Коэффициент термического расширения

Лазерная нанокерамика — Эта статья предлагается к удалению. Пояснение причин и соответствующее обсуждение вы можете найти на странице Википедия:К удалению/17 октября 2012. Пока процесс обсужден … Википедия

Магниевые сплавы — сплавы на основе магния. Наиболее прочные, в том числе и наиболее жаропрочные, М. с. разработаны на основе систем магний металл с ограниченной растворимостью в твёрдом магнии. Вследствие высокой химической активности магния выбор металлов … Большая советская энциклопедия

глазурь — и; ж. [нем. Glasur от Glas стекло]. 1. Стекловидное покрытие на керамических изделиях, закреплённое обжигом. Покрывать кувшины глазурью. 2. Застывший сахарный сироп. Орехи в глазури. // Слой густого сладкого сиропа (из сахара, шоколада и т.п.), в … Энциклопедический словарь

Кирпич — У этого термина существуют и другие значения, см. Кирпич (значения) … Википедия

Онлайн расчет температурного линейного расширения материалов, металлов, камней, пластиков

Если данный калькулятор был для Вас полезным, пожалуйста нажмите на одну или несколько социальных кнопочек. Благодарим за Ваш большой вклад в поддержку нашего проекта. Желаем Вам крепкого здоровья, счастья, успехов в профессиональной деятельности и дальнейшего процветания Вашего бизнеса. Огромное спасибо.

Больше интересного

В этой статье описывается характеристики разновидностей красок.

Почему растворы одной и той же консистенции и даже казалось бы из одного и того же материала могут быть «жесткими» или очень даже пластичными то есть «мягкими».

Немного о интерьере и о значении мебели в Вашем доме.

Расчет температурного линейного расширения

Так же, как и здание после строительства может дать «усадку», некоторые материалы, напротив, со временем увеличиваются или удлиняются. Это явление в физике называется тепловым расширением, потому что возникает оно по мере того, как на твердое тело воздействует высокая температура. Оно становится причиной увеличения площади, поэтому фактор расширения необходимо принимать во внимание при строительстве автомагистралей и зданий.

К примеру, при возведении дома с железобетонными элементами в климатических условиях, близким к тропическим или южным, строители могут не учесть вероятность линейного расширения. Впоследствии увеличенные металлические конструкции могут привести к повреждению других механизмов и преждевременному разрушению всей конструкции.

Подобный пример можно привести и при строительстве железнодорожных рельс. Нагреваясь под прямыми лучами солнечного света, молекулы металла расширяются и удлиняются. В холодное время года рельсы напротив, укорачиваются. Хотя это сложно заметить невооруженным взглядом, с целью безопасности нужно учитывать это при строительстве с применением не только металла, но и камня, даже пластика.

Как определить температурное линейное расширение

Чтобы избежать негативных последствий расширения материалов, используются специальные термометры. Они чувствительны к малейшим изменениям температуры. Но лучше предусмотреть возможные изменения и перестраховаться еще на стадии планирования производства. Для этого разработан онлайн-калькулятор, который моментально демонстрирует:

• коэффициент линейного теплового расширения;
• удлинение по осям Х, Y и Z;
• величину, на которую удлиняется материал при заданной температуре.

Все, что нужно сделать для этого – выбрать из выпадающего списка нужный материал, выбрать его параметры: толщину, дину и ширину. Если нужно конкретно узнать его состояние при той или иной температуре, можете выбрать и эту функцию на сайте. Отметим, расчеты проводятся относительно начальной температуры материала 0°C. Ответы выдаются на анализе коэффициентов линейного теплового расширения, и расчетам, которые уже проведены и запрограммированы на сайте. Система реагирует на изменения и самостоятельно выполняет подсчет.

Какие материалы чаще всего подвергаются расширению

Прежде всего, это – металлы: алюминий, купрум, медь. Среди камней можно отметить гранит базальт, кварцит и даже кирпич. Аналогично на высокие температуры реагируют дерево, сложные штукатурки и стекло. Из вышеперечисленных материалов наименьший коэффициент теплового расширения имеют:

• клинкерный и стеновой кирпич;
• дерево;
• штукатурка;
• базальт;
• стеновой кирпич.

Для сравнения, наибольший показатель – у алюминия, стали и меди. К примеру, КТЛР алюминия составляет 24•10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали. Поэтому монтаж трубопровода невозможен без предварительных расчетов, особенно если планируется использовать алюминиевые трубы для горячего водоснабжения или отопления. Изменение длины трубопровода при перепадах температуры определяется по формуле

• а – КТЛР материала, из которого изготовлена труба или другое изделие;
• tmax – наибольшая температура, которой достигает теплоноситель;
• tс — температура окружающей среды на момент установки конструкции;
• l — длина трубопровода.

Также есть специально составленные таблицы значений среднего температурного коэффициента линейного расширения различных материалов. Но прибегать к ним и сложным расчетам не обязательно, если под рукой есть интернет и безошибочное решение можно получить с помощью калькулятора за считанные минуты.

Футеровка печи

Футеровка печи это защитная облицовка внутренней поверхности топливника служащая для предохранения стенок и свода от действия высоких температур.

Футеровка печи выполняется из огнеупорных кирпичей или плиток, которые укладываются на ребро вдоль стены топливника. При топке печи углями происходит сильный нагрев стенок печи, в самой нижней части. От чрезмерного нагрева стенок, печь разрушается, так как обыкновенный глиняный кирпич не способен долго противостоять высоким температурам.

Поэтому для защиты от разрушения печей в области топливника от чрезмерного прогрева применяется футеровка печи. У огнеупорного кирпича коэффициент теплового расширения отличается от простого глиняного кирпича. Поэтому они вместе не укладываются и не перевязываются.Кладка из огнеупорного кирпича должна состыковаться с обычной кладкой одним ровным вертикальным швом.

Между стенками топливника и огнеупорной кирпичной футеровки должен быть минимальный зазор в 5 мм для температурного расширения. Для футеровки печей чаще всего используют шамотный материал в виде раствора или кирпича. Высокие огнеупорные свойства шамота позволяют ему легко справляться с высокими температурами до 1300°С.

Такие высокие огнеупорные свойства позволяют использовать для растопки печей даже самое калорийное топливо например, уголь. По мимо шамотных материалов для футеровки печей используются широко и муллитовые смеси, способные выдерживать очень высокие температуры до 1600 °С. Для футеровки топливников печей используют как правило специально изготовленные из муллитовых волокон теплоизоляционные маты или растворы.

Муллит часто добавляют в состав шамотных растворов из которых изготавливают шамотные огнеупорные кирпичи или используются как штукатурный раствор для защитной футеровки топливников печей выложенные из огнеупорной глины. Эти способы футеровки наиболее часто используются в бытовых печах, так как они довольно доступны по цене, то есть являются не дорогими.

Для ремонта старых топливников печей промышленность выпускает специальные огнестойкие мастики, обмазки и разные клеи. Они содержат в своем составе шамотные микроскопические волокна и специальные связующие добавки улучшающие их огнестойкие свойства. Их используют в топливниках печей в основном для заделки трещин или как защитный штукатурный слой от воздействия высоких температур.

Кроме обмазок, огнеупорных кирпичей и шамотных растворов для футеровки бытовых печей промышленность выпускает также специальные рулонные материалы которые состоят из:

1. Каолиновой бумаги. Представляет собой рулонный материал имеющий толщину слоя до 5 мм.

2. Каолиновый картон. Представляет собой рулонный материал для футеровки топливников печей имеющий толщину слоя до 7 мм.

3. Каолиновая вата. Представляет собой легко рвущийся материал для футеровки топливников печей. Используется в виде кусков или комков.

Как уже было сказано выше футеровку внутренних стенок топливника печи нужно провести с учетом расширения материала от воздействия высоких температур. Именно поэтому между футеровкой и стенками печи оставляют минимальный зазор в 5-10 мм для температурного расширения. Перед началом работ по футеровки топливника бытовой печи следует уже определиться с использованием топлива для растопки. Это очень важно, потому что нет универсальных по конструкции топливников для сжигания разного вида топлива.

Например, для сжигания антрацита топливник печи имеет одну конструкцию, для каменного угля другую а для дров совсем иную. Иногда топливники печей рассчитанные для сжигания каменного угля с теплотворной способностью -5815-8373 Вт футеруют в два ряда, так как температура сжигания каменного угля очень высокая.

Фото-1. Пример футеровки топливника для дров жаростойкой шамотной плиткой толщиной 3 см.

Для футеровки топливника печи рассчитанного для растопки дровами можно использовать шамотную жаростойкую плитку толщиной не более — 3 см. Это объясняется тем, что теплотворная способность дров не превышает 3837 Вт(смотри таблицу №1).

Поэтому общую толщину футеровки топливника печей определяют главным образом два фактора:

1. Толщина стенки топливника печи.

2. Температура сжигания топлива в топливнике.

Поэтому далее я приведу для примера теплотворную способность разных видов топлива используемого для растопки бытовых печей.

Таблица№1. Теплотворная способность различных видов топлива

Закрепление шамотных кирпичей между собой как правило осуществляется при помощи металлических штырей. Для этого в их стенках сверлят отверстия перфоратором и потом вставляют в них металлические стержни. Этот способ гарантирует надежную фиксацию материала во время температурного расширения.

Для футеровки топливника следует сначала укладывать шамотный кирпич на дно топки, затем на боковые стенки. При этом кладку шамотным материалом поднимают до уровня установки плиты или до верхней горизонтальной части. При проведении работ по футеровки нельзя использовать одновременно два вида кирпича.

Например, шамотный и красный, глиняный железняк. Это объясняется тем что они состоят из двух разных материалов и имеют следовательно разные степени линейного расширения а также теплопроводность. Поэтому это скорее всего приведет со временем в процессе эксплуатации к различным нежелательным трещинам в футеровке или к возобновлению работ по футеровки.

Для заделывания швов в футеровочной кладки берут шамотный раствор или специальный муллитовый раствор имеющий в своем составе шамотные волокна. Такие растворы способны уравнять степень расширения футеровки во время нагрева со свойствами шамотного огнеупорного кирпича.

Размер шамотного кирпича

Шамотный кирпич — популярный стройматериал, обладатель характерного желтого цвета, имеет несколько десятков типоразмеров. За стандарт приняты марки ШБ-8 и ШБ-5. Кирпич ША-6 (тонкий) тоже относится к этой группе. Изготовляют блоки из огнеупорной глины, жаропрочного шамотного порошка с добавлением оксида алюминия, от процентного содержания которого, зависят специфические свойства изделия.

Технические характеристики

Образующаяся при нагреве огнеупорного кирпича оболочка, защищает кладку печи от прямого огня или раскаленных углей.

Для удобства выбора материала введена классификация в виде маркировки. Марки огнеупорного кирпича представлены аббревиатурой, состоящей из 2 букв и цифр. Первая обозначает принадлежность к виду. Ш — шамотный. Вторая — огнеупорность: А — соответствует 1350 °C, Б — 1390 °C. За цифрой закреплен размер изделия. Стандарты и ТУ регламентируют их.

Свойства и применение

Основные положительные черты стройматериала — механическая прочность, способность противостоять химическим агрессивным средам, высокая теплоемкость. А также в перечень достоинств изделия входит: малый коэффициент линейного расширения шамотного кирпича, способность сохранять свои свойства при значительных перепадах температур, эстетический внешний вид. В таблице указаны технические характеристики.

При производстве легковесного типа материала используются древесные опилки.

Легковесный печной кирпич — разновидность шамотного. При одинаковых — размерах, масса его наполовину меньше. На этапе производства в состав раствора, кроме шамота, добавляют торф или древесные опилки. Выгорая, они образуют поры. Благодаря этому получают легковес. Высокая теплоотдача, незначительный коэффициент расширения делает его незаменимым материалом, для изготовления топочного отделения печей, обогреваемых стен где проходит раскаленный воздух из топки. Красный блок для этих целей не подходит: под воздействием высоких температур он крошится. Но в отличие от керамического, чувствителен к воздействию влаги.

Размеры и виды

Оптимальными параметрами и формой обладает печной глинозем ША-8. Это прямоугольник с соотношением сторон длины, ширины и высоты соответственно: 250×124×65 мм. Цифры размера почти кратны между собой, что облегчает подсчет при разработке чертежей и позволяет при строительстве укладывать его в любом направлении. Кирпич ША-5 наиболее популярен. Размер кирпича — 230×114×65. Разница со стандартным — в ширине. Но он идеально сочетается с ШБ-6 (230×114×40) и маркой ША-1, выпускаемым в виде бруса длиной 230, а шириной и высотой по 65 мм. В таблице указаны размеры основных марок печного огнеупора ША/ШБ.

Значительное количество форм позволяет разнообразить конфигурации отопительных устройств. Прямой используют для кладки печи и дымохода. Клиновой (ребровой и торцевой), трапецеидальный, подвесной — подходят для создания сводов и арок. В зависимости от формы отличается и типоразмер. Он увеличивается по возрастающей внутри формата. Размер огнеупорного кирпича — важный критерий выбора материала. От точности подгонки зависит качество и долговечность конструкции.