Оптимизация составов жаростойких поробетонов по критерию удельной теплоёмкости
Скорость проникания тепла в материал футеровки и процесс его сохранения внутри печного пространства. Расчёт коэффициента теплопроницания жаростойких поробетонов в зависимости от средней плотности ячеистого материала, с учётом температурного фактора.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.02.2020 |
| Размер файла | 143,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оптимизация составов жаростойких поробетонов по критерию удельной теплоёмкости
Прошин А.П., д-р техн. наук, профессор, Береговой В.А. канд. техн. наук, доцент,
Береговой А.М. канд. техн. наук, профессор, Болтышева Т.А., аспирант, Саксонова Е.Н., аспирант
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Для многих строительных и специальных конструкций важнейшей характеристикой является удельная теплоёмкость. Используя её значение, эффективность футеровочных материалов можно оценить при помощи коэффициентов теплоусвоения [S, Вт/(м2С)] или теплопроницания [b, Дж/(м2Кс0,5)]
жаростойкий поробетон тепло футеровка
; ,
где z - период колебаний температуры воздушной среды; c - удельная теплоемкость; - коэффициент теплопроводности; m - средняя плотность материала.
Скорость проникания тепла в материал футеровки и процесс его сохранения внутри печного пространства оценивали с помощью коэффициента теплопроницания b, поскольку его определение, в отличие от коэффициента теплоусвоения материала, не связано со сложностью учета длительного периода колебаний теплового потока обжиговой печи (более 6 месяцев). Небольшое значение коэффициента теплопроницания свидетельствует о меньшей скорости проникания тепла в материал футеровки и соответственно о большем его сохранении внутри печного пространства.
Величину удельной теплоёмкости жаростойких поробетонов определяли экспериментальным и расчётным методами. Для расчёта значения теплоемкости поробетона представили подсистему материала межпоровых перегородок как конгломерат, образованный частичным спеканием природных алюмосиликатов и алюминатов кальция, а также охлаждением легкоплавких эвтектик стекловидной фазы. Исходя из этого предположения о типе микроструктуры твердой части поробетона, при расчёте величины Сmгл использовали методику, разработанную для стекол. По Вильнеру и Ильиной [1] теплоёмкость стекла в интервале температур от 15 до 100 рассчитывают по формуле, учитывающей аддитивное влияние отдельных окислов на теплоаккумулирующие свойства материала:
,
где i - содержание окисла, % по массе; сi - коэффициент теплоёмкости для данного окисла (табл. 1).
Таблица 1. Коэффициенты для расчёта удельной теплоёмкости
|
Окисел |
По Вильнеру и Ильиной |
|
|
КДж/(кгС) |
||
|
SiO2 |
0,71 |
|
|
Al2O3 |
0,82 |
|
|
CaO |
0,63 |
|
|
Na2O |
1,07 |
Изменение теплоёмкости разработанных жаростойких поробетонов при нагреве можно рассчитать по методу Шарпа:
С учётом химического состава алюмосиликатной горной породы, использованной в исследованиях (табл. 2), получены расчётные значения теплоёмкости, КДж/(кгС), отдельных минеральных составляющих материала межпоровых перегородок и составов (табл. 3) жаростойкого поробетона
Таблица 2
|
Химический состав |
|||||||
|
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
SO3 |
п.п.п |
|
|
61,75 |
10,48 |
10,6 |
3,84 |
1,2 |
следы |
5,0 |
для алюминатной составляющей
для муллитовой составляющей
Таблица 3. Значения теплоёмкости разработанных составов, рассчитанные по методике
|
№ П/П |
Состав |
Соотношение компонентов по массе |
Значение удельной теплоёмкости, КДж/(кгС) |
||
|
Расчетное |
Экспериментальное |
||||
|
1 |
ВГЦ |
1 |
0,720 |
0,77 |
|
|
2 |
ВГЦ:Глина |
3:1 |
0,699 |
0,76 |
|
|
3 |
ВГЦ:Глина |
2:1 |
0,690 |
0,73 |
|
|
4 |
ВГЦ:Глина |
1:1 |
0,672 |
0,72 |
Сравнение данных, приведенных в табл. 3, показывает близкое совпадение экспериментальных значений теплоемкости с их значениями, найденными по методу Вильнера и Ильиной, для исследованных составов. Это подтверждает возможность использования расчётной схемы теплоёмкости стекловидных материалов для разработанных муллитосодержащих жаростойких поробетонов. Абсолютное расхождение между данными, указанными в табл. 3 не превышает 10 %.
Оценку характера и величины изменения величины cm разработанных материалов при эксплуатации в конструкциях печи с температурой 200…1300 С определяли по расчётному методу Шарпа:
(1)
где , t - температура нагрева материала, С. Значения ai и c0,.i указаны в табл. 4.
Таблица 4
Коэффициенты для расчёта удельной теплоёмкости по методу Шарпа
|
Окисел |
Значения расчетных коэффициентов |
||||
|
ai103 |
C0,i |
||||
|
кал/(гС) |
КДж/(кгС) |
кал/(гС) |
КДж/(кгС) |
||
|
SiO2 |
0,468 |
1,96 |
0,166 |
0,695 |
|
|
Al2O3 |
0,453 |
1,87 |
0,177 |
0,741 |
|
|
MgO |
0,514 |
2,15 |
0,214 |
0,896 |
|
|
CaO |
0,410 |
1,72 |
0,171 |
0,716 |
|
|
Na2O |
0,829 |
3,47 |
0,223 |
0,934 |
Рис. 1. Расчётные значения удельной теплоёмкости разработанных поробетонов в зависимости от температуры нагрева при эксплуатации и от состава (по массе): 1 - ВГЦ; 2 - ВГЦ:Г=1:2; 3 - ВГЦ:Г=1:3; 4- ВГЦ:Г=1:10; 5- обожженная глина
Рис. 2. Расчётные значения удельной теплоёмкости разработанных материалов в зависимости от температуры нагрева при эксплуатации и от состава (по массе): 1 - ВГЦ; 2 - ВГЦ:Г=3:1; 3 - ВГЦ:Г=2:1; 4- ВГЦ:Г=1:1; 5 - обожженная глина
Используя полученные экспериментальные и расчётные данные, рассчитаем коэффициент теплопроницания разработанных ПБЖ в зависимости от средней плотности ячеистого материала [2], с учётом температурного фактора эта формула примет вид , где значение ct и t находятся по формулам (1) и (2).
(2)
Значения коэффициента теплопроницания bt разработанных материалов и существующих жаростойких легковесов приведены в табл. 5.
Таблица 5. Значения коэффициента теплопроницания bt разработанных поробетонов
|
Материал |
, кг/м3 |
Сm20, КДж/(кгС) |
20, Вт/(мС) |
bt, Дж/(м2Кс0,5) |
|||
|
20 |
600 |
900 |
|||||
|
Существующие: |
|||||||
|
мпсл 0,5 |
500 |
0,88 |
0,137 |
245,5 |
361,3 |
400 |
|
|
пшлб 0,5 |
500 |
0,82 |
0,121 |
222,3 |
320,3 |
356 |
|
|
Разработанный поробетон: |
|||||||
|
ПБЖ400 |
400 |
0,65 |
0,09 |
153 |
251 |
317 |
Сравнение данных, приведенных табл. 5, показывает, что по величине коэффициента теплопроницания разработанные поробетоны значительно эффективнее традиционно применяемых для теплоизоляции печей материалов типа «мпсл 0,5» и «пшлб 0,5» (например, для ПБЖ 400 при температуре эксплуатации 20 С величина bt меньше соответственно на 60 и 45,2 %).
Список литературы
1. Стекло. Справочник. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М. Стройиздат, 1973. - 487 с.
2. В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика (пер. с нем.). - М.: Техносфера, 2004. - 480 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методические указания к выполнению лабораторных работ. Определение средней плотности материала на образцах правильной геометрической формы. Расчет насыпной плотности песка, щебня, сыпучих материалов. Исследование водопоглощения, пористости материалов.
методичка [260,8 K], добавлен 13.02.2010Современная строительная техника. Качество жаростойких бетонов, правила их приемки. Приготовление бетонных смесей на портландцементе или глиноземистом цементе. Приготовление жаростойкого бетона. Изготовление сборных бетонных и железобетонных изделий.
курсовая работа [51,4 K], добавлен 25.07.2011Этапы развития технологии бетона. Классификация этого материала. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Специфика ячеистого аналога. Его структура и плотность, прочность. Порядок подбора состава и основные свойства газобетона. Схема кладки стен из него.
контрольная работа [809,9 K], добавлен 31.10.2014Определение водоцементного отношения, расхода воды, цемента, добавки, крупного и мелкого заполнителей, средней плотности свежеуложенного строительного материала и расчетного коэффициента его выхода с целью расчета начального состава тяжелого бетона.
контрольная работа [6,7 M], добавлен 06.02.2010Пеногипсобетон как строительный материал нового поколения, анализ основных достоинств: экологичность, пожаробезопасность, влагостойкость. Общая характеристика пенообразователя "GreenFroth". Общая характеристика пеногенератора непрерывного действия.
курсовая работа [88,1 K], добавлен 01.02.2014Изучение состава и свойств сырьевых материалов для производства газобетонных блоков из ячеистого бетона, способы их добычи. Описание технологии производства газобетонных блоков из ячеистого бетона автоклавного твердения, назначение и область применения.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 31.05.2014Характеристика полистиролбетона - композиционного строительного материала на основе портландцемента. Проектирование технологической схемы производства полистиролбетонных теплоизоляционных плит для стенового материала, эксплуатируемого в районах Севера.
курсовая работа [752,1 K], добавлен 22.04.2015Описание здания и строительных конструкций. Теплотехнический расчет наружных ограждений. Расчет нагревательных приборов. Определение потерь тепла помещениями и удельной отопительной характеристики здания. Расчет годовых расходов теплоты на отопление.
курсовая работа [221,0 K], добавлен 11.11.2013Понятие и характеристика стекла, история его открытия и современное использование в качестве отделочного материала. Происхождение данного термина. Основные промышленные виды стекла. Сферы и особенности применения этого материала, способы его матирования.
реферат [47,8 K], добавлен 23.01.2011Виды передачи тепла, особенности конвективного теплообмена в однородной среде и теплообмена излучением. Сущность теплопроводности, оптимизация тепловых потерь через ограждающие конструкции. Безопасность жизнедеятельности, рациональное пользование земель.
дипломная работа [873,7 K], добавлен 10.07.2017Характеристика ячеистого бетона, технологический процесс его производства, преимущества перед другими стройматериалами, область применения. Обоснование открытия предприятия, его конкурентоспособность, расходы на оборудование и капитальные вложения.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 21.10.2011Назначение роторных траншейных экскаваторов. Описание кинематической, гидравлической схем роторного траншеекопателя. Определение средней величины удельной работы копания, требуемой мощности экскаватора и выбор двигателя. Определение расчетных нагрузок.
курсовая работа [761,0 K], добавлен 19.04.2011Дизайн интерьеров, проектирование и организация внутреннего пространства помещений. Ситуативный анализ потребности потребителя, схемы преобразования (реконструкции) квартиры в интерьере, отделке и освещении с учётом современных строительных материалов.
контрольная работа [149,6 K], добавлен 08.08.2012Изучение правил и технологии окраски панелей. Обзор операции по окраске наружных и внутренних поверхностей различными видами красочных составов. Операции при окраске масляными, эмалевыми и синтетическими красками внутри помещений. Техника безопасности.
реферат [8,4 M], добавлен 03.09.2010ТЭО систем теплоснабжения. Оптимальная мощность центрального теплового пункта. Выбор оптимальной удельной потери давления в трубопроводах тепловой сети. ТЭО систем газоснабжения. Количество очередей строительства ГРС, мощности газорегуляторного пункта.
курсовая работа [204,3 K], добавлен 12.02.2008Проектирование систем отопления и вентиляции жилого четырёхэтажного дома. Анализ теплозащитных свойств ограждения, определяющихся его термическим сопротивлением. Определение удельной тепловой характеристики. Системы вентиляции и их конструирование.
курсовая работа [137,1 K], добавлен 31.01.2014Договор на строительство. Расчет сметных показателей на производство строительно–монтажных работ. Оценка экономического эффекта от мероприятий по снижению себестоимости работ. Распределение сдельного приработка с учётом коэффициента трудового участия.
курсовая работа [108,7 K], добавлен 25.02.2012История возникновения и развития систем отопления человеческого жилища. Основные методы сохранения тепла в квартире в холодное время года. Преимущества использования пластиковых окон по сравнению с деревянными. Утепление входных дверей и наружных стен.
реферат [824,4 K], добавлен 06.01.2015Характеристика щебня и гравия как строительного сырья. Определение водопоглощения крупного заполнителя, средней плотности, теплопроводности и морозостойкости его зерен. Расчет параметров валковых и молотковых дробилок и горения газа для фракции 10-20.
курсовая работа [926,6 K], добавлен 31.05.2013Выбор материала, инструментов и приспособлений для изготовления макета деревенской усадьбы. Этапы ее проектирования с учётом эстетических требований. Технологическая карта на изготовление цилиндрических брусков и сборочный чертеж макета усадьбы.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 19.09.2012
