Proučavanje toplinske provodljivosti materijala. Proučavanje toplinske provodljivosti čvrstog tijela metodom cilindričnog sloja. Zanimljive činjenice o toplotnoj provodljivosti

Tekst rada je objavljen bez slika i formula.
Puna verzija rada dostupna je na kartici "Radni fajlovi" u PDF formatu

Uvod.

Danas je pitanje veoma akutno racionalno korišćenje termalnih i energetskih resursa. Načini uštede toplote i energije kontinuirano se razvijaju kako bi se osigurala energetska sigurnost za razvoj privrede, kako zemlje, tako i svake pojedinačne porodice.

Kuća gubi toplinu kroz ogradne konstrukcije (zidovi, prozori, krov, temelji), ventilaciju i kanalizaciju. Glavni gubici toplote nastaju kroz ogradne konstrukcije - 60-90% svih toplotnih gubitaka.

Proračun gubitka topline kod kuće potreban je, u najmanju ruku, za odabir pravog bojlera. Također možete procijeniti koliko će novca biti utrošeno na grijanje u planiranoj kući. Takođe je moguće, zahvaljujući proračunima, analizirati finansijsku efikasnost izolacije, tj. razumjeti da li će se troškovi ugradnje izolacije nadoknaditi uštedom goriva tokom vijeka trajanja izolacije.

Pojam toplotne provodljivosti materijala izučava se u školi u 8. razredu. Toplotno provođenje je proces prijenosa energije iz toplog dijela materijala u hladni dio materijala pomoću čestica ovog materijala (tj. molekula).

Odlučili smo proučiti toplinsku provodljivost različitih tvari i materijala, te utvrditi koji su moderni izolacijski materijali najefikasniji.

Tako smo odredili temu našeg rada.

Predmet: Proučavanje toplinske provodljivosti različitih tvari.

Svrha studije:

Odredite koeficijent toplinske difuzivnosti različitih tvari i identificirajte najbolje toplinske izolatore od modernih građevinskih izolacijskih materijala.

Metode istraživanja:

Predmet studija: Razne supstance i konstrukcije toplotnoizolacioni materijali.

Predmet studija: Toplotna provodljivost supstanci.

hipoteza:

Ako se temperatura neke supstance neznatno promeni tokom određenog vremenskog perioda, onda ovu supstancu ima slabu toplotnu provodljivost, tj. dobro zadržava toplotu.

Efikasni toplotni izolatori imaju nisku toplotnu difuzivnost.

2. Glavni dio.

IN savremenim uslovima Povećanje cijena goriva promijenilo je i pristup toplinskoj zaštiti zgrada, a povećani su i zahtjevi za građevinskim materijalima. Svaki dom treba izolaciju i sistem grijanja. Stoga je prilikom izvođenja termotehničkih proračuna ogradnih konstrukcija važno izračunati indeks toplinske provodljivosti.

Toplotna provodljivost- ovo je fizičko svojstvo materijala u kojem se toplotna energija unutar tijela kreće od najtoplijeg dijela ka hladnijem. Vrijednost indikatora toplinske provodljivosti pokazuje stupanj gubitka topline u stambenim prostorijama.

Koeficijent toplotne provodljivosti - je fizički parametar tvari i općenito ovisi o temperaturi, tlaku i vrsti tvari. U većini slučajeva, koeficijent toplinske provodljivosti za različite materijale se određuje eksperimentalno razne metode. Većina njih se zasniva na mjerenju toplotnog toka i promjena temperature u ispitivanoj tvari.

U školskom okruženju, teško je odrediti energiju koja prolazi kroz površinu. Stoga smo u našem radu odlučili da odredimo ne energiju, već promjenu temperature u jedinici vremena. Ovaj koeficijent se naziva koeficijent toplinske difuzije.

Koeficijent toplinske difuzije(a) - služi kao mjera brzine kojom porozni medij prenosi promjenu temperature s jedne tačke na drugu u jedinici vremena.

Da bismo odredili koeficijent, prikupili smo jednostavna instalacija, tronožac, držač i termometar, držač uzorka, žarulja sa žarnom niti od 100 W kao izvor grijanja.

2.1. Proučavanje toplotne provodljivosti gasova.

Target: Određivanje koeficijenta toplinske difuzivnosti plinova.

Kao što je poznato, gasovi su loši provodnici toplote. Zbog velika udaljenost između molekula, potrebno je mnogo vremena za prijenos energije s molekula na molekul, odnosno vrijeme promjene temperature će biti dugo.

Eksperimentalni uslovi: uzeli smo epruvetu, zagrejali vazduh u epruveti odozdo sa žarnom niti i izmerili temperaturu u epruveti termometrom. Početna temperatura termometra je 20°C.

Temperatura oko lampe je 65°C.

zaključak: Vazduh slabo provodi toplotu, što dokazuje izračunati koeficijent toplotne difuzije = 0,8 °C/min.

Ako ostavimo male zračne praznine između završnih materijala zidova, podova itd., tada smanjujemo gubitke energije.

2. 2 .Proučavanje toplotne provodljivosti tečnosti.

Cilj: Proučavanje toplinske provodljivosti različitih tekućina i određivanje njihovog koeficijenta toplinske difuzije.

Eksperimentalni uslovi: u epruvetu smo sipali vodu, suncokretovo ulje i alkohol, zagrejali je odozdo sijalicom i termometrom izmerili temperaturu u epruveti.

Vanjski faktori koji utječu na eksperimentalne podatke: temperatura okruženje.

Početna temperatura termometra je 16°C, temperatura oko lampe je 65°C.

Tečnosti	t-temperatura	Promjena temperatura	t-vrijeme	temperaturni koeficijent provodljivost °C/ min.
				Prosjek 2,6
				Prosjek 3,7
				Prosjek 5,1

zaključak: Voda ima najveći toplotni kapacitet od ovih tečnosti, tj. troši mnogo energije prilikom grijanja. Ovo objašnjava rezultate eksperimenta: voda se zagreva sporije od ulja i alkohola, pa je njen prosečan koeficijent toplotne difuzije najmanji i iznosi 2,6°C/min, za ulje 3,7°C/min, za alkohol 5,1°C. /min.

Najbolji provodnik toplote je alkohol, koji ima najveći koeficijent toplotne difuzije.

Voda je najbolji izolator toplote.

Vazduh i voda slabo prenose toplotu, tj. Ovo je dobra termička zaštita. Znamo primjere: zimsko žito pod snijegom, bunde, višekomorni prozori s dvostrukim staklom itd. Ali čvrste materije se koriste za izolaciju kuća i stanova.

Čvrste tvari - izolacija - pomažu u održavanju topline kuće.

2.3.1. Određivanje koeficijenta termičke difuzivnosti razne vrste staklo i drugi materijali.

Istraživali smo toplinsku provodljivost materijala koji se najčešće koriste u građevinarstvu.

Ime	Promjena temperature	Koeficijent temperatura provodljivost E=∆ t/t(°C / min)
			Prosječna vrijednost
Obicno staklo
Pleksiglas
pleksiglas (zeleni)
Gvožđe pocinkovano
Drywall

zaključak: Prema našim podacima, obično staklo ima najmanji koeficijent toplotne difuzije od tri vrste stakla. To je obično staklo koje se koristi u prozorima sa duplim staklima u svrhu toplotne izolacije.

Popularni građevinski materijali za završnu obradu zidova i podova - gipsane ploče i laminat - imaju nizak koeficijent toplotne difuzije od 1,4 °C/min i 1,2 °C/min, pa nije slučajno da su vodeći u toplotnoj izolaciji svih proučavanih čvrstih materijala. .

Pocinčano željezo ima koeficijent toplinske difuzije = 1,0, što znači da pokrivanjem krovova ovim materijalom možemo značajno smanjiti gubitke topline iz kuće.

2.3.2 Određivanje koeficijenta toplinske difuzije različitih građevinskih materijala.

Da bismo sproveli ovo istraživanje, otišli smo u prodavnicu građevinskog materijala Alex-Stroy. Ljubazno su nam dostavljeni uzorci savremenih termoizolacionih materijala: mineralna vuna, staklena vuna, juta fiber, isolon, penoplex i jermaflex.

Odlučili smo da odredimo najbolji toplotni izolator kombinovanjem ovih uzoraka sa suhozidom, koji se koristi za oblaganje zidova prostorija. Kombinacijom suhozida sa izolacijom možete postići efikasnu termičku zaštitu za svoj dom.

Inicijal t termometar=16°C, t u blizini lampe =65°C.

Ime	Promjena temperature	Koeficijent temperatura provodljivost E=∆ t/t(°C / min)
			Prosječna vrijednost
Drywall
Gipsani zid + mineralna vuna
Gipsani zid + staklena vuna
Gipsani zid + tkanina od jute
Gipsani zid + penoplex
Gipsani zid + izolon
Gipsani zid + jermaflex

zaključak: Iz podataka u tabeli može se vidjeti da građevinski izolacijski materijali značajno smanjuju koeficijent toplinske difuzije. Najniži koeficijent toplotne difuzije od 1,0 °C/min ima kombinacija gipsane ploče sa mineralnom vunom ili penoplexom 1,1°C/min. Stoga će najefikasnija toplinska zaštita zidova prostorije biti izolacija mineralnom vunom ili penoplexom.

2.3.3 Određivanje najisplativijeg toplotnog izolatora po cijeni po 1 m2.

zaključak: Najpovoljniji toplotni izolator je ...., ali uzimajući u obzir efikasnost toplotne izolacije, bolje je izabrati ...

3. Zaključak.

Toplotna provodljivost različitih supstanci - ova tema, koju proučavamo u 8. razredu, ima važnu praktičnu primjenu.

Sa ogromnim cijenama grijanja, svaki čovjek počinje razmišljati o tome kako održati toplinu u kući.

Za procjenu stepena toplinske izolacije materijala uvedena je nova vrijednost - koeficijent toplinske difuzije, koji je izračunat mjerenjem vremena i temperature štopericom i termometrom.

Izračunavši koeficijent toplinske difuzije, utvrdili smo da su najbolji toplinski izolatori zrak i voda. Ali čvrsti materijali se koriste za izolaciju kuća. Moderna proizvodnja nudi razne izolacijske materijale. Odabrali smo samo toplotne izolatore koji se najčešće nalaze u prodavnici građevinskog materijala Alex-Stroy. Od njih smo utvrdili da su najbolji toplinski izolatori gips ploče i laminat, a još bolji u kombinaciji s mineralnom vunom, izolonom ili penoplexom.

Potvrđena je naša hipoteza da najbolji toplinski izolatori imaju nizak koeficijent toplinske difuzije.

Dakle, relevantnost teme grijanja u kući dovela nas je do važnih zaključaka koje možemo koristiti u životu. Uvjereni smo da se trošak izolacije za građevinske materijale u kratkom roku isplati toplinom i udobnošću u našim domovima.

4. Spisak referenci.

https://ru.wikipedia.org/wiki/

www.rg.ru/ 2010 /12/31/deti-inform-dok.htm

Cilj

Savladavanje i objedinjavanje teorijskog gradiva u sekciji prenosa toplote „Toplotna provodljivost“, savladavanje metode eksperimentalnog određivanja koeficijenta toplotne provodljivosti; sticanje mjernih vještina, analiziranje dobijenih rezultata.

1. Eksperimentalno odrediti koeficijent toplinske provodljivosti izolacijskog materijala.

2. Zapišite tabelu vrijednost koeficijenta toplinske provodljivosti ispitivanog materijala.

3. Izračunati grešku vrijednosti koeficijenta toplinske provodljivosti nađene u eksperimentu u odnosu na tabelarni.

4. Izvedite zaključak o radu.

METODOLOŠKA UPUTSTVA

Prilikom izvođenja tehničkih proračuna potrebno je imati vrijednosti koeficijenata toplinske provodljivosti različitih materijala.

Koeficijent toplinske provodljivosti karakterizira sposobnost materijala da provodi toplinu. Brojčana vrijednost l tvrdih materijala, posebno toplotnih izolatora, u pravilu se utvrđuje empirijski.

Fizičko značenje koeficijenta toplotne provodljivosti određuje se iz Fourierove jednadžbe napisane za specifični protok toplote

g = –l grad t . (1)

Postoji nekoliko metoda za eksperimentalno određivanje vrijednosti l, zasnovane na teoriji stacionarnih ili nestacionarnih termičkih uslova.

Diferencijalna jednadžba toplotni tok Q, W, sa stacionarnom toplotnom provodljivošću može se zapisati u obliku

Q = – lF grad t . (2)

Ako uzmemo u obzir cilindar sa tankim zidovima, kada je l/d > 8, temperaturni gradijent temperaturnog polja u cilindričnom koordinatnom sistemu biće zapisan kao

grad t = dt/dr,

i jednačina (2) ovog slučaja

gdje su d 1, d 2 unutrašnji i donji prečnici cilindra, m;

l je dužina cilindra, m;

(t 2 - t 1) = Dt - temperaturna razlika između unutrašnjeg i vanjska površina cilindar, 0 C;

l koeficijent toplotne provodljivosti materijala od kojeg je napravljen cilindar, W/(m×0 C);

grad t - temperaturni gradijent normalan na površinu razmjene topline, 0 C/m.

Ako se jednačina (3) riješi s obzirom na koeficijent toplotne provodljivosti l, W/(m× 0 C), tada ćemo imati

l = Q ln(d 2 /d 1) / (2plDt). (4)

Jednadžba (4) se može koristiti za eksperimentalno određivanje vrijednosti koeficijenta toplinske provodljivosti materijala od kojeg je cilindar napravljen.

Prilikom izvođenja eksperimenta potrebno je odrediti veličinu toplotnog toka Q, W i vrijednosti (t 2 - t 1) = Dt 0 C, po nastanku stacionarnog termičkog režima.

EKSPERIMENTALNA POSTAVKA

Eksperimentalna postavka (slika) se sastoji od cilindra 1, u čiju unutrašnju šupljinu je postavljen električni grijač 2, čija snaga se reguliše autotransformatorom (prekidačem) 3 i određuje se očitanjima ampermetra 4 i voltmetra 5. Temperatura unutrašnje i vanjske površine cilindra se mjeri pomoću Chromel-Copel termoelementa 7 spojenog na mikroprocesorski mjerač temperature 6. Na osnovu razlike između ovih temperatura u stacionarnom termičkom režimu, koeficijent toplotne provodljivosti materijala pod utvrđuje se studija iz koje je cilindar napravljen.

Crtanje . Šema eksperimentalne postavke za određivanje koeficijenta toplinske provodljivosti materijala cilindra.

EKSPERIMENTALNI POSTUPAK

1. Uključite opremu okretanjem dugmeta na centrali u položaj 1.

2. Okrenite dugme autotransformatora (prekidač) da podesite snagu grejača koju je odredio nastavnik.

3. Posmatrajući očitanja mjerača temperature, sačekajte da se uspostavi stacionarni termički režim.

4. Rezultate mjerenja prikažite u tabeli:

Table

Broj iskustva	U, V	ja, A	t 1,0 C	t 2,0 C

gdje je U, I - napon i struja u grijaču;

t 2, t 1 - temperatura unutrašnje i vanjske površine cilindra.

OBRADA EKSPERIMENTALNIH PODATAKA

1. Izračunajte koeficijent toplotne provodljivosti ispitivanog materijala, l, W/(m× 0 C)

l eq = Q ln (d 2 /d 1) / (2plDt),

gdje je Q = U×I – snaga grijača, W;

d 1 = 0,041 m, d 2 = 0,0565 m – unutrašnji i vanjski prečnici cilindar;

l = 0,55 m – dužina cilindra.

2. Zapišite tabelu vrijednost l, W/(m× 0 C).

3. Odrediti grešku l eq u odnosu na referentnu vrijednost l, %.

D = (l eq – l)100/l.

PITANJA ZA SAMOSTALNU PRIPREMU

1. Stacionarni i nestalni termički režimi.

2. Temperaturno polje, stacionarno i nestacionarno, stacionarno polje trodimenzionalno, dvodimenzionalno i jednodimenzionalno.

3. Gradijent temperature.

4. Fizička suština procesa provođenja toplote.

5. Fourierova jednačina, njena analiza.

6. Koeficijent toplotne provodljivosti, faktori koji utiču na vrednost koeficijenta toplotne provodljivosti.

7. Navedite numeričke vrijednosti koeficijenta toplinske provodljivosti za neke materijale.

8. Koji materijali se klasifikuju kao toplotna izolacija?

9. Zapišite vrijednost temperaturnog gradijenta za jednodimenzionalno temperaturno polje u Dekartovom i cilindričnom koordinatnom sistemu.

10. Zapišite formule za određivanje toplotnog toka Q, W ravnih i cilindričnih jednoslojnih i višeslojnih zidova.

11. Napisati formule za određivanje specifičnih toplotnih tokova g 1, W/m 2, g 2, W/m za ravne i cilindrične jednoslojne i višeslojne zidove.

BIBLIOGRAFSKI LIST

1. Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Osnove prijenosa topline - M.: Energija, 1977.

2. Baskakov A.P. i dr. Toplotna tehnika - M.: Energoizdat, 1991.

3. Nashchokin V.B. Tehnička termodinamika i prenos toplote - M.: Viša škola, 1980.

4. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Prenos toplote - M.: Energija, 1981.

Ministarstvo obrazovanja Republike Mordovije

Odjel za obrazovanje Uprave gradskog okruga Saranska

Općinski obrazovne ustanove

"Srednja škola br. 13"

Istraživački rad

sekcija fizike

“Proučavanje toplotne provodljivosti raznih vrsta tekstilnih materijala”

Lipasov Mihail Pavlovič

naučni savjetnik: Nastavnik fizike

Palaeva Nina Pavlovna

Saransk 2015

Sadržaj

Uvod.

Klima Mordovije je umjereno kontinentalna, koju karakteriziraju hladne mrazne zime i umjereno topla ljeta.

U osnovi, teritorija republike je pod uticajem vazdušnih masa umerenih geografskih širina, nošenih preovlađujućim zapadnim vazdušnim strujama. Vrijeme često određuju tople zračne mase koje s južnim ciklonima pristižu iz Crnog, Sredozemnog i Kaspijskog mora. Relativno često, republika dolazi pod uticaj suvih kontinentalnih vazdušnih masa koje se donose sa jugoistoka. Hladne vazdušne mase prodiru iz Skandinavije i Barencovog mora.

Prosječna godišnja temperatura zraka je +4,1…+4,4 °C. Najhladniji mjesec je januar: srednja mjesečna temperatura zraka kreće se od –11,1 do –11,6 °C. Apsolutni minimum je bio –42…–47 °C. Najtopliji mjesec je jul. Prosječna temperatura mu je +18,7…+19,1 °C. Apsolutni maksimum je dostigao +37…+39 °S, 2010. godine – +39…+41 °S, na MP MSU – +42 °S.

Početak, kraj i trajanje godišnjih doba su uslovni. Oni se određuju na osnovu datuma stabilnog prelaza srednje dnevne temperature preko 0 i +15 °C.

Godina se deli na dva perioda: toplo i hladno. Topli period godine se uspostavlja od trenutka kada srednja dnevna temperatura pređe preko 0 °C do pozitivne vrijednosti. Počinje 31. marta - 2. aprila, završava se 4-6. novembra, traje 217-221 dan. Hladni period godine počinje od trenutka stabilnog prelaza srednje dnevne temperature vazduha preko 0 °C na negativne vrednosti. Traje oko 5 mjeseci (144–148 dana).

Zimi preovladava oblačno vrijeme sa slabim mrazevima (–10…–15 °C), ali u veoma hladnim zimama postoje periodi sa jakim mrazevima. U pojedinim godinama, sa toplim i nestabilnim zimama, uočava se odmrzavanje sa intenzitetom do +4...+7 °C. Broj dana odmrzavanja u mjesecu kreće se od 3–4 do 7–8. Nepovoljni zimski fenomeni su jaki vjetrovi i snježne mećave, led i mraz, magle. Prosječan broj dana sa maglom hladnog perioda godine kreće se od 15 do 25, njihovo prosječno trajanje je 72–118 sati.

Proljeće počinje krajem marta - početkom aprila. Njegov predznak je dolazak topova, čvorci i ševe stižu početkom aprila. Trešnja cvjeta sredinom maja, a jorgovan krajem mjeseca. Proljeće se završava prelaskom srednje dnevne temperature zraka na +15 °C (27-29. maja), trajanje proljeća je 57-58 dana. Nepovoljne pojave u proleće su povratak hladnog vremena i mrazeva, suše i suvih vetrova. Potonji se obilježavaju svake godine. Znaci suvog vjetra su relativna vlažnost vazduha manje od 30% pri temperaturi vazduha iznad +25°C i vetru od najmanje 5 m/s.

Letnjim se smatra period sa srednjom dnevnom temperaturom vazduha od +15 °C i više, traje 91–96 dana, a završava se 28–31. avgusta. Nepovoljni događaji ljeti uključuju jake pljuskove, grad, grmljavinu, oluju, sušu i vrući vjetar. Obilne kiše erodiraju gornji plodni sloj tla, odnose vrijedan zemljišni materijal u jaruge i rijeke i uzrokuju polijeganje vegetacije. Svakog mjeseca prosječan broj dana sa obilnim padavinama (više od 10 mm) je 1–2, sa suvim vjetrovima umjerenog intenziteta – 3–8.

Jesen počinje 29. avgusta – 1. septembra i završava se u prvih deset dana novembra. Njegovo trajanje je 65-69 dana. Početkom septembra počinje opadanje lišća za topolu, a sredinom septembra za brezu i javor. Vremenski režim u jesen je nestabilan, padavine su često mješovite. Štetne jesenje pojave: rani mrazevi na površini tla iu zraku, magla, led.

Poglavlje I .Pregled rada

1. Obrazloženje rad :

U predmetu fizike u 8. razredu posebno me je zanimala rubrika “Toplotni fenomeni”. Kao rezultat ovog rada, želeo sam da produbim i konsolidujem svoje postojeće znanje iz ovog dela fizike.

Ova tema Odabrao sam jer sam želio detaljnije razumjeti ovaj fizički proces.

2. Relevantnost rad :

3. Svrha ovog rada: V

Ciljevi posla:

4. Metode istraživanja: proučavanje literature na temu “Toplotna provodljivost”, izbor tkanina za istraživanje, sistem eksperimenata, poređenje vrijednosti, izrada tabela i grafikona.

5. Oprema:

Mjerni cilindri (čaše) 3 kom;

Eksperimentalni materijal (uzorci tkiva);

Termometri 3 kom;

Watch;

Traka za mjerenje.

6.Teorijska opravdanja.

Toplotna provodljivost je prijenos topline strukturnim česticama tvari (molekula, atoma, elektrona) tijekom njihovog toplinskog kretanja.Toplotna provodljivost -jedan od vidova prenosa toplote sa više zagrejanih delova tela na manje zagrejane, što dovodi do izjednačavanja temperature. Kod toplinske provodljivosti, prijenos energije u tijelu nastaje kao rezultat direktnog prijenosa energije od čestica (molekula, atoma, elektrona) sa većom energijom na čestice sa nižom energijom.Takva izmjena topline može se dogoditi u bilo kojem tijelu s neujednačenom raspodjelom temperature, ali mehanizam prijenosa topline ovisit će o stanju agregacije tvari. Fenomen toplotne provodljivosti je to kinetička energija atoma i molekula, koja određuje temperaturu tijela, prenosi se na drugo tijelo tokom njihove interakcije ili se prenosi sa više zagrijanih područja tijela na manje zagrijana područja.

Ponekad se toplotna provodljivost naziva i kvantitativna procjena sposobnosti određene tvari da provodi toplinu.

Istorijski se smatralo da prijenos uključuje protok kalorija iz jednog tijela u drugo. Međutim, kasniji eksperimenti, posebno zagrijavanje topovskih cijevi tijekom bušenja, opovrgnuli su realnost postojanja kalorija kao neovisne vrste materije. Shodno tome, trenutno se vjeruje da je fenomen toplinske provodljivosti posljedica želje da se zauzme stanje bliže termodinamičkoj ravnoteži, što se izražava u izjednačavanju temperature.

Koeficijent toplinske provodljivosti je količina topline koja u jedinici vremena prolazi kroz 1 m3 materijala kada je temperaturna razlika na njegovim suprotnim površinama jednaka 1 stepen.

Što je niži koeficijent toplinske provodljivosti, to su bolje karakteristike toplinske izolacije materijala.

Postoje toplotnoizolacioni i toplotno provodni materijali.

7. Karakteristike proučavanih vrsta tkanina.

Tkanine različite namjene imaju različite fizičke osobine i karakteristike: čvrstoću, otpornost na gužvanje, sposobnost otpornosti na habanje (na raznim predmetima, na ljudskom tijelu), skupljanje, žilavost, prozračnost, paropropusnost, vodootpornost, otpornost na toplinu. Veoma važna svojstva tkanina za domaćinstvo su toplotna provodljivost, tj. sposobnost tkanine da prenosi toplotu. Tkanine dizajnirane za zaštitu od hladnoće moraju imati minimalnu toplinsku provodljivost. Na primjer, visoka otpornost na toplinu i vodootpornost važni su za tehničke tkanine koje se koriste za izradu vatrogasne odjeće.

Osnova svih materijala i tkanina su vlakna. Vlakna se međusobno razlikuju po hemijskom sastavu, strukturi i svojstvima. Postojeća klasifikacija tekstilnih vlakana zasniva se na dvije glavne karakteristike - načinu njihove proizvodnje (poreklu) i hemijski sastav, jer upravo oni određuju osnovna fizička, mehanička i hemijska svojstva ne samo samih vlakana, već i proizvoda koji se od njih dobijaju.

Termička svojstva Najvažnija su higijenska svojstva proizvoda za zimski period. Ova svojstva zavise od toplotne provodljivosti vlakana koja formiraju tkaninu, od gustine, debljine i vrste završne obrade tkanine. Lan se smatra "najhladnijim" vlaknom, jer ima visoku toplotnu provodljivost, dok je "najtoplija" vuna. Debele, guste tkanine od brušene vune imaju najveća svojstva zaštite od topline. Na toplotno-zaštitna svojstva odjeće značajno utiče broj slojeva materijala u odjeći. Kako se broj slojeva materijala povećava, ukupni toplinski otpor raste. Koriste se različite vrste izolacije: prirodna isintetički.

Razmotrimo četiri vrste tkanina, čije ćemo uzorke proučavati.

Tkanine za odijelo – od prirodnih vlakana – vuna.

Vuna je dlaka ovaca, koza, deva i drugih životinja. Najveći dio vune (94-96%) za preduzeća tekstilne industrije obezbjeđuje ovčarstvo.

Posebna karakteristika vune je njena sposobnost filcanja, što se objašnjava prisutnošću ljuskavog sloja na njenoj površini, značajnog nabora i mekoće vlakana. Zahvaljujući ovom svojstvu, vuna se koristi za proizvodnju prilično gustih tkanina, sukna, draperija, filca, kao i proizvoda od filca i filca. Vuna ima nisku toplotnu provodljivost, što je čini nezamjenjivom u proizvodnji kaputa, odijela i haljina i zimske trikotaže.

Prirodni izolacijski materijali

Wat I n - polu-vunena izolacija,pletena tkanina sa jednostranim ili dvostranim flisom. Vata je dostupna u pamučnoj, vunenoj i poluvunenoj i zamjenjuje vatu pri šivanju tople odjeće.

Sredinom do kraja prošlog stoljeća koristio se u sovjetskoj odjevnoj industriji za šivenje radne odjeće, ali i kao izolacija za zimske kapute.

Vata se razlikuje po sastavu (pamuk, vuna), debljini tkanine i načinu pričvršćivanja matrica.

Batina ovih dana postaje sve manje popularna.

Nedostaci: velika težina i relativno visoka svojstva zadržavanja vlage.

Sintetička izolacija

Sintepon - jedan je od najčešćih sintetičkih izolacijskih materijala. Lagana, voluminozna, elastična, u kojoj se mješavina (uključujući sekundarni umjetni i prirodni tekstilni otpad) drži zajedno iglom, ljepljivom (emulzijskom) ili termičkom metodom.

Sintepon in U poslednje vreme najčešće se izrađuju od recikliranih poliesterskih sirovina (reciklirani PET), rastopljenog plastičnog otpada (PET boce, kese, jednokratno posuđe itd.). To značajno smanjuje cijenu proizvoda, ali kritično smanjuje kvalitetu i karakteristike performansi.

Sintepon- netkani materijal, dobijen od sintetičkih vlakana. Mnogo je lakši od batine, elastičan, ne gubi oblik i ne pada. Sintepon nije higroskopan, tako da se ne vlaži mnogo i lako se suši. Osim toga, dolazi u beloj boji i prilikom pranja izolovanih predmeta ne bledi i ne ostavlja mrlje na spoljnoj tkanini. Nakon pranja proizvod zadržava svoj oblik i ne gubi volumen.

Prednosti sintetičke zimnice su lakoća, dobra svojstva zaštite od topline i mala težina, kao i relativna neškodljivost za ljude. Sintetička zimnica se koristi za sve vrste izolovane odjeće, uključujući i dječju, kao i za proizvodnju , prekrivači, torbe i drugi proizvodi.Lagana, topla, voluminozna, jeftina - jedno vrijeme je takva izolacija bila na vrhuncu popularnosti.

Međutim, kako je vrijeme pokazalo, sintetička zimnica ima niz nedostataka: povećana propusnost vlage, nepropusnost, brza deformacija i krhkost materijala - sve je to dovelo do činjenice da se sintetička zimnica koristi kao izolacija za proizvodnju jeftinijih demi -sezonska i zimska odjeća.

Hollowfiber (šuplja vlakna) - netkani materijal punjen sintetičkim vlaknima u obliku spirala, kuglica, opruga itd. Upravo ta struktura čini predmet toplim, jer se između vlakana zadržava dosta zraka.

S pravom se smatra izolacijom 21. veka. Lagan, topao, otporan na vlagu i oblik, hipoalergen - odličan je materijal za izradu odlične izolacije za zimsku odjeću.

Sorte - polifiber, termofiber, fiberskin, fibertek, itd.

Poglavlje II . Eksperimentalni istraživački rad

Napredak rada:

Tokom implementacije ovog istraživački rad Izvedeno je šest eksperimenata sa različitim vrstama tkanina. Svi uzorci imaju iste dimenzije: dužinu, širinu i površinu (slika 1). Površina uzoraka poklapa se sa površinom mjernog cilindra (Tabela br. 1)

fotografija 1

Tabela br. 1

Drape

Vunena tkanina za odijelo 1

Vunena tkanina za odijelo 2

Holofiber

sintepon (tanak)

sintepon (debeo)

Batting

Debljina

0,4 cm

0,1 cm

2cm

1 cm

2 cm

0,5 cm

Širina

12 cm

Dužina

13 cm

Square

156 cm 2

2.1 Poređenje toplinske provodljivosti različitih tekstilnih materijala.

Oprema: Merni cilindri sa toplom vodom, eksperimentalni materijali, živini termometri - 3 komada, elektronski termometar, čeljusti.

Za izvođenje eksperimenta, mjerne cilindre smo omotali uzorcima tkiva i učvrstili ih iglama.

Par umotanih cilindara i jedan neumotani cilindar odabrani za eksperiment napunjeni su toplom vodom iste temperature. U pravilnim intervalima (5 minuta) mjerena je temperatura vode u svakoj posudi (fotografija 2), očitanja su zabilježena u tabelu, a za poređenje su nacrtani grafikoni.

fotografija 2

2.1.1. Eksperiment br. 1.

Za prvi eksperiment odabrali smo dvije vrste vunene tkanine.

Vrste proučavanih tkanina:

Prvi uzorak je tanka odijela koja se koristi za šivenje jakni, pantalona i suknji.

Drugi uzorak je deblja vunena tkanina (drapa) koja se koristi za šivenje kaputa i jakni.

Tkanine imaju različite debljine.

Sobna temperatura (kabina za fiziku 20ºS)

Rezultati studije će biti uneseni u tabelu

9:35

9:40

9:45

9:50

Za poređenje, napravimo grafikone

Uporedivši temperaturu vode u tri čaše i ucrtavši grafikone, vidjeli smo da prvi uzorak ne zadržava dobro toplinu, pa stoga ima dobru toplinsku provodljivost. Toplotna provodljivost drugog uzorka (debele vunene tkanine) je lošija, jer bolje zadržava toplinu.

2.1.2. Eksperiment br. 2

U drugom eksperimentu ispitivali smo izolacijske materijale. Sintetička zimnica se danas često koristi kao izolacija odjeće.Debela sintetička zimnica dobro zadržava toplinu.

Dužina-13 cm

Širina-12cm

Debljina-2cm

Površina: 156 cm

10:05

10:10

10:15

10:20

Napravimo graf

2.1.3. Eksperiment br. 3

Drugi uzorak je crna vata - prirodni pamučni materijal, pletenina sa jednostranim četkanjem.

Rezultate ćemo staviti u tabelu

11:05

11:10

11:15

11:20

Napravimo graf

Kao rezultat eksperimenta, ispostavilo se da je toplinska provodljivost poliestera za podstavu lošija od one od vata.

2.1.4. Eksperiment br. 4

Za proučavanje toplotne provodljivosti izolacije, odabrali smo prvi uzorak -siva vata (pamuk). Drugi uzorak je crna vata (vuna).

Parametri objekata koji se proučavaju

Grey batting

Batting black

Debljina

0,6 cm

0,5 cm

Širina

12 cm

Dužina

13 cm

Square

156 cm 2

13:50

39,5

38,5

13:55

14:00

36,5

14:05

35,3

34,5

14:10

33,1

Napravimo graf

Toplotna provodljivost vata je skoro ista, ali moramo uzeti u obzir da je siva vata deblja.

2.1.5. Eksperiment br. 5

Proučavali smo toplinsku provodljivost poliestera različitih debljina.

Parametri objekata koji se proučavaju

Tanki poliester

Debeli poliester

Debljina

1 cm

2 cm

Širina

12 cm

Dužina

13 cm

Square

156 cm 2

14:31

31,9

31,7

14:36

30,5

14:41

29,7

29,3

14:46

29,5

28,7

Napravimo graf

Grafikon pokazuje da je toplotna provodljivost debelog poliestera za punjenje mnogo manja od toplotne provodljivosti tankog poliestera..

2.1.6. Eksperiment br. 6

Za studiju smo odabrali prvi uzorak - debeli poliester (sintetički materijal, lagani, voluminozni, elastični, netkani materijal)

Drugi uzorak- Xolofiber(netkani materijal punjen sintetičkim vlaknima u obliku spirala, kuglica, opruga).

Rezultate ćemo staviti u tabelu

15:05

15:10

15:15

15:20

Napravimo graf

Kao rezultat eksperimenta, pokazalo se da je toplinska provodljivost holofibera lošija od one od poliestera za punjenje.

Tako smo se uvjerili da je u uslovima školske fizičke laboratorije moguće proizvoditi komparativna analiza tekstilne tkanine.

2.2 Proračun koeficijenta toplinske izolacije vata, punjenog poliestera i hollafibera.

prema formuli: izračunava se koeficijent toplotne provodljivosti, gde je

P je ukupna snaga gubitka topline, S je površina poprečnog presjeka paralelepipeda, ΔT je temperaturna razlika između strana, h je dužina paralelepipeda, odnosno udaljenost između strana.

Koeficijent toplinske provodljivosti mjeri se u W/(m K).

Po analogiji sa koeficijentom toplotne provodljivosti izračunali smokoeficijent toplotne izolacije. U našem eksperimentu

P=Q1 – Q2/t, snaga koju materijal zadržava. Gdje je: Q1 količina toplote koju daje voda u graduiranom cilindru bez “odjeće” tokom vremena t;

Q2 je količina toplote koju voda daje u graduiranom cilindru sa “odjećom” tokom vremena t;

S je površina uzorka tkiva;

h - udaljenost između lica.

2.2.1. Proračun koeficijenta toplinske izolacije crne vate.

S=88 cm; h=0,5 cm;ΔT=22,2°S-21,2°S=1°S

Q2=4200*0,12*(38,5-37) =756(J),

c = (Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(1008 -756)*0,005/(300*0,0088*1)=1,26/2,64=0,48(W/m*K)

2.2.2. Proračun koeficijenta toplinske izolacije lagane vate.

S=88 cm2; h=0,6 cm;ΔT=24,3°S-22,5°S=1,8°C

Q1=cmΔt=4200*0,12*(38-36) =1008(J)

Q2=4200*0,12*(39,5-38) =756(J)

c= (Q1-Q2)*h/t*SΔT

c= (1008 -756)*0,006/ (300*0,0088*1,8) =1,512/4,752=0,32 (W/m*K)

zaključak:koeficijent toplotne izolacije crne vate 0,48 (W/m*K)

0,32 (W/m*K)

2.2.3. Proračun koeficijenta toplinske izolacije tankog poliestera.

S=156 cm2; h=0,4 cm; ΔT=23,8°S-22,5°S=1,3°C

Q2=4200*0,12*(29,3-28,7) =307,2(J)

c=(Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(512-307.2)*0.004/(300*0.0273*1.3)=0.82/10.647=0.077(W/m*K)

2.2.4. Proračun koeficijenta toplinske izolacije debelog punjenog poliestera.

S=156 cm2; h=1,3 cm; ΔT=23,2°S-22°S=1,2°C

Q1=cmΔt=4200*0,12*(28-27) =512(J)

Q2=4200*0,12*(29,7-29,5) =102,4(J)

c=(Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(512-102.4)*0.013/(300*0.0273*1.2)=5.32/9.83=0.54(W/m*K)

koeficijent toplotne izolacije tankog poliestera 0,077 (W/m*K)

koeficijent toplotne izolacije lagane vate 0,54 (W/m*K)

2.2.5. Proračun koeficijenta toplinske izolacije hollafibera.

S=156 cm2; h=2 cm; ΔT=23,8°S-22,5°S=1,3°C

Q1=cmΔt=4200*0,12*(55-52) =1512(J)

Q2=4200*0,12*(61-60) =504 (J)

c=(Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(1512-504)*0,02/(300*0,0156*1,3)=0,82/840=0,024(W/m*K)

Tako je u školskoj laboratoriji moguće izvršiti uporednu analizu toplinske provodljivosti različitih tekstilnih tkanina i eksperimentalno odrediti koeficijent toplinske izolacije.

Moderna tekstilna industrija sve više koristi sintetička vlakna. U tu svrhu, baš kao iu mnogim industrijama moderna proizvodnja Nanotehnologija dolazi u tekstilnu industriju.

Nanomaterijali mogu sadržavati nanočestice, nanovlakna i druge aditive. Na primjer, kompanija Nano-Tex uspješno proizvodi tkanine poboljšane nanotehnologijom. Jedna od ovih tkanina pruža apsolutnovodootporan: zbog promjene molekularne strukture vlakana, kapljice vode se potpuno otkotrljaju s tkanine, koja u isto vrijeme "diše". U martu 2004. AspenAerogels je započeo proizvodnju izolovanih uložaka za cipele od novog nanomaterijala. Novi izolator zadržava toplinu bolje od svih postojećih savremeni materijali. U poređenju sa njima, njegove termičke karakteristike uz istu debljinu uzorka poboljšane su od 3 do 20 puta. Nije iznenađujuće da s takvim pokazateljima proizvodi izrađeni od novog toplinskog izolatora imaju minimalnu potrošnju materijala.

Nanopremazi dozvoljavajuIntegracija mikro- i nanoelektronike, kao i MEMS-a, u tekstil značajno proširuje mogućnosti svakodnevne odjeće, koja se može koristiti kao sredstvo komunikacije, pa čak i osobni kompjuter. A proizvodnja tekstila sa ugrađenim senzorima omogućit će praćenje stanja ljudskog tijela. Ovo će svakako otvoriti nove mogućnosti u medicinskoj praksi, sportu i održavanju života u ekstremnim uslovima.

Za zaštitu ljudi od hipotermije, trenutno se razvijatermo donje rublje. Termo donje rublje je specijalno donje rublje, čvrsto prianja uz tijelo posebnog kroja. Jedna od glavnih prednosti je da se praktički ne rasteže. Bez bočnih šavova ili samo nekoliko ravnih šavova eliminiraju rizik od trljanja.Termo donje rublje koje štedi toplinu. Drugim riječima, grijaće termo donje rublje namijenjeno je niskim i srednjim nivoima fizička aktivnost na hladnoj, hladnoj ili veoma niskoj temperaturi okoline. Preporučuje se za korištenje u svim vremenskim uvjetima, ako je potrebno zadržavanje topline, tj. kada se trebate zagrijati, ovisno o individualnoj toleranciji ljudskog tijela.

Termo donje rublje koje upija vlagu (funkcionalno).. Ovo termo donje rublje ima sposobnost uklanjanja viška vlage (znoja) sa površine kože. U pravilu, ova vrsta termo donjeg rublja izrađena je od 100% sintetike. Upotreba posebne vrste sintetika poboljšava svojstva uklanjanja vlage termo donjeg rublja. Nema smisla nabrajati sve vrste sintetike koje imaju takva svojstva. Navedimo samo najpoznatije od njih: Coolmax, QuickDry, ThermoliteBase, Polypropylene, Viloft i mnogi, mnogi drugi.

Termo donje rublje koje štedi toplinu + vlagu (hibrid).Termo donje rublje koje kombinuje dva navedena svojstva, tj. grije i odvodi vlagu.

Funkcionalno termo donje rublje koje upija vlagu

Termo donje rublje koje štedi toplinu

Hibridno termo donje rublje

Termo donje rublje nosi mnoge vrste funkcija- zagrijati, ukloniti vlagu ili oboje odjednom. Termo donje rublje omogućava vam da se bavite omiljenim aktivnim sportovima u različitim klimatskim uvjetima bez stvaranja osjećaja nelagode, a također štedi toplinsku energiju.

Toplotna provodljivost tekstilnih tkanina igra važnu ulogu u ljudskoj odjeći, a posebno u našem podneblju. Stoga želimo dati neke preporuke za odabir odjeće:

1) uvek se obucite u skladu sa vremenskim prilikama.

2) koristite princip slojevitosti: „bolje su tri tanke majice od jedne debele“.

3) davanje prednosti odjeći od prirodnih vlakana, zapamtite da nauka ne miruje i da umjetna vlakna nisu inferiorna, a ponekad i nadmašuju prirodna vlakna u svojim kvalitetima toplinske provodljivosti.

Poglavlje III Zaključak i zaključci

Ispitali smo samo nekoliko vrsta tkanina, prirodnih i sintetičkih. Moderna industrija sve češće koristi tkanine od sintetičkih vlakana. Ove tkanine imaju i prednosti i nedostatke. Prednost ovakvih tkanina je njihova slaba toplotna provodljivost, stoga dobro zadržavaju našu toplotu.Sintetička zimnica ima prosječna svojstva toplinske izolacije. Gornja odjeća s poliesterom je pogodna samo za vrlo blaga zima. Za oštre klime, sintetička zimnica je neprihvatljiva. Ali holofajber ima odličnu toplotnu izolaciju (blizu prirodnom paperju) i dobro je prikladan za hladno vreme. Pouzdano zadržava toplotu, omogućava koži da diše. Sintepon je manje prozračan.

zaključak:

holofajber,holofajber,

Praktični značaj

Lista književnost

Galakhova E. N.Klima Mordovijei pridružena područja necrnozemske regije u vremenu (na osnovu istraživačkih materijala u Mordovskoj Autonomnoj Sovjetskoj Socijalističkoj Republici): Sažetak autora. dis. ...kandidat.../

Velika sovjetska enciklopedija, tom 43. strana 473 .-M.: TSB. 1954

Smorodinsky A.Ya. Temperatura. Biblioteka "Kvant". Broj 12-M.: “Nauka”, glavna redakcija fizičke i matematičke literature, 1981 - 159 str.

Enciklopedija za djecu "AVANTA". Fizika.t.16.ch.2.-M.: “Avanta + “, 2002. - 432 str.

Sažeci

Proučavanje toplotne provodljivosti raznih vrsta tekstilnih materijala"

Opštinska obrazovna ustanova "Srednja škola br. 13", Saransk

Sekcija: fizika

Rukovodilac: N.P. Palaeva, nastavnik fizike.

Živimo u umjereno kontinentalnoj klimi, koju karakteriziraju hladne mrazne zime i umjereno topla ljeta.

Krajem 2009. rasplamsala se debata o Zemlji. Bilo je mnogo naučnih činjenica s obzirom da je klima na Zemlji sve toplija i da je za to kriva naša civilizacija. Bilo je i mišljenja da je teorija " globalno zagrijavanje" je pogrešno. I priroda je odlučila da kaže svoje u zimskim mrazevima. Mnoge evropske zemlje bile su prekrivene snijegom, a stanovnici ovih zemalja hitno su napunili svoje ormare toplom odjećom.

U uslovima prevlasti različite temperature Problem nastaje odgovarajuće odeće koja, ako nije topla, onda dobro zadržava toplotu. Odjeća treba da ima nisku toplotnu provodljivost. I tako smo odlučili proučiti neke vrste tkanina za toplinsku provodljivost.

Svrha ovog rada : istražiti toplinsku provodljivost tekstilnih materijalaVu školskoj učionici fizike.

Ciljevi posla: studija teorijske osnove koncept toplotne provodljivosti; eksperimentalno proučavati toplinsku provodljivost tekstilnih materijala; eksperimentalno odrediti koeficijent toplinske izolacije tekstilnih materijala,uporediti eksperimentalne i tabelarne vrijednosti toplinske provodljivosti materijala, izvući zaključak.

Glavni pokazatelj toplinskih izolacijskih svojstava materijala je koeficijent toplinske provodljivosti.

Relevantnost rada:

Mogućnost dobijanja novih termoizolacionih materijala boljih svojstava.

Toplotna izolacija igra jednu od najvažnijih uloga u rješavanju zdravstvenih problema.

U umjerenim klimatskim uvjetima javlja se problem odgovarajuće odjeće, koja mora dobro zadržavati toplinu, a za to mora imati nisku toplinsku provodljivost.

Upotreba različitih vrsta izolacije pri šivanju odjeće može smanjiti rast bolesti u slučaju termoregulacije tijela.

Takvo istraživanje nam omogućava da radikalno produbimo naše razumijevanje toplinske provodljivosti tekstilnih materijala i otkrijemo koji je materijal najefikasniji.

Predmet studija: U toku ovog istraživačkog rada vršeni su eksperimenti sa različitim vrstama tkanina i izolacionih materijala.Na osnovu rezultata rada, glavnizaključci . Proučavajući literaturu na temu istraživanja i upoređujući eksperimentalno dobijene rezultate sa tabelarnim vrijednostima, to nam omogućava da prosudimo malu grešku mjerenja.Tako smo se uvjerili da je u uslovima školske učionice fizike moguće izvršiti uporednu analizu toplotne provodljivosti tkanina koje se koriste za izradu naše odjeće.U procesu provođenja eksperimenata proučavao sam toplotnu provodljivost dvije vrste tkanina za odijelo (fine i drape) i izolacijeholofajber,poliester i bata. Kao rezultat eksperimenata, uvjerio sam se da ima najmanju toplinsku provodljivostholofajber,Najveću toplotnu provodljivost ima poliester, zatim vata, drape i tanka prikladna vunena tkanina. Odnosno, gornja odjeća izrađena od drapa i izolirana hollafiberom i poliesterom će dobro zadržati našu toplinu, a samim tim i zaštititi nas od zimske hladnoće.

Rezultati dobijeni tokom istraživanja pokazuju kakve jedinstvene termoizolacione mogućnosti imaju savremeni tekstilni materijali i navode na zaključak o potrebi informisanja, pa čak i promocije novih tekstilnih materijala među stanovništvom. Moderna tekstilna industrija sve više koristi sintetička vlakna. U tu svrhu, kao iu mnogim granama moderne proizvodnje, nanotehnologije dolaze u tekstilnu industriju.

Tekstil na bazi nanomaterijala dobija jedinstvenu vodootpornost, otpornost na prljavštinu, toplotnu provodljivost, sposobnost provođenja struje i druga svojstva.

Praktični značaj

Toplotna provodljivost tkanina igra važnu ulogu u ljudskoj odjeći, a time i u njegovom životu. Osoba treba uvijek da se oblači prikladno vremenskim prilikama kako bi održala svoje fizičko zdravlje.

U članku su prikazani rezultati istraživanja svojstva zaštite od topline neprekidne tkanine s osnovnim gomilama korištenjem termovizijske instalacije. Kao toplotni izolator predlaže se korištenje konstrukcijskog materijala koji ima potrebna svojstva - kontinuiranu dvopanelnu tkaninu sa osnovom, korištenjem pamučnih i najlonskih niti u potci. Kao rezultat istraživanja provedenog pomoću termovizijske instalacije bazirane na infracrvenoj kameri TermaCamTM SC 3000, određene su glavne termofizičke karakteristike tkanine, dobijeni termogrami procesa hlađenja uzoraka tkanine i na osnovu rezultata mjerenja, konstruisani su polulogaritamski grafovi njihovog hlađenja. Kao rezultat analize eksperimentalnih podataka, proizilazi da toplinska otpornost uzoraka kontinuiranog dvoslojnog osnovnog materijala ovisi o njihovoj debljini. Kako se debljina date tkanine povećava, raste i njen toplinski otpor, odnosno poboljšavaju se svojstva toplinske zaštite, bez obzira na sastav vlakana tkanine u potci.

warp tkanina

toplotni izolator

termovizir

termička otpornost

1. Boyko S.Yu. Razvoj optimalnih tehnoloških parametara za proizvodnju tkiva za zaštitu čovjeka od vanjskih utjecaja: Sažetak diplomskog rada. dis. dr.sc. tech. Sci. – M., 2004. – 16 str.

2. Vavilov V.P., Klimov A.G. Termoviziri i njihova primjena. – M.: “Intel Universal”, 2002 – 88 str.

3. Kolesnikov P.A. Osnove projektovanja termo zaštitne odeće. L.: “Laka industrija”, 1971. – 112 str.

4. Nazarova M.V., Boyko S.Yu. Razvoj metode za dizajniranje tkanine za zaštitu ljudi od vanjskih utjecaja // International Journal of Experimental Education. – 2010. – br. 6. – Str. 75-79.

5. Nazarova M.V., Boyko S.Yu., Zavyalov A.A. Razvoj optimalnih tehnoloških parametara za proizvodnju tkanine s visokim svojstvima čvrstoće // International Journal of Experimental Education. – 2013. – br. 10 (2. dio). – str. 385-390.

6. Nazarova M.V., Boyko S.Yu., Romanov V.Yu. Razvoj optimalnih tehnoloških parametara za proizvodnju tkanina s toplinsko-zaštitnim svojstvima // International Journal of Experimental Education. – 2013. – br. 10 (2. dio). – str. 391-396.

Dizajniranje racionalne termo zaštitne odjeće za različite klimatske i uslovi proizvodnje je veliki i veoma složen naučni problem, koji se može uspešno rešiti samo na osnovu integrisanog korišćenja podataka iz fiziologije, higijene odeće, klimatologije, termofizike, nauke o tekstilnim materijalima i dizajnu odeće.

Toplotna provodljivost tekstilnih tkanina povezana je sa prenosom energije toplotnog kretanja mikročestica sa više zagrejanih delova tela na manje zagrejane, što dovodi do izjednačavanja temperature i ocenjuje se koeficijentom toplotne provodljivosti; koeficijent prolaza toplote; toplinska otpornost, specifična toplinska otpornost.

Analiza radova na proučavanju termofizičkih svojstava materijala pokazala je da pri procjeni toplinsko-zaštitnih svojstava materijala za odjeću, jednostavnijom i intuitivnijom vrijednošću treba smatrati ne koeficijent toplinske provodljivosti, već njegovu inverznu vrijednost, nazvanu toplinski otpor. . Faktori koji utiču na toplotnu otpornost materijala su: zapreminska težina, debljina, vlažnost, vrsta vlaknastog materijala, propusnost vazduha.

Stoga je svrha ovog rada da se procijene vrijednost termofizičkih karakteristika platna sa osnovom za šivenje radne odjeće koja se koristi u ekstremnim klimatskim uvjetima.

U ovom radu, pri proučavanju termofizičkih svojstava tkanine s kontinualnim osnovnim vlaknima, predlaže se korištenje principa termičke dijagnostike, koji se sastoji od poređenja referentnih i analiziranih temperaturnih polja u tkanini koja se proučava. Temperaturne anomalije služe kao indikatori defekta i veličine temperaturni signali i njihovo ponašanje tokom vremena čine osnovu za kvantitativne procjene određenih parametara tkiva.

Termin „termičko snimanje“ odnosi se uglavnom na registraciju toplotnog zračenja čvrstih tela, koje se sastoji od sopstvenog zračenja tela, usled njegove temperature, kao i reflektovanog i prenošenog zračenja od drugih tela. Za optički neprozirne objekte, termovizijski uređaji bilježe isključivo površinske efekte: površinsku temperaturu i veličinu emisivnosti (apsorpcije) i koeficijente refleksije.

Prilikom proučavanja objekata pomoću termovizira, često se koriste dva najčešća opsega talasnih dužina: 3-5,5 µm i 8-12 µm; i obično se označavaju kao kratkotalasni i dugotalasni pojasevi.

Opća shema za mjerenje toplotnog zračenja proizvoljnog solidan prikazano na sl. 1. Kontrolni objekat (1) je okružen okolinom (2) i drugim objektima (3), respektivno, sa temperaturama Tav i Text. Za snimanje toplotnog zračenja koristi se termovizir (4). Ispitni objekat karakterišu sledeći optički parametri: emisivnost ε; koeficijent apsorpcije α; koeficijent refleksije r; propusnost τ.

Rice. 1. Shematski dijagram mjerenja toplotnog zračenja proizvoljnog čvrstog tijela

Glavna prednost termovizira u odnosu na druge uređaje kada se proučavaju svojstva toplinske zaštite materijala je:

visoka toplinska osjetljivost;
više tačne vrijednosti temperature;
velika brzina dobijanja eksperimentalnih rezultata i njihove obrade;
neograničen temperaturni raspon.

Prilikom određivanja termofizičkih karakteristika kontinualne dvoslojne tkanine sa osnovom pomoću termovizijskog sistema korišćena je tehnika razvijena na Katedri za industrijsku termoenergetiku Moskovskog državnog tehničkog univerziteta. A.N. Kosygina. Metoda za određivanje termofizičkih karakteristika zasniva se na metodama nestacionarnog termičkog režima za eksperimentalnu procjenu toplotno-zaštitnih svojstava odjevnih materijala metodom redovnog termičkog režima, zasnovanom na fenomenu slobodnog hlađenja zagrijanog uzorka u plinovitom mediju ( zrak).

U laboratoriji Katedre za industrijsku toplotnu i elektroenergetiku MSTU-a obavljena su istraživanja termofizičkih karakteristika kontinualne dvoslojne tkanine sa osnovom pomoću termovizijskog sistema. A.N. Kosygina.

Prilikom korišćenja termovizijskog sistema postavljeni su sledeći zadaci:

određivanje temperaturnih polja na površini ispitivanih uzoraka tkiva tokom hlađenja;
određivanje toplotne provodljivosti kontinuiranog dvoslojnog osnovnog materijala.

Laboratorijska postavka za eksperiment prikazana je na Sl. 2.

Rice. 2. Termovizijski sistem za proučavanje toplotne provodljivosti osnovnog šipavog materijala: 1 - termovizijska kamera termocamtmsc 3000; 2 - kompjuter za obradu podataka; 3 - termoizolovani orman; 4 - zaštitni ekran; 5 - termometar, za kontrolu temperature unutar ormarića; 6 - uzorak tkanine

Kao što je poznato iz istraživanja A.P. Kolesnikov, termoizolaciona sposobnost tkanine zavisi od njene debljine. Debljina je od najveće važnosti za termoizolaciona svojstva tkanine. Za izvođenje eksperimenta korišćeni su uzorci nerezane tkanine sa pamučnom pređom u osnovi i osnovama gomile. Za potku je korišteno pamučno predivo linearne gustine 15,4*2 tex (I-opcija) i najlonska nit T=15,6 tex (II-opcija). U svakoj od opcija se mijenjala debljina tkanine. Za izvođenje eksperimenta korišteni su uzorci tkanina različitih debljina: I - varijantni uzorak s pamučnom pređom u potci, i II - varijantni uzorak s najlonskim koncem u potci. Debljina uzoraka tkanine u obje verzije bila je b1=7,57 mm, b2=7,62 mm.

Algoritam za proučavanje svojstava toplinske zaštite neprekidne dvoslojne tkanine sa osnovnim gomilama je sljedeći:

Zagrijavanje uzorka u termoizoliranom ormaru na fiksnu temperaturu t=100 °C (niže od temperature deformacije vlakana);

Kontrola ravnomernog zagrevanja ispitnog uzorka pomoću ThermaCAM SC 3000 infracrvene kamere;

Kada se postigne jednolično temperaturno polje na površini uzorka, isključite struju električnog grijača;

Korišćenjem ThermaCAM SC 3000 infracrvene kamere, snimanje hlađenja uzorka na početnu temperaturu sobnoj temperaturi pod uslovima , ;

Zamjena probnog uzorka (opcija 1) drugim uzorkom (opcija 2) i ponovno izvođenje cijelog skupa mjerenja;

Nakon prijema termograma procesa hlađenja uzorka, eksperimentalni podaci se obrađuju pomoću računara;

Koristeći poznate formule, određujemo toplinsku provodljivost i toplinsku otpornost uzoraka kontinuiranog dvoslojnog osnovnog platna.

Uslovi eksperimenta:

emisivnost objekta (stepen emisivnosti) - 0,95;
temperatura okoline - 23 °C;
udaljenost između objekta i termovizira - 30 cm;
relativna vlažnost vazduha - 55%.

Koristeći termovizijski sistem, termogrami procesa hlađenja uzorka tkiva se snimaju frekvencijom od 1 kadra u sekundi.

Na osnovu podataka merenja konstruisan je polulogaritamski grafik hlađenja, prikazan na slikama 3 i 4, pri čemu pravi deo krive odgovara redovnom režimu. Jednačina ove prave, prema osnovnom zakonu regularnog moda (prve vrste), ima sljedeći oblik:

ln υ=-m·τ+g(x,z,z), (1)

Na pravoj liniji je označeno šest tačaka sa odgovarajućim koordinatama prema kojima se određuje brzina hlađenja.

Brzina hlađenja u svakoj sekciji određena je formulama (2), s -1:

gdje je υ 1 razlika između temperature u datoj tački i at spoljašnje okruženje u trenutku τ 1; υ 2 - razlika između temperature u datoj tački i spoljašnje sredine u trenutku τ 2;

Prosječna brzina hlađenja određena je formulom3, s -1:

, (3)

Određujemo faktor oblika za uzorke tkanine koristeći formulu (4):

Ako pretpostavimo da uzorak tkiva konvencionalno poprima oblik paralelepipeda, onda za pravougaoni paralelepiped sa rebrima L 1, L 2, L 3, mm:

, (4)

gdje je L 1 širina uzorka, mm; L 2 - dužina uzorka, mm; L 3 - visina uzorka jednaka b 1, b 2, mm.

Koeficijent toplinske difuzivnosti određen je formulom (5), m2/s:

Zapreminska gustina uzoraka određena je formulom (6), kg/m3:

gdje je M površinska gustina uzorka, g/m2; b - debljina uzorka, mm.

Rice. 3. Eksperimentalna krivulja brzine hlađenja za uzorak tkanine od osnove s pamučnom pređom u potci (I-varijanta)

Rice. 4. Eksperimentalna kriva brzine hlađenja platna sa najlonskim koncem u potci (II varijanta)

Specifični toplotni kapacitet uzoraka uzet je iz eksperimentalnih podataka koje je odredio P.A. Kolesnikov:

za opciju I (pamuk) c1=1,38 kJ/kg deg;
za opciju II (pamuk-najlon) sa 2 = 1,66 kJ/kg deg;

Toplotna provodljivost materijala određena je formulom (7), W/m⋅deg:

Toplinska otpornost uzoraka tkanine određena je formulom (7), m2 deg/W:

gdje je δ debljina sloja, m; λ - koeficijent toplotne provodljivosti, W/m deg.

Proračun parametara toplinske otpornosti uzoraka neprekidne dvopanelne platnene osnove u dvije varijante obavljen je na računaru i prikazan je u tabeli. 2.

tabela 2

Rezultati proračuna parametara termičke otpornosti uzoraka kontinualne dvopanelne tkanine sa osnovnim vlaknima

Uzorak br.	I - opcija	II - opcija
Uzorak br.			Toplotni otpor, m2 deg/W

Kao rezultat analize tabličnih podataka proizilazi da toplinska otpornost uzoraka kontinuiranog dvoslojnog osnovnog platna ovisi o njihovoj debljini. Kako se debljina date tkanine povećava, raste i njen toplinski otpor, odnosno poboljšavaju se svojstva toplinske zaštite, bez obzira na sastav vlakana tkanine u potci.

Najbolja svojstva zaštite od toplote imaju: - uzorak tkanine koji sadrži pamučno predivo u potci i debljine bT=7,62 mm; uzorak tkanine koji sadrži najlonsku nit u potci i debljine bT = 7,57.

Tabela 3

Termofizičke karakteristike uzoraka tkanine s baznim hrpom

zaključci

Koristeći termovizijsku instalaciju baziranu na infracrvenoj kameri TermaCamTM SC 3000, izvršeno je istraživanje toplotno-zaštitnih svojstava tkanine, određene njene glavne termofizičke karakteristike, dobijeni termogrami procesa hlađenja uzoraka tkanine i na osnovu na osnovu rezultata merenja konstruisani su polulogaritamski grafikoni njihovog hlađenja.
Razvijen je algoritam za izračunavanje svojstava toplinske zaštite neprekidne dvopanelne platnene osnove, na osnovu kojeg se određuju glavne termofizičke karakteristike tkanine.

Bibliografska veza

Khairullin A, Salimov I

Materijal naučno-praktične konferencije

Skinuti:

Pregled:

ISTRAŽIVANJE TOPLOTNE PROVODNOSTI GRAĐEVINSKIH MATERIJALA I NJIHOVE OTPORNOSTI NA POŽAR

Istraživanja

Uvod……………………………………………………………………………………………………...3
Teorijski dio……………………………………………………………………..3-12

2.1 Fizička svojstva materijala……………………………………………….3-5

2.2 Koncept toplotne provodljivosti i toplotne izolacije…………………………………..6-7

Prijenos topline u građevinarstvu……………………………………………………..8-9

2.4 Klasifikacija termoizolacijskih materijala………………………10-11

2.5 Toplotna izolacijska svojstva materijala……………………………….11-12

3. Praktični dio. Materijali i metode istraživanja…………..12-13

4. Otpornost materijala na vatru………………………………………………..14

5. Zaključci i zaključci…………………………………………………………..15

6. Literatura………………………………………………………………………………………………..15

Relevantnost rada:je uzrokovana hitnom potrebom proučavanja svojstava građevinskih materijala i proučavanja njihove otpornosti na vatru.

problem:

Kako svoj dom učiniti toplim, ekološki prihvatljivim i vatrootpornim?

Svrha Ovaj rad je proučavanje toplinske provodljivosti prirodnih i umjetnih građevinskih materijala i njihove otpornosti na vatru.

Da bi se postigao ovaj cilj, identifikovani su sledeći zadaci:

Proučite literaturu na temu toplinske provodljivosti i toplinske izolacije.
Savladati metodologiju istraživanja za određivanje toplotne provodljivosti materijala.
Dajte kvantitativnu procjenu provodnih svojstava uzoraka kao omjer promjene temperature i vremena tokom kojeg je došlo do ove promjene.
Usporedite eksperimentalne i tabelarne vrijednosti toplinske provodljivosti materijala.

6. Istražite Sigurnost od požara građevinski materijal.

1. Uvod

Po hladnom, kišnom, vjetrovitom vremenu, uvijek se trudimo da se vratimo u topli dom, gdje možemo skinuti kaput i osjećati se toplo i ugodno. Vanjski zidovi, prozori, krov štite našu kuću od niskih temperatura, jak vjetar, padavine u vidu kiše i snijega i dr atmosferskih uticaja. Istovremeno sprečavaju prodor topline iz unutrašnjosti prema van zbog svoje otpornosti na prijenos topline.

Od čega sagraditi kuću? Njegovi zidovi moraju osigurati zdravu mikroklimu bez suvišne vlage, buđi ili hladnoće. To ovisi o njihovim fizičkim i mehaničkim svojstvima.

Tokom 20. vijeka svijet je proizveo onoliko materijala koliko i u cijelom prethodnom milenijumu. Naučna istraživanja su omogućila da se značajno poboljšaju optička, hemijska, termička i druga svojstva već poznatih materijala i da se stvore hiljade novih koje priroda nije poznavala.

Građevinski bum u Rusiji 21. veka stvorio je potražnju za toplotnoizolacionim materijalima i konstrukcijama. Osim toga, početkom 2000. godine stupili su na snagu novi zahtjevi za termičku zaštitu ogradnih konstrukcija. Izolacija zgrada modernim građevinskim materijalima može značajno smanjiti gubitke topline. Naravno, najbolje je graditi od materijala koji imaju nisku toplinsku provodljivost.

2. Teorijski dio.

2.1 Fizička svojstva materijala.

Gustina - količina mjerena omjerom mase tvari i zauzete zapremine.

Vlažnost - maseni udio vode u materijalu, izražen u postocima.

Da bi se odredio sadržaj vlage, uzorak se prvo važe u mokrom, a zatim u potpuno suhom stanju. Sušite materijal dok se vlaga potpuno ne ukloni u laboratorijskim uslovima (u orman za sušenje) na temperaturi od 110°C. Materijal čija je vlažnost 0 naziva se apsolutno suhim; ako je jednaka vlažnosti okolnog vazduha, naziva se vazdušno suhim.

Vodopropusnostodnosno sposobnost materijala da propušta vodu pod pritiskom, mjereno količinom vode koja prolazi kroz 1 cm 2 površine materijala 1 sat pri konstantnom pritisku. Posebno gusti materijali (bitumen, staklo, čelik, itd.), kao i prilično gusti materijali sa malim porama (specijalni beton) su praktički vodootporni, ostali su vodopropusni.

Otpornost na mraz- sposobnost materijala u stanju zasićenom vodom da izdrži višekratno i "naizmjenično smrzavanje i odmrzavanje. Materijal" se smatra otpornim na mraz ako nakon ispitivanja nema lomljenja, pukotina, raslojavanja, gubitka težine više od 5% i jačinom većom od 25%.

Toplotna provodljivost- sposobnost materijala da prenosi toplotu sa jedne površine na drugu. Jedinica toplote je 1 džul (J). Sa povećanjem vlažnosti i gustoće materijala, povećava se njegova toplinska provodljivost.

Toplotni kapacitet - količina topline potrebna za zagrijavanje tijela za 1 kelvin" (K).

Mehanička svojstva materijala.

snaga - svojstvo materijala da se odupre razaranju pod uticajem opterećenja ili drugih faktora. Vlačna čvrstoća je uvjetno naprezanje koje odgovara najvećem opterećenju koje prethodi razaranju uzorka materijala. Vlačna čvrstoća se određuje opterećenjem uzoraka materijala do uništenja na presama ili mašinama za ispitivanje zatezanja. Krhki materijali se ispituju uglavnom na kompresiju, dok se duktilni materijali ispituju uglavnom na napetost.

Mnogi građevinski materijali se odlikuju tehnički uslovi tzv. klase koje se po vrijednosti poklapaju sa vlačnom čvrstoćom (čvrstoća na pritisak). Na primjer, teški beton dolazi u razredima (M) 100, 150, 200, 300, 400, 500 i 600 cigle - 50, 75, 100, 125, 150, itd.

Tvrdoća - sposobnost materijala da se odupre prodiranju drugog, čvršćeg tijela u njega. Tvrdoća materijala ne odgovara uvijek njegovoj čvrstoći. Materijali s različitim granicama čvrstoće mogu imati istu tvrdoću. Postoji nekoliko načina za određivanje tvrdoće materijala. Na primjer, tvrdoća homogena kamenih materijala određena na posebnoj skali sastavljenoj od deset minerala, koji su raspoređeni po rastućoj tvrdoći. Materijal koji se testira je izgreban mineralima kamenca, a rezultati se upoređuju sa standardom. Čelična kugla se utiskuje u metal, beton i drvo uz određeno opterećenje. Tvrdoća materijala određena je dubinom udubljenja ili prečnikom otiska.

Elastičnost - svojstvo materijala da mijenja oblik pod opterećenjem i vraća ga nakon uklanjanja opterećenja. Restauracija originalnog oblika može biti potpuna ili djelomična. Ako je restauracija oblika nepotpuna, tada materijal ima takozvane zaostale deformacije. Granicom elastičnosti smatra se napon pri kojem zaostale deformacije prvi put dostignu vrijednost specificiranu u tehničkim specifikacijama za dati materijal.

krhkost - svojstvo materijala da se ruši pod mehaničkim opterećenjima bez primjetne plastične deformacije. Krhki materijali uključuju liveno gvožđe, beton, ciglu. Lako se uništavaju udarima i ne mogu izdržati velika lokalna naprezanja (nastaju na njima pukotine), pa se ne koriste za građenje konstrukcija podložnih silama zatezanja i savijanja.

Svojstva materijala opasne od požara.

Zapaljivost - sposobnost materijala da izgori ili ne izgori pod uticajem vatre. Prema zapaljivosti, materijali se dijele na nezapaljive (nezapaljive), slabo zapaljive (teško zapaljive) i zapaljive (zapaljive). Negorivi materijali uključuju materijale koji se ne pale, tinjaju ili ugljenišu kada su izloženi vatri ili visokoj temperaturi. Ako se pod uticajem vatre ili visoke temperature materijali ili konstrukcije zapale, tinjaju ili ugljenišu i nastave da gore ili tinjaju samo u prisustvu izvora paljenja, a nakon njegovog uklanjanja proces gorenja ili tinjanja prestane, oni se klasifikuju kao niski. Zapaljivi materijali se pod uticajem vatre ili visoke temperature zapale i nastavljaju da gore ili tinjaju nakon uklanjanja izvora paljenja.

Svi građevinski materijali neorganskog porekla klasifikovani su kao negorivi, a organski kao zapaljivi.

2.2 Koncept toplotne provodljivosti i toplotne izolacije.

Prijenos ili izmjena toplinese naziva prijenosom unutrašnje energije s jednog tijela na drugo kao rezultat termalni kontakt(kontakt) bez obavljanja posla

Toplotna provodljivost- jedan od vidova prenosa toplote (energija toplotnog kretanja mikročestica) sa više zagrejanih delova tela na manje zagrejane, što dovodi do izjednačavanja telesne temperature.

Kroz ovu vrstu razmjene topline zimi se toplina prenosi kroz zid kuće. Budući da je temperatura unutar kuće viša nego izvan nje, najintenzivnije toplotno oscilatorno kretanje izvode čestice koje formiraju unutrašnja površina zidovi. Sudarajući se s česticama susjednog hladnijeg sloja, oni im prenose dio energije, zbog čega kretanje čestica u ovom sloju, dok ostaje oscilatorno, postaje intenzivnije. Dakle, od sloja do sloja povećava se intenzitet vibracija čestica, a samim tim i njihova unutrašnja energija. Dakle, kod toplinske provodljivosti, prijenos energije u tijelu nastaje kao rezultat direktnog prijenosa energije od čestica (molekula, atoma, elektrona) sa većom energijom na čestice sa nižom energijom.

Toplota se može prenositi kroz čvrste, tečne i gasovita tela. Metali imaju najveću toplotnu provodljivost. To se objašnjava činjenicom da su nosioci unutrašnje energije ovdje, osim molekula, slobodni elektroni. Drvo, staklo, životinjska i biljna tkiva lošije provode toplinu; Tečnosti imaju još nižu toplotnu provodljivost

(isključujući tečne metale, kao što je živa): i gasovi. Dakle, vazduh provodi toplotu hiljadama puta lošije od gvožđa.Veoma je važno poznavati toplotnu provodljivost materijala koji se koriste u izgradnji tzv

(tj. spoljni zidovi, gornji spratovi, podovi u donjem spratu) i posebno termoizolacioni materijali namenjeni zadržavanju toplote u prostorijama i instalacijama za grejanje.

Regulacija prijenosa topline jedan je od glavnih zadataka građevinske opreme. Tokom hladne sezone, toplina se gubi u prostoriji zbog toplinske provodljivosti zidova i curenja zraka kroz njih, ostavljajući zajedno sa zagrijanim zrakom kroz ventilacijske kanale i pukotine. Kako bi se osiguralo da temperatura u stambenim i proizvodnih prostorija odgovara normalnim uslovima ljudskog života i aktivnosti, neophodno je smanjiti ove gubitke. U tu svrhu zidovi kuća se izrađuju od materijala niske toplinske vodljivosti - prirodnih (drvo, trska, razne vrste treseta, plovućca, pluta) ili umjetnih (cigla, beton, polistirenska pjena itd.). Toplotna izolacijska svojstva ovih materijala su različita.

Danas su široko rasprostranjene okvirne zgrade, za čiju izgradnju je potrebno mnogo manje materijala nego za druge vrste zgrada. Osnova okvirna zgrada predstavlja metalni ili armirano-betonski okvir, koji u zgradi igra istu ulogu koju skelet ima u tijelu životinja: apsorbira opterećenje. Zidovi od toplotnoizolacionih poroznih materijala su ojačani na okviru. Pore takvih materijala su ispunjene zrakom, pa imaju relativno malu težinu i slabo provode toplinu, jer je toplinska provodljivost zraka vrlo niska, a konvekcija zraka u poroznim materijalima je nemoguća.

Prilikom proizvodnje toplotnoizolacionih materijala, mjehurići zraka se unose u pripremljenu masu. Da biste to učinili, istucite ga ili dodajte posebnu pjenu ili tvari koje, prilikom ulaska hemijska reakcija sa pripremljenom smjesom oslobađaju se mjehurići plina. Neki porozni termoizolacioni građevinski materijali proizvode se termičkom metodom. Na primjer, u proizvodnji pjenastog stakla, stakleni prah se miješa s malom količinom drobljenog krečnjaka, sipa u metalne kalupe i zagrijava. Na temperaturi od 550-600 °C stakleni prah se topi, formirajući čvrstu masu. Kada temperatura dostigne 750-780 °C, počinje raspadanje krečnjaka iz kojeg se oslobađaju plinovi. Naduvajte rastopljenu masu, daju joj poroznost. Nakon stvrdnjavanja formira se materijal koji zadržava sva svojstva. običnog stakla: nezapaljivost, otpornost na vlagu i kiseline, itd. Istovremeno, ovaj materijal ima nove izvanredne kvalitete: izdržljiv je, lak za obradu - piljenje, rendisanje, ne puca kada se u njega zabijaju ekseri. Upotreba termoizolacijskih materijala u industrijskoj i civilnoj gradnji ne samo da smanjuje troškove, već i povećava korisnu površinu prostorija, povećava njihovu otpornost na vatru i zvučnu izolaciju.

2.3 Prijenos topline u građevinarstvu.

Krov, zidovi i prozori nazivaju se vanjskim ogradnim konstrukcijama zgrade zbog činjenice da štite dom od raznih vrsta atmosferskih utjecaja niskih temperatura, sunčevog zračenja, vlage i vjetra. S formiranjem temperaturne razlike između unutrašnje i vanjske površine ograde, stvara se toplinski tok u materijalu ograde koji je usmjeren ka smanjenju temperature. U ovom trenutku, ograda pruža veći ili manji otpor R 0 toplotni tok. Konstrukcije sa većom toplotnom otpornošću pružaju bolju termičku zaštitu. Toplotna izolacijska svojstva zida ovisit će o njegovoj debljini i koeficijentu toplinske provodljivosti materijala od kojeg je izgrađen. Ako se zid sastoji od nekoliko slojeva (na primjer, cigla-izolacija-cigla), to termička otpornost zavisiće od debljine i toplotne provodljivosti materijala svakog sloja. Toplotna izolacijska svojstva ogradnih konstrukcija uvelike ovise o sadržaju vlage u materijalu. Gotovo svi građevinski materijali sadrže sitne pore, koje se pune zrakom kada se osuše. S povećanjem vlažnosti, pore se pune vlagom, čiji je koeficijent toplinske provodljivosti 20 puta veći u odnosu na zrak, što dovodi do naglog smanjenja termoizolacijskih karakteristika materijala i konstrukcija. S tim u vezi, tokom procesa projektovanja i izgradnje biće potrebno obezbijediti mjere koje bi spriječile vlagu konstrukcija od padavina, podzemne vode i vlaga koja je rezultat kondenzacije vodene pare. Tokom eksploatacije kuća, zbog uticaja unutrašnjeg i spoljašnjeg okruženja na ogradne konstrukcije, materijali nisu u potpuno suvom stanju, ali se neznatno razlikuju. visoka vlažnost. To neminovno dovodi do povećanja toplinske provodljivosti materijala, kao i do smanjenja njihove toplinske izolacijske sposobnosti. Zato je pri ocjenjivanju karakteristika toplinske zaštite konstrukcija važno koristiti stvarnu vrijednost koeficijenta toplinske provodljivosti u radnim uvjetima, a ne u suhom stanju. Sadržaj vlage u toplom unutrašnjem vazduhu je veći od hladnog spoljašnjeg vazduha, i kao rezultat toga, difuzija vodene pare kroz debljinu ograde uvek je posledica topla soba na hladnom. Ako sa vani ograde, postavite gusti materijal koji ne dozvoljava vodenoj pari da dobro prođe, tada će se dio vlage, koji ne može pobjeći, početi akumulirati u debljini konstrukcije. A ako se u blizini vanjske površine nalazi materijal koji ne ometa difuziju vodene pare, tada će se sva vlaga sasvim slobodno ukloniti iz ograde.

Čak iu fazi projektiranja kuće potrebno je uzeti u obzir činjenicu da su jednoslojni zidovi debljine 400-650 mm izrađeni od cigle, malih blokova celularnog betona (ili betona od ekspandirane gline) ili keramičko kamenje pružaju relativno nizak nivo termičke zaštite (otprilike 3 puta manje od potrebnog). Povećane karakteristike toplotne izolacije koje zadovoljavaju savremeni zahtevi, imaju troslojne ogradne konstrukcije. Sastoje se od unutrašnjih i vanjskih zidova od cigle ili blokova, između kojih se nalazi sloj toplinsko-izolacijskog materijala. Vanjski i unutrašnji zidovi, povezani fleksibilnim vezama u obliku armaturnih šipki ili okvira položenih u horizontalne zidne spojeve, daju čvrstoću konstrukcije, a unutrašnji (izolacijski) sloj osigurava potrebne parametre toplinske zaštite. Debljina izolacijskog sloja odabire se ovisno o tome klimatskim uslovima i vrstu izolacije. Zbog heterogenosti strukture troslojnog zida i upotrebe materijala s različitim karakteristikama toplinske zaštite i parne barijere može doći do kondenzacije unutar konstrukcije. Prisutnost potonjeg značajno smanjuje svojstva toplinske izolacije ograde. Zbog toga je pri izgradnji troslojnih zidova potrebno osigurati njihovu zaštitu od vlage. Nedavno su usvojeni novi propisi o očuvanju topline. Upravo zbog toga toplotna izolacija stambenih zgrada danas postaje jedan od najvažnijih problema u građevinarstvu. Problem toplinske izolacije posebno je akutan u vikendicama i izgradnja dacha, jer, ako se radi ispravno, može smanjiti troškove grijanja za 3 ili čak 4 puta.

Na slici je prikazan primjer distribucije gubitka topline kroz različite strukturne elemente kuće površine 120 m 2

2.4 Klasifikacija termoizolacionih materijala.

Sve termoizolacionih materijala dijele se u nekoliko velikih grupa:

mineralna vuna;
staklena vuna i fiberglas;
polimeri punjeni plinom - pjenaste plastike: poliuretan i poliuretanska pjena, polistiren i polistirenska pjena, polietilen, fenol pjena, poliester;
toplinska izolacija od prirodnih materijala i njihovih prerađevina: pluta, papira, tresetnih blokova itd.;
toplinska izolacija na bazi sintetičke gume;
toplinska izolacija od otpada proizvodnje silicija;
termoizolacionih ploča i dizajni;
modificirani beton: polistiren beton, celularni beton(pjenasti beton).

Naravno, najbolje je graditi od materijala koji imaju dovoljno visoka svojstva toplinske izolacije.

Pa ipak, mnogo češće se problem toplinske izolacije javlja za vikendicu od cigle koja je tek u izgradnji ili kuću koja je davno izgrađena. Naravno, od najvećeg interesa su visokoefikasni termoizolacioni materijali. To obično uključuje materijale prosječne gustine unutar 200 kg/m 3 i K toplote manje od 0,06 WDm"K). Takvi materijali se brzo isplate u roku od 5-10 godina rada, što vam omogućava da uštedite na troškovima energije.

Izdano izolacioni materijali u obliku rolni i mekih, polukrutih i tvrdih prostirki i ploča, različitih po gustoći i veličini.

Poslednjih nekoliko godina sve su popularnije one „kamene“, tačnije - bazaltna vuna. Ova vrsta pamučne vate je ekološki vatrootporna čisti materijal, odlikuje se visokim vodoodbojna svojstva, ali istovremeno i paropropusna. Bazaltni materijali su znatno bolji od tradicionalne staklene vune u svojim termoizolacijskim svojstvima, ali su, nažalost, skuplji od ove druge. Ovi materijali spadaju u grupu vatrootpornih materijala. Proizvodi toplinske izolacije od polimera ili papira izgaraju u vatri za 5 minuta. Izolacijski materijali izrađeni od staklene vune na temperaturi od 650 °C, koja se postiže za samo 7 minuta pri normalnoj unutrašnjoj vatri, tope se i sinteruju u staklena posuda. Što se tiče mineralne vune na bazi bazalta, ona se čak i na temperaturi od 1000 °C ne topi i ne gubi svoj izvorni oblik.

Svi izolacijski materijali su sigurni i za proizvodnju i za upotrebu, podložni preporučenoj tehnologiji rada.

Bazaltni izolacijski materijali su također dostupni u različitim veličinama i vrstama (rolne, tvrde i meke, prostirke i ploče) radi njihove efikasnije i efektivna primena. Njihov koeficijent toplotne provodljivosti, u zavisnosti od gustine, kreće se od 0,034 do 0,042 W/(m*K). Nedavno se pojavio na ruskom tržištu bazaltna toplotna izolacija koristi se za izolaciju krovova, podova i zidova, popunjavanje pregrada, uređenje potkrovlja, proizvodi se u obliku ploča, profilni proizvodi i, naravno, rolnice.

Polimeri punjeni gasom su jedni od najčešćih efektivne vrste toplotna izolacija. Najčešći i najčešće korišteni od njih je polistirenska pjena (ekspandirani polistiren). Niska otpornost na toplinu i zapaljivost pjenaste plastike nisu prepreka kada se koriste u slojevitim konstrukcijama u kombinaciji s ciglom ili betonom. Ekspandirani polistiren se proizvodi ili metodom bez prešanja.

2.5 Toplotna izolacijska svojstva materijala.

Glavni pokazatelj toplinskih izolacijskih svojstava materijala je koeficijent toplinske provodljivosti. Ovaj pokazatelj u velikoj mjeri ovisi o sadržaju vlage u njemu, čiji svaki postotak smanjuje koeficijent za 4%. Osim toga, zimi, vlaga prisutna u pločama od polistirenske pjene, smrzavajući se i pretvarajući se u led, na kraju razdvaja materijal na pojedinačne granule, a to naglo smanjuje trajnost pjene bez prešanja. Neprešana pjena se tradicionalno proizvodi u Rusiji.

Ekstrudirana polistirenska pjena nema ovih nedostataka. Posjeduju vrlo nisku apsorpciju vode (manje od 0,3%) zbog zatvorene ćelijske strukture i visoke mehaničke čvrstoće, paneli izrađeni od ekstrudirana polistirenska pjena može se koristiti za vanjsku toplinsku izolaciju, za toplinsku izolaciju podzemnih dijelova zgrada, temelja, podruma, zidova, gdje je upotreba većine drugih izolacijskih materijala jednostavno nemoguća zbog kapilarnog dizanja podzemnih voda.

Toplotnoizolacioni materijali sa nižim koeficijentom toplotne provodljivosti

0,06 W/(m-K) se isplati u prosjeku za 5-7 godina rada zbog uštede energije.

U tabeli ispod prikazani su koeficijenti toplotne provodljivosti građevinskih materijala.

Vrsta izolacije	koeficijent toplotne provodljivosti,
Puna cigla
Vlaknasti cement	0,55
Neautoklavni pjenasti beton	0,45
Suvi pijesak
Tvrdo drvo	0,25
Termoizolacioni celularni beton	0,12
Bitumenski asfalt
Keramika	0,07
Izolacija od plute	0,047
Ecowool (papir)	0,046
"Penoizol" (pjenasta plastika)	0,04
Bazaltna vuna.	0,039
Staklena vuna	0.038
Polietilenska pjena	0,035
Low-E pjenasta izolacija	0,027
Ekspandirani polistiren	0,027

Ovi materijali su impregnirani supstancama za smanjenje apsorpcije vlage, usporivačima požara kako bi materijal bio nezapaljiv i antisepticima. Imaju prilično dobra termoizolaciona svojstva (K t ch =0,078 W/(m-K) i može se koristiti za izolaciju vanjskih i unutrašnjih zidova i stropova. Materijali su dostupni u obliku panela ili ecowool.

3. Praktični dio.

Materijali i metode istraživanja.

Istraživanja su sprovedena na sobnoj temperaturi

Istraživanje je provedeno korištenjem elektronski termometar. Oprema: električni šporet. tronožac, kombinovani digitalni uređaj sa senzorom temperature i materijali koji se proučavaju. Posmatrali smo promjenu temperature tokom vremena i zabilježili je u tabeli, a zatim napravili grafikone.

U ovom radu se proučavaju svojstva toplinske provodljivosti nekoliko materijala.drvo, cigla, gazirani beton, a ispitana je i zapaljivost izolacijskih materijala technoNIKOL , stiropor i građevinska pjena.Strmina rezultujućih krivulja karakteriše toplotnu provodljivost materijala kao omjer promjene temperature i vremena tokom kojeg se ta promjena dogodila.

27,6

23,7

21,6

24,3

Analizirajući dobijene grafike rasta temperature, izračunali smo

toplotnu provodljivost materijala kao omjer promjene temperature i vremena tokom kojeg se ta promjena dogodila

Materijal	Toplotna provodljivost Eksperimentalno 0 C/s	Toplotna provodljivost Tabela W/(m*K)
Cigla	0,079	0,56
Gazirani beton	0,062	0,45
Drvo	0,055	0.25

Analiza grafika i rezultata mjerenja pokazala je kakve jedinstvene termoizolacijske mogućnosti imaju savremeni materijali.

4. Otpornost materijala na vatru

Za izgradnju modernih kuća ljudi koriste različite materijale: ciglu, gazirani beton, drvo i proizvode od drveta - iverice (iverice), vlaknaste ploče (vlaknaste ploče), šperploču itd.

Za završnu obradu, završnu obradu i materijali za oblaganje, uključujući polistirenske pločice, PVC ploče i ploče od iverice, tapete, filmove, keramičke pločice, stakloplastike, polimernih materijala, proizvodi od sintetike i plastike itd. Završni materijali stvaraju dodatnu prijetnju po život i zdravlje ljudi izazivajući dim, oslobađajući otrovne produkte sagorijevanja i olakšavajući brzo širenje plamena.

eksperimentalni dio

Ovdje smo testirali zapaljivostdrvo impregnirano antisepticima za gašenje požara, TechnoNIKOL izolacija, stiropor i građevinska pjena.

zaključak: Građevinska pjena se vrlo lako zapali i proizvodi zagušljivi plin i crni dim.

TehnoNIKOL izolacija se jako slabo pali, moglo bi se reći da uopće ne gori.

Drvo impregnirano antisepticima je mnogo manje zapaljivo.

Polistirenska pjena dobro gori i emituje veliki brojčađ

5. Zaključak i zaključci:

Rezultati dobijeni tokom istraživanja pokazuju kakve jedinstvene termoizolacione mogućnosti imaju savremeni materijali i navode na zaključak o potrebi informisanja, pa čak i promocije savremenih građevinskih materijala među stanovništvom. Štaviše, u modernom građevinsko tržište Visokokvalitetni materijali za toplinsku izolaciju su prilično široko zastupljeni. Ovi izolacijski materijali su ekološki prihvatljivi i otporni na vatru.

Takvi materijali su skuplji i stoga se ne koriste široko u građevinarstvu. U našem gradu ovi materijali se već koriste u izgradnji novih objekata, kao i za izolaciju postojećih objekata. Štoviše, ovi se materijali koriste i na velikim gradilištima iu izgradnji privatnih kuća.

Nakon istraživanja došli smo do zaključka da je naša kuća daleko od bezbedne, jer može brzo da dođe do požara, jer su mnoge supstance i predmeti lako zapaljivi, a pratiće ga jak dim i visoka koncentracija otrovnih materija.

Nemojte koristiti materijale sa oznakom “G2”, “G3” i “T4” u svojim domovima. To znači da su vrlo zapaljive i vrlo toksične.

Zapamtite! Sintetički materijali emituju vrlo otrovan dim kada se spale.

Neka vaš dom bude čist i uredan. Čistoća i red trebaju biti vaš moto.

Jednostavna pravila pomoći će vam da vaš dom učinite ugodnim i, što je najvažnije, sigurnim!

Književnost

Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Prijenos topline. – M.:

Energoizdat, 1981. –416 str.

Filippov L.P. Proučavanje toplotne provodljivosti građevinskih materijala. –M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog univerziteta, 2000. –240 s.
Osipova V.A. Eksperimentalna studija procesi prenosa toplote. –M.: Energija, 2001. –318s.
Internet resursi.

~ ~