодинамика, теплопередача и поток жидкости. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 из 3. Май 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд. , Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. WSC Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. 19 января.93.
9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

1. К.

   No related posts.