Μελέτη θερμικής αγωγιμότητας υλικών. Μελέτη της θερμικής αγωγιμότητας ενός στερεού σώματος με τη μέθοδο της κυλινδρικής στιβάδας. Ενδιαφέροντα στοιχεία για τη θερμική αγωγιμότητα

Το κείμενο της εργασίας αναρτάται χωρίς εικόνες και τύπους.
Η πλήρης έκδοση του έργου είναι διαθέσιμη στην καρτέλα «Αρχεία εργασίας» σε μορφή PDF

Εισαγωγή.

Σήμερα το ερώτημα είναι πολύ οξύ ορθολογική χρήσηθερμικούς και ενεργειακούς πόρους. Τρόποι εξοικονόμησης θερμότητας και ενέργειας αναπτύσσονται συνεχώς προκειμένου να διασφαλιστεί η ενεργειακή ασφάλεια για την ανάπτυξη της οικονομίας, τόσο της χώρας όσο και της κάθε οικογένειας ξεχωριστά.

Το σπίτι χάνει θερμότητα μέσω των δομών που περικλείουν (τοίχοι, παράθυρα, στέγη, θεμέλια), τον εξαερισμό και την αποχέτευση. Οι κύριες απώλειες θερμότητας συμβαίνουν μέσω των δομών που περικλείουν - το 60-90% όλων των απωλειών θερμότητας.

Ο υπολογισμός της απώλειας θερμότητας στο σπίτι απαιτείται, τουλάχιστον, για την επιλογή του σωστού λέβητα. Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε πόσα χρήματα θα δαπανηθούν για θέρμανση στο προγραμματισμένο σπίτι. Είναι επίσης δυνατό, χάρη σε υπολογισμούς, να αναλυθεί η οικονομική απόδοση της μόνωσης, δηλ. κατανοήστε εάν το κόστος εγκατάστασης της μόνωσης θα καλυφθεί από την εξοικονόμηση καυσίμου κατά τη διάρκεια ζωής της μόνωσης.

Η έννοια της θερμικής αγωγιμότητας των υλικών μελετάται στο σχολείο της 8ης τάξης. Θερμική αγωγιμότητα είναι η διαδικασία μεταφοράς ενέργειας από το θερμό μέρος ενός υλικού στο ψυχρό μέρος του υλικού από σωματίδια αυτού του υλικού (δηλαδή μόρια).

Αποφασίσαμε να μελετήσουμε τη θερμική αγωγιμότητα διαφόρων ουσιών και υλικών και επίσης να προσδιορίσουμε ποια σύγχρονα μονωτικά υλικά είναι τα πιο αποτελεσματικά.

Έτσι, έχουμε καθορίσει το θέμα της εργασίας μας.

Θέμα:Μελέτη θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων ουσιών.

Σκοπός έρευνας:

Προσδιορίστε τον συντελεστή θερμικής διάχυσης διαφόρων ουσιών και εντοπίστε τους καλύτερους θερμομονωτές από σύγχρονα μονωτικά υλικά κτιρίων.

Ερευνητικές μέθοδοι:

Αντικείμενο μελέτης:Διάφορες ουσίες και κατασκευές θερμομονωτικά υλικά.

Αντικείμενο μελέτης:Θερμική αγωγιμότητα ουσιών.

Υπόθεση:

Εάν η θερμοκρασία μιας ουσίας αλλάξει ελαφρώς σε μια ορισμένη χρονική περίοδο, τότε αυτή την ουσίαέχει κακή θερμική αγωγιμότητα, δηλ. διατηρεί καλά τη θερμότητα.

Οι αποτελεσματικοί θερμομονωτές έχουν χαμηλή θερμική διάχυση.

2. Κύριο μέρος.

ΣΕ σύγχρονες συνθήκεςΟι αυξήσεις στις τιμές των καυσίμων έχουν επίσης αλλάξει τις προσεγγίσεις για τη θερμική προστασία των κτιρίων και οι απαιτήσεις για δομικά υλικά έχουν αυξηθεί. Κάθε σπίτι χρειάζεται μόνωση και σύστημα θέρμανσης. Επομένως, κατά την εκτέλεση υπολογισμών θερμικής μηχανικής των κατασκευών που περικλείουν, είναι σημαντικό να υπολογιστεί ο δείκτης θερμικής αγωγιμότητας.

Θερμική αγωγιμότητα- αυτή είναι μια φυσική ιδιότητα ενός υλικού στο οποίο η θερμική ενέργεια μέσα στο σώμα μετακινείται από το θερμότερο μέρος του στο ψυχρότερο. Η τιμή του δείκτη θερμικής αγωγιμότητας δείχνει τον βαθμό απώλειας θερμότητας σε οικιακούς χώρους.

Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας -είναι φυσική παράμετρος μιας ουσίας και γενικά εξαρτάται από τη θερμοκρασία, την πίεση και τον τύπο της ουσίας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας για διάφορα υλικά προσδιορίζεται πειραματικά χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους. Τα περισσότερα από αυτά βασίζονται στη μέτρηση της ροής θερμότητας και των αλλαγών θερμοκρασίας στην υπό μελέτη ουσία.

Σε ένα σχολικό περιβάλλον, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η ενέργεια που διέρχεται από μια επιφάνεια. Επομένως, στην εργασία μας αποφασίσαμε να προσδιορίσουμε όχι την ενέργεια, αλλά την αλλαγή της θερμοκρασίας ανά μονάδα χρόνου. Αυτός ο συντελεστής ονομάζεται συντελεστής θερμικής διάχυσης.

Συντελεστής θερμικής διάχυσης(α) - χρησιμεύει ως μέτρο του ρυθμού με τον οποίο ένα πορώδες μέσο μεταδίδει μια αλλαγή στη θερμοκρασία από το ένα σημείο στο άλλο ανά μονάδα χρόνου.

Για να προσδιορίσουμε τον συντελεστή, συλλέξαμε Εύκολη εγκατάσταση, τρίποδο, θήκη και θερμόμετρο, θήκη δείγματος, λάμπα πυρακτώσεως 100 W ως πηγή θέρμανσης.

2.1. Μελέτη θερμικής αγωγιμότητας αερίων.

Στόχος: Προσδιορισμός του συντελεστή θερμικής διάχυσης των αερίων.

Όπως είναι γνωστό, τα αέρια είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας. Εξαιτίας μεγάλη απόστασημεταξύ των μορίων, η ενέργεια χρειάζεται πολύ χρόνο για να μεταφερθεί από μόριο σε μόριο, δηλαδή ο χρόνος αλλαγής της θερμοκρασίας θα είναι μεγάλος.

Πειραματικές συνθήκες: πήραμε ένα δοκιμαστικό σωλήνα, θερμάναμε τον αέρα στο δοκιμαστικό σωλήνα από κάτω με μια λάμπα πυρακτώσεως και μετρήσαμε τη θερμοκρασία στο δοκιμαστικό σωλήνα με ένα θερμόμετρο. Η αρχική θερμοκρασία του θερμομέτρου είναι 20°C.

Η θερμοκρασία γύρω από τη λάμπα είναι 65°C.

Συμπέρασμα:Ο αέρας μεταφέρει τη θερμότητα κακώς, αυτό αποδεικνύεται από τον υπολογισμένο συντελεστή θερμικής διάχυσης = 0,8 °C/min.

Αν αφήσουμε μικρά κενά αέρα μεταξύ των υλικών φινιρίσματος τοίχων, δαπέδων κ.λπ., τότε μειώνουμε τις απώλειες ενέργειας.

2. 2 .Μελέτη θερμικής αγωγιμότητας υγρού.

Στόχος:Μελέτη της θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων υγρών και προσδιορισμός του συντελεστή θερμικής διάχυσης τους.

Πειραματικές συνθήκες: ρίξαμε νερό, ηλιέλαιο και οινόπνευμα σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα, τον θερμάναμε από κάτω με μια λάμπα πυρακτώσεως και μετρήσαμε τη θερμοκρασία στο δοκιμαστικό σωλήνα με ένα θερμόμετρο.

Εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν τα πειραματικά δεδομένα: θερμοκρασία περιβάλλον.

Η αρχική θερμοκρασία του θερμομέτρου είναι 16°C, η θερμοκρασία γύρω από τη λάμπα είναι 65°C.

Υγρά	t-θερμοκρασία	Αλλαγή θερμοκρασία	t- χρόνος	συντελεστής θερμοκρασίας αγώγιμο °C/min.
				Μέσος όρος 2,6
				Μέσος όρος 3,7
				Μέσος όρος 5,1

Συμπέρασμα:Το νερό έχει την υψηλότερη θερμοχωρητικότητα από αυτά τα υγρά, δηλ. ξοδεύει πολλή ενέργεια κατά τη θέρμανση. Αυτό εξηγεί τα αποτελέσματα του πειράματος: το νερό θερμαίνεται πιο αργά από το λάδι και το αλκοόλ, επομένως ο μέσος συντελεστής θερμικής διάχυσης είναι ο μικρότερος και είναι ίσος με 2,6°C/min, για λάδι 3,7°C/min, για αλκοόλη 5,1°C /min.

Ο καλύτερος αγωγός θερμότητας είναι το αλκοόλ, το οποίο έχει τον υψηλότερο συντελεστή θερμικής διάχυσης.

Το νερό είναι ο καλύτερος μονωτής της θερμότητας.

Ο αέρας και το νερό δεν μεταδίδουν καλά τη θερμότητα, δηλ. Αυτό είναι καλή θερμική προστασία. Γνωρίζουμε παραδείγματα: χειμερινά σιτηρά κάτω από το χιόνι, γούνινα παλτά, παράθυρα με διπλά τζάμια πολλαπλών θαλάμων κ.λπ. Αλλά τα στερεά χρησιμοποιούνται για τη μόνωση σπιτιών και διαμερισμάτων.

Είναι στερεές ουσίες - μόνωση - που βοηθούν να κρατήσει το σπίτι ζεστό.

2.3.1. Προσδιορισμός του συντελεστή θερμικής διάχυσης διάφοροι τύποιγυαλί και άλλα υλικά.

Διερευνήσαμε τη θερμική αγωγιμότητα των υλικών που χρησιμοποιούνται συχνότερα στις κατασκευές.

Ονομα	Αλλαγή θερμοκρασίας	Συντελεστής θερμοκρασία αγώγιμο E=∆ t/ t(°C / min)
			Μέση αξία
Απλό γυαλί
Πλέξιγκλας
Πλεξιγκλάς (πράσινο)
Γαλβανισμένο σίδερο
Γυψοσανίδα

Συμπέρασμα:Σύμφωνα με τα δεδομένα μας, το απλό γυαλί έχει τον χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διάχυσης από τους τρεις τύπους γυαλιού. Είναι απλό γυαλί που χρησιμοποιείται σε διπλά τζάμια για θερμομόνωση.

Τα δημοφιλή δομικά υλικά για φινίρισμα τοίχων και δαπέδων - γυψοσανίδες και laminate - έχουν χαμηλό συντελεστή θερμικής διάχυσης 1,4 °C/min και 1,2 °C/min, επομένως δεν είναι τυχαίο ότι είναι οι ηγέτες στη θερμομόνωση όλων των στερεών υλικών που μελετήθηκαν .

Το γαλβανισμένο σίδερο έχει συντελεστή θερμικής διάχυσης = 1,0, που σημαίνει ότι καλύπτοντας ταράτσες με αυτό το υλικό μπορούμε να μειώσουμε σημαντικά την απώλεια θερμότητας από το σπίτι.

2.3.2 Προσδιορισμός του συντελεστή θερμικής διάχυσης διαφόρων δομικών υλικών.

Για να πραγματοποιήσουμε αυτήν την έρευνα, πήγαμε στο κατάστημα δομικών υλικών Alex-Stroy. Ευγενικά μας δόθηκαν δείγματα σύγχρονων θερμομονωτικών υλικών: ορυκτοβάμβακας, υαλοβάμβακας, ίνες γιούτας, isolon, penoplex και jermaflex.

Αποφασίσαμε να προσδιορίσουμε τον καλύτερο θερμομονωτικό συνδυάζοντας αυτά τα δείγματα με γυψοσανίδα, η οποία χρησιμοποιείται για την επένδυση των τοίχων των δωματίων. Συνδυάζοντας γυψοσανίδα με μόνωση μπορείτε να αποκτήσετε αποτελεσματική θερμική προστασία για το σπίτι σας.

Αρχικός tθερμόμετρο=16°C, tκοντά στη λάμπα =65°C.

Ονομα	Αλλαγή θερμοκρασίας	Συντελεστής θερμοκρασία αγώγιμο E=∆ t/ t(°C / min)
			Μέση αξία
Γυψοσανίδα
Γυψοσανίδα + ορυκτοβάμβακας
Γυψοσανίδα + υαλοβάμβακας
Γυψοσανίδα + ύφασμα γιούτας
Γυψοσανίδα + penoplex
Γυψοσανίδα + μονό
Γυψοσανίδα + jermaflex

Συμπέρασμα:Από τα δεδομένα του πίνακα φαίνεται ότι τα δομικά μονωτικά υλικά μειώνουν σημαντικά τον συντελεστή θερμικής διάχυσης. Ο χαμηλότερος συντελεστής θερμικής διάχυσης 1,0 °C/min έχει συνδυασμό γυψοσανίδας με ορυκτοβάμβακα ή penoplex 1,1 °C/min. Έτσι, η πιο αποτελεσματική θερμική προστασία των τοίχων του δωματίου θα είναι η μόνωση με χρήση ορυκτοβάμβακα ή penoplex.

2.3.3 Καθορισμός του πιο κερδοφόρου θερμομονωτικού σε τιμή ανά 1 τ.μ.

Συμπέρασμα:Ο πιο προσιτός μονωτήρας θερμότητας είναι ...., αλλά λαμβάνοντας υπόψη την αποτελεσματικότητα της θερμομόνωσης, είναι καλύτερο να επιλέξετε ...

3. Συμπέρασμα.

Θερμική αγωγιμότητα διαφόρων ουσιών - αυτό το θέμα, το οποίο μελετάμε στον βαθμό 8, έχει σημαντικές πρακτικές εφαρμογές.

Με τεράστιες τιμές θέρμανσης, κάθε άνθρωπος αρχίζει να σκέφτεται πώς να κρατήσει το σπίτι ζεστό.

Για να αξιολογήσουμε το επίπεδο θερμομόνωσης των υλικών, εισαγάγαμε μια νέα τιμή - τον συντελεστή θερμικής διάχυσης, ο οποίος υπολογίστηκε με τη μέτρηση του χρόνου και της θερμοκρασίας με χρονόμετρο και θερμόμετρο.

Έχοντας υπολογίσει τον συντελεστή θερμικής διάχυσης, προσδιορίσαμε ότι οι καλύτεροι μονωτές θερμότητας είναι ο αέρας και το νερό. Αλλά χρησιμοποιούνται στερεά υλικά για τη μόνωση των σπιτιών. Η σύγχρονη παραγωγή προσφέρει μια ποικιλία μονωτικών υλικών. Επιλέξαμε μόνο θερμομονωτές που βρίσκονται συνήθως στο κατάστημα δομικών υλικών Alex-Stroy. Από αυτούς, προσδιορίσαμε ότι οι καλύτεροι θερμομονωτές είναι οι γυψοσανίδες και τα laminate, και ακόμη καλύτερα σε συνδυασμό με ορυκτοβάμβακα, isolon ή penoplex.

Η υπόθεσή μας ότι οι καλύτεροι θερμομονωτές έχουν χαμηλό συντελεστή θερμικής διάχυσης επιβεβαιώθηκε.

Έτσι, η συνάφεια του θέματος της διατήρησης της θερμοκρασίας στο σπίτι μας οδήγησε σε σημαντικά συμπεράσματα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε στη ζωή. Είμαστε πεπεισμένοι ότι το κόστος μόνωσης για οικοδομικά υλικά αποδίδει σε σύντομο χρονικό διάστημα με ζεστασιά και άνεση στα σπίτια μας.

4. Κατάλογος παραπομπών.

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

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

Σκοπός

Κατοχή και ενοποίηση θεωρητικού υλικού στην ενότητα μεταφοράς θερμότητας «Θερμική αγωγιμότητα», κατοχή της μεθόδου πειραματικού προσδιορισμού του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. απόκτηση δεξιοτήτων μέτρησης, ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν.

1. Προσδιορίστε πειραματικά τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του μονωτικού υλικού.

2. Γράψτε την τιμή του πίνακα του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του υπό μελέτη υλικού.

3. Να υπολογίσετε το σφάλμα της τιμής του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας που βρέθηκε στο πείραμα σε σχέση με τον πίνακα.

4. Βγάλτε ένα συμπέρασμα για την εργασία.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ

Κατά την εκτέλεση τεχνικών υπολογισμών, είναι απαραίτητο να υπάρχουν οι τιμές των συντελεστών θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων υλικών.

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός υλικού να μεταφέρει τη θερμότητα. Αριθμητική τιμή l σκληρά υλικά, ειδικά οι μονωτές θερμότητας, κατά κανόνα, προσδιορίζεται εμπειρικά.

Η φυσική σημασία του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας προσδιορίζεται από την εξίσωση Fourier που γράφτηκε για την ειδική ροή θερμότητας

g = –l grad t . (1)

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον πειραματικό προσδιορισμό της τιμής του l, με βάση τη θεωρία των στατικών ή μη στατικών θερμικών συνθηκών.

Διαφορική εξίσωσηροή θερμότητας Q, W, με σταθερή θερμική αγωγιμότητα μπορεί να γραφτεί στη μορφή

Q = – lF grad t . (2)

Αν θεωρήσουμε έναν κύλινδρο με λεπτό τοίχωμα, όταν l/d > 8, η διαβάθμιση θερμοκρασίας του πεδίου θερμοκρασίας στο κυλινδρικό σύστημα συντεταγμένων θα γραφεί ως

grad t = dt/dr,

και την εξίσωση (2) αυτής της περίπτωσης

όπου d 1, d 2 είναι η εσωτερική και η κάτω διάμετρος του κυλίνδρου, αντίστοιχα, m.

l είναι το μήκος του κυλίνδρου, m;

(t 2 - t 1) = Dt - διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού και εξωτερική επιφάνειακύλινδρος, 0 C;

l είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται ο κύλινδρος, W/(m×0 C).

grad t - βαθμίδα θερμοκρασίας κάθετη προς την επιφάνεια ανταλλαγής θερμότητας, 0 C/m.

Αν λυθεί η εξίσωση (3) ως προς τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας l, W/(m× 0 C), τότε θα έχουμε

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

Η εξίσωση (4) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον πειραματικό προσδιορισμό της τιμής του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται ο κύλινδρος.

Κατά τη διεξαγωγή ενός πειράματος, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί το μέγεθος της ροής θερμότητας Q, W και οι τιμές (t 2 - t 1) = Dt 0 C, κατά την έναρξη ενός σταθερού θερμικού καθεστώτος.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΡΥΘΜΙΣΗ

Η πειραματική διάταξη (Σχήμα) αποτελείται από έναν κύλινδρο 1, στην εσωτερική κοιλότητα του οποίου τοποθετείται ένας ηλεκτρικός θερμαντήρας 2, η ισχύς του ρυθμίζεται από έναν αυτόματο μετασχηματιστή (διακόπτης εναλλαγής) 3 και προσδιορίζεται από τις ενδείξεις ενός αμπερόμετρου 4 και ενός βολτόμετρου. 5. Η θερμοκρασία της εσωτερικής και της εξωτερικής επιφάνειας του κυλίνδρου μετράται χρησιμοποιώντας θερμοστοιχεία Chromel-Copel 7 συνδεδεμένα σε μετρητή θερμοκρασίας μικροεπεξεργαστή 6. Με βάση τη διαφορά μεταξύ αυτών των θερμοκρασιών σε σταθερή θερμική λειτουργία, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού κάτω από καθορίζεται μελέτη από την οποία κατασκευάζεται ο κύλινδρος.

Σχέδιο . Σχέδιο της πειραματικής διάταξης για τον προσδιορισμό του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του υλικού του κυλίνδρου.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

1. Ενεργοποιήστε τον εξοπλισμό στρέφοντας το κουμπί στον πίνακα διανομής στη θέση 1.

2. Γυρίστε το κουμπί του αυτόματου μετασχηματιστή (διακόπτης εναλλαγής) για να ρυθμίσετε την ισχύ του θερμαντήρα που έχει ορίσει ο δάσκαλος.

3. Παρατηρώντας τις ενδείξεις του μετρητή θερμοκρασίας, περιμένετε μέχρι να δημιουργηθεί ένα σταθερό θερμικό καθεστώς.

4. Παρουσιάστε τα αποτελέσματα των μετρήσεων στον πίνακα:

Τραπέζι

Αριθμός εμπειρίας	U, V	Εγώ, Α	t 1,0 C	t 2,0 C

όπου U, I - τάση και ρεύμα στο θερμαντήρα.

t 2, t 1 - θερμοκρασία των εσωτερικών και εξωτερικών επιφανειών του κυλίνδρου.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

1. Υπολογίστε τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του υπό μελέτη υλικού, l, W/(m× 0 C)

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

όπου Q = U×I – ισχύς θερμαντήρα, W;

d 1 = 0,041 m, d 2 = 0,0565 m – εσωτερική και εξωτερικές διαμέτρουςκύλινδρος;

l = 0,55 m – μήκος του κυλίνδρου.

2. Γράψτε την τιμή του πίνακα l, W/(m× 0 C).

3. Προσδιορίστε το σφάλμα l eq σε σχέση με την τιμή αναφοράς l, %.

D = (l eq – l)100/l.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΗ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ

1. Σταθερά και ασταθή θερμικά καθεστώτα.

2. Πεδίο θερμοκρασίας, σταθερό και μη, σταθερό πεδίο τρισδιάστατο, δισδιάστατο και μονοδιάστατο.

3. Διαβάθμιση θερμοκρασίας.

4. Η φυσική ουσία της διαδικασίας αγωγιμότητας της θερμότητας.

5. Εξίσωση Fourier, ανάλυσή της.

6. Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, παράγοντες που επηρεάζουν την τιμή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας.

7. Δώστε αριθμητικές τιμές του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας για ορισμένα υλικά.

8. Ποια υλικά ταξινομούνται ως θερμομονωτικά;

9. Γράψτε την τιμή της βαθμίδας θερμοκρασίας για ένα μονοδιάστατο πεδίο θερμοκρασίας σε καρτεσιανά και κυλινδρικά συστήματα συντεταγμένων.

10. Καταγράψτε τύπους για τον προσδιορισμό της ροής θερμότητας Q, W, επίπεδων και κυλινδρικών μονοστρωματικών και πολυστρωματικών τοίχων.

11.Γράψτε τύπους για τον προσδιορισμό των ειδικών ροών θερμότητας g 1, W/m 2, g 2, W/m για επίπεδα και κυλινδρικά μονοστρωματικά και πολυστρωματικά τοιχώματα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΟΣ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ

1. Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Βασικές αρχές της μεταφοράς θερμότητας - Μ.: Ενέργεια, 1977.

2. Baskakov A.P. και άλλα Θερμική μηχανική - M.: Energoizdat, 1991.

3. Nashchokin V.B. Τεχνική θερμοδυναμική και μεταφορά θερμότητας - Μ.: Ανώτερη Σχολή, 1980.

4. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Μεταφορά θερμότητας - Μ.: Ενέργεια, 1981.

Υπουργείο Παιδείας της Δημοκρατίας της Μορδοβίας

Τμήμα Παιδείας της Περιφερειακής Διοίκησης της Πόλης Σαράνσκ

Δημοτικός εκπαιδευτικό ίδρυμα

"Γυμνάσιο Νο. 13"

Ερευνητικό έργο

τμήμα φυσικής

«Μελέτη θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων τύπων υφαντικών υλικών»

Λίπασοφ Μιχαήλ Παβλόβιτς

Επιστημονικός Σύμβουλος: Καθηγητής Φυσικής

Palaeva Nina Pavlovna

Σαράνσκ 2015

Πίνακας περιεχομένων

Εισαγωγή.

Το κλίμα της Μορδοβίας είναι μέτριο ηπειρωτικό, που χαρακτηρίζεται από κρύους παγωμένους χειμώνες και μέτρια ζεστά καλοκαίρια.

Βασικά, το έδαφος της δημοκρατίας βρίσκεται υπό την επίδραση αέριων μαζών εύκρατων γεωγραφικών πλάτη, που μεταφέρονται από τα κυρίαρχα δυτικά ρεύματα αέρα. Ο καιρός συχνά καθορίζεται από θερμές αέριες μάζες που φτάνουν με νότιους κυκλώνες από τη Μαύρη, τη Μεσόγειο και την Κασπία Θάλασσα. Σχετικά συχνά, η δημοκρατία έρχεται υπό την επίδραση ξηρών ηπειρωτικών αέριων μαζών που προέρχονται από τα νοτιοανατολικά. Ψυχρές αέριες μάζες εισβάλλουν από τη Σκανδιναβία και τη Θάλασσα του Μπάρεντς.

Η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα είναι +4,1…+4,4 °C. Ο πιο κρύος μήνας είναι ο Ιανουάριος: η μέση μηνιαία θερμοκρασία του αέρα κυμαίνεται από –11,1 έως –11,6 °C. Το απόλυτο ελάχιστο ήταν –42…–47 °C. Ο πιο ζεστός μήνας είναι ο Ιούλιος. Η μέση θερμοκρασία του είναι +18,7…+19,1 °C. Το απόλυτο μέγιστο έφτασε τους +37…+39 °С, το 2010 – +39…+41 °С, στο MP MSU – +42 °С.

Η έναρξη, το τέλος και η διάρκεια των σεζόν είναι υπό όρους. Καθορίζονται με βάση τις ημερομηνίες σταθερής μετάβασης της μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας στους 0 και +15 °C.

Το έτος χωρίζεται σε δύο περιόδους: ζεστό και κρύο. Η θερμή περίοδος του έτους καθορίζεται από τη στιγμή που η μέση ημερήσια θερμοκρασία υπερβαίνει τους 0 °C έως θετικές αξίες. Αρχίζει 31 Μαρτίου - 2 Απριλίου, λήγει 4-6 Νοεμβρίου, η διάρκειά του είναι 217-221 ημέρες. Η ψυχρή περίοδος του έτους ξεκινά από τη στιγμή της σταθερής μετάβασης της μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας του αέρα μέσω 0 °C σε αρνητικές τιμές. Διαρκεί περίπου 5 μήνες (144–148 ημέρες).

Το χειμώνα επικρατεί συννεφιασμένος καιρός με ελαφρούς παγετούς (–10…–15 °C), αλλά σε πολύ κρύους χειμώνες υπάρχουν περίοδοι με έντονους παγετούς. Σε κάποιες χρονιές, με ζεστούς και ασταθείς χειμώνες, παρατηρούνται ξεπαγώσεις με ένταση έως +4...+7 °C. Ο αριθμός των ημερών απόψυξης ανά μήνα κυμαίνεται από 3–4 έως 7–8. Τα δυσμενή χειμερινά φαινόμενα περιλαμβάνουν ισχυρούς ανέμους και χιονοθύελλες, σχηματισμούς πάγου και παγετού και ομίχλες. Μέσος αριθμός ημερών με ομίχλη ψυχρή περίοδοέτος κυμαίνεται από 15 έως 25, η μέση διάρκειά τους είναι 72–118 ώρες.

Η άνοιξη ξεκινά στα τέλη Μαρτίου - αρχές Απριλίου. Προάγγελός του είναι η άφιξη των πύργων· τα ψαρόνια και οι κορυδαλλοί φτάνουν στις αρχές Απριλίου. Η κερασιά ανθίζει στα μέσα Μαΐου και η λιλά στα τέλη του μήνα. Η άνοιξη τελειώνει με τη μετάβαση της μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας αέρα στους +15 °C (27–29 Μαΐου), η διάρκεια της άνοιξης είναι 57–58 ημέρες. Δυσμενή φαινόμενα την άνοιξη είναι η επιστροφή του κρύου και του παγετού, οι ξηρασίες και οι ξηροί άνεμοι. Τα τελευταία γιορτάζονται κάθε χρόνο. Σημάδια ξηρού ανέμου είναι σχετική υγρασίααέρα λιγότερο από 30% σε θερμοκρασία αέρα πάνω από +25 ° C και άνεμο τουλάχιστον 5 m/s.

Η περίοδος με μέση ημερήσια θερμοκρασία αέρα +15 °C και άνω θεωρείται καλοκαίρι, η διάρκειά της είναι 91–96 ημέρες και λήγει στις 28–31 Αυγούστου. Τα δυσμενή γεγονότα το καλοκαίρι περιλαμβάνουν ισχυρές βροχοπτώσεις, χαλάζι, καταιγίδες, καταιγίδες, ξηρασία και θερμούς ανέμους. Οι έντονες βροχοπτώσεις διαβρώνουν το ανώτερο εύφορο στρώμα του εδάφους, παρασύρουν πολύτιμο εδαφικό υλικό σε χαράδρες και ποτάμια και προκαλούν υποκατάσταση βλάστησης. Κάθε μήνα ο μέσος αριθμός ημερών με έντονες βροχοπτώσεις (πάνω από 10 mm) είναι 1–2, με ξηρούς ανέμους μέτριας έντασης – 3–8.

Το φθινόπωρο ξεκινά στις 29 Αυγούστου – 1 Σεπτεμβρίου και τελειώνει το πρώτο δεκαήμερο του Νοεμβρίου. Η διάρκειά του είναι 65–69 ημέρες. Στις αρχές Σεπτεμβρίου αρχίζει η πτώση των φύλλων για τη λεύκα και στα μέσα Σεπτεμβρίου για τη σημύδα και το σφενδάμι. Το καιρικό καθεστώς το φθινόπωρο είναι ασταθές, οι βροχοπτώσεις είναι συχνά μικτές. Δυσμενή φθινοπωρινά φαινόμενα: πρώιμοι παγετοί στην επιφάνεια του εδάφους και στον αέρα, ομίχλη, πάγος.

Κεφάλαιο Εγώ .Επισκόπηση εργασιών

1. Λογική δουλειά :

Στο μάθημα της φυσικής της 8ης τάξης, η ενότητα «Θερμικά Φαινόμενα» κέντρισε το ιδιαίτερο ενδιαφέρον μου. Ως αποτέλεσμα αυτής της εργασίας, ήθελα να εμβαθύνω και να εδραιώσω τις υπάρχουσες γνώσεις μου σε αυτό το τμήμα της φυσικής.

Αυτό το θέμαΤο επέλεξα γιατί ήθελα να κατανοήσω αυτή τη φυσική διαδικασία με περισσότερες λεπτομέρειες.

2. Συνάφεια δουλειά :

3. Ο σκοπός αυτής της εργασίας: V

Στόχοι εργασίας:

4. Μέθοδοι έρευνας: μελέτη βιβλιογραφίας με θέμα «Θερμική αγωγιμότητα», επιλογή υφασμάτων για έρευνα, σύστημα πειραμάτων, σύγκριση τιμών, κατασκευή πινάκων και γραφημάτων.

5. Εξοπλισμός:

Κύλινδροι μέτρησης (ποτήρια ζέσεως) 3 τεμ.

Πειραματικό υλικό (δείγματα ιστών).

Θερμόμετρα 3 τμχ.

Παρακολουθώ;

Μετροταινία.

6.Θεωρητικές αιτιολογήσεις.

Θερμική αγωγιμότητα είναι η μεταφορά θερμότητας από δομικά σωματίδια μιας ουσίας (μόρια, άτομα, ηλεκτρόνια) κατά τη θερμική τους κίνηση.Θερμική αγωγιμότητα -ένας από τους τύπους μεταφοράς θερμότητας από πιο θερμαινόμενα μέρη του σώματος σε λιγότερο θερμαινόμενα, που οδηγεί σε εξίσωση της θερμοκρασίας. Με τη θερμική αγωγιμότητα, η μεταφορά ενέργειας σε ένα σώμα συμβαίνει ως αποτέλεσμα της άμεσης μεταφοράς ενέργειας από σωματίδια (μόρια, άτομα, ηλεκτρόνια) με υψηλότερη ενέργεια σε σωματίδια με χαμηλότερη ενέργεια.Μια τέτοια ανταλλαγή θερμότητας μπορεί να συμβεί σε οποιοδήποτε σώμα με ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας, αλλά ο μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας θα εξαρτηθεί από την κατάσταση συσσωμάτωσης της ουσίας. Το φαινόμενο της θερμικής αγωγιμότητας είναι ότι κινητική ενέργειαάτομα και μόρια, που καθορίζει τη θερμοκρασία του σώματος, μεταφέρονται σε άλλο σώμα κατά την αλληλεπίδρασή τους ή μεταφέρονται από πιο θερμές περιοχές του σώματος σε λιγότερο θερμαινόμενες περιοχές.

Μερικές φορές η θερμική αγωγιμότητα ονομάζεται επίσης ποσοτική αξιολόγηση της ικανότητας μιας συγκεκριμένης ουσίας να μεταφέρει τη θερμότητα.

Ιστορικά, η μεταφορά θεωρήθηκε ότι περιλαμβάνει τη ροή θερμίδων από το ένα σώμα στο άλλο. Ωστόσο, μεταγενέστερα πειράματα, ιδίως η θέρμανση των καννών των κανονιών κατά τη διάρκεια της γεώτρησης, διέψευσαν την πραγματικότητα της ύπαρξης του θερμιδικού ως ανεξάρτητου τύπου ύλης. Αντίστοιχα, επί του παρόντος πιστεύεται ότι το φαινόμενο της θερμικής αγωγιμότητας οφείλεται στην επιθυμία να καταλάβει μια κατάσταση πιο κοντά στη θερμοδυναμική ισορροπία, η οποία εκφράζεται σε εξίσωση θερμοκρασίας.

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας είναι η ποσότητα θερμότητας που διέρχεται ανά μονάδα χρόνου από 1 m3 υλικού όταν η διαφορά θερμοκρασίας στις απέναντι επιφάνειές του είναι ίση με 1 βαθμό.

Όσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, τόσο καλύτερες είναι οι θερμομονωτικές ιδιότητες του υλικού.

Υπάρχουν θερμομονωτικά και θερμοαγώγιμα υλικά.

7. Χαρακτηριστικά των τύπων υφασμάτων που μελετήθηκαν.

Τα υφάσματα με διαφορετικούς σκοπούς έχουν διαφορετικές φυσικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά: αντοχή, αντοχή στο τσαλάκωμα, ικανότητα αντίστασης στην τριβή (σε διάφορα αντικείμενα, στο ανθρώπινο σώμα), συρρίκνωση, αντοχή, διαπνοή, διαπερατότητα ατμών, αντοχή στο νερό, αντοχή στη θερμότητα. Πολύ σημαντικές ιδιότητες των οικιακών υφασμάτων είναι η θερμική αγωγιμότητα, δηλ. την ικανότητα ενός υφάσματος να μεταδίδει θερμότητα. Τα υφάσματα που έχουν σχεδιαστεί για προστασία από το κρύο πρέπει να έχουν ελάχιστη θερμική αγωγιμότητα. Για παράδειγμα, η υψηλή αντοχή στη θερμότητα και η αντοχή στο νερό είναι σημαντικές για τεχνικά υφάσματα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενδυμάτων πυροσβεστών.

Η βάση όλων των υλικών και υφασμάτων είναι οι ίνες. Οι ίνες διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη χημική σύνθεση, τη δομή και τις ιδιότητες. Η υπάρχουσα ταξινόμηση των υφαντικών ινών βασίζεται σε δύο κύρια χαρακτηριστικά - τη μέθοδο παραγωγής τους (προέλευση) και χημική σύνθεση, αφού είναι αυτοί που καθορίζουν τις βασικές φυσικές, μηχανικές και χημικές ιδιότητες όχι μόνο των ίδιων των ινών, αλλά και των προϊόντων που λαμβάνονται από αυτές.

Θερμικές ιδιότητες αποτελούν τις σημαντικότερες υγιεινές ιδιότητες των προϊόντων για τη χειμερινή περίοδο. Αυτές οι ιδιότητες εξαρτώνται από τη θερμική αγωγιμότητα των ινών που σχηματίζουν το ύφασμα, από την πυκνότητα, το πάχος και τον τύπο φινιρίσματος του υφάσματος. Το λινάρι θεωρείται η πιο «κρύα» ίνα, καθώς έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα, ενώ η «θερμότερη» είναι το μαλλί. Τα παχιά, πυκνά βουρτσισμένα μάλλινα υφάσματα έχουν τις υψηλότερες θερμοπροστατευτικές ιδιότητες. Οι θερμοπροστατευτικές ιδιότητες των ρούχων επηρεάζονται σημαντικά από τον αριθμό των στρωμάτων υλικού στα ρούχα. Καθώς ο αριθμός των στρωμάτων του υλικού αυξάνεται, η συνολική θερμική αντίσταση αυξάνεται. Χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι μόνωσης: φυσική καισυνθετικός.

Ας εξετάσουμε τέσσερις τύπους υφασμάτων, δείγματα των οποίων θα μελετήσουμε.

Υφάσματα κοστουμιών – από φυσικές ίνες – μαλλί.

Το μαλλί είναι το τρίχωμα των προβάτων, των κατσικιών, των καμήλων και άλλων ζώων. Ο κύριος όγκος του μαλλιού (94-96%) για τις επιχειρήσεις κλωστοϋφαντουργίας προμηθεύεται από την εκτροφή προβάτων.

Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του μαλλιού είναι η ικανότητά του να κάνει αισθητή, η οποία εξηγείται από την παρουσία ενός φολιδωτού στρώματος στην επιφάνειά του, τη σημαντική πτυχή και την απαλότητα των ινών. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, το μαλλί χρησιμοποιείται για την παραγωγή αρκετά πυκνών υφασμάτων, υφασμάτων, κουρτίνες, τσόχα, καθώς και τσόχα και πιληματοποιημένα προϊόντα. Το μαλλί έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, γεγονός που το καθιστά απαραίτητο για την παραγωγή υφασμάτων για παλτό, κοστούμι και φορέματα και χειμερινά πλεκτά.

Φυσικά μονωτικά υλικά

Wat Και n - ημιμάλλινο μόνωση,πλεκτό ύφασμα με φλις μονής ή διπλής όψης. Το χτύπημα είναι διαθέσιμο σε βαμβάκι, μαλλί και μισό μαλλί και αντικαθιστά το βαμβάκι όταν ράβετε ζεστά ρούχα.

Στα μέσα έως τα τέλη του περασμένου αιώνα, χρησιμοποιήθηκε στη σοβιετική βιομηχανία ενδυμάτων για ράψιμο ρούχων εργασίας, καθώς και ως μόνωση για χειμερινά παλτά.

Το χτύπημα ποικίλλει ως προς τη σύνθεση (βαμβάκι, μαλλί), το πάχος του υφάσματος και τον τρόπο στερέωσης των καλουπιών.

Το χτύπημα γίνεται όλο και λιγότερο δημοφιλές αυτές τις μέρες.

Μειονεκτήματα: μεγάλο βάρος και σχετικά υψηλές ιδιότητες συγκράτησης της υγρασίας.

Συνθετική μόνωση

Sintepon - είναι ένα από τα πιο κοινά συνθετικά μονωτικά υλικά. Ελαφρύ, ογκώδες, ελαστικό, στο οποίο ένα μείγμα (συμπεριλαμβανομένων των δευτερογενών τεχνητών και φυσικών κλωστοϋφαντουργικών απορριμμάτων) συγκρατείται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας μια τρυπημένη με βελόνα, κόλλα (γαλάκτωμα) ή θερμική μέθοδο.

Sintepon μέσα Πρόσφατακατασκευάζονται συνήθως από ανακυκλωμένες πρώτες ύλες πολυεστέρα (ανακυκλωμένο PET), λιωμένα πλαστικά απόβλητα (μπουκάλια PET, σακούλες, επιτραπέζια σκεύη μιας χρήσης κ.λπ.). Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος του προϊόντος, αλλά μειώνει σημαντικά τα χαρακτηριστικά ποιότητας και απόδοσης.

Sintepon- μη υφασμένο υλικό, που λαμβάνεται από συνθετικές ίνες. Είναι πολύ πιο ελαφρύ από το χτύπημα, ελαστικό, δεν χάνει το σχήμα και δεν πέφτει. Το Sintepon δεν είναι υγροσκοπικό, επομένως δεν βραχεί πολύ και στεγνώνει εύκολα. Επιπλέον, βγαίνει σε λευκό χρώμα και όταν πλένετε μονωμένα αντικείμενα δεν ξεθωριάζει και δεν αφήνει λεκέδες στο εξωτερικό ύφασμα. Μετά το πλύσιμο, το προϊόν διατηρεί το σχήμα του και δεν χάνει όγκο.

Τα πλεονεκτήματα του συνθετικού χειμερινωτή είναι η ελαφρότητα, οι καλές θερμοπροστατευτικές ιδιότητες και το χαμηλό βάρος, καθώς και η σχετική αβλαβής για τον άνθρωπο. Ο συνθετικός χειμωνιάτικος χρησιμοποιείται για όλους τους τύπους μονωμένων ενδυμάτων, συμπεριλαμβανομένων των παιδικών, καθώς και για την κατασκευή , καλύμματα, και τσάντες και άλλα προϊόντα.Ελαφρύ, ζεστό, ογκώδες, φθηνό - κάποτε μια τέτοια μόνωση ήταν στην κορυφή της δημοτικότητας.

Ωστόσο, όπως έδειξε ο χρόνος, ο συνθετικός χειμωνιάτικος έχει ορισμένα μειονεκτήματα: αυξημένη διαπερατότητα υγρασίας, αεροστεγανότητα, ταχεία παραμόρφωση και ευθραυστότητα του υλικού - όλα αυτά οδήγησαν στο γεγονός ότι ο συνθετικός χειμωνιάτικος χρησιμοποιείται ως μόνωση για την παραγωγή φθηνότερων demi. - ρούχα εποχής και χειμώνα.

Κοίλες ίνες (κούφιες ίνες) - μη υφαντό ύφασμα γεμάτο με συνθετικές ίνες σε μορφή σπιράλ, μπάλες, ελατήρια κ.λπ. Αυτή η δομή είναι που κάνει το αντικείμενο ζεστό, καθώς συγκρατείται πολύς αέρας μεταξύ των ινών.

Δικαίως θεωρείται η μόνωση του 21ου αιώνα. Ελαφρύ, ζεστό, ανθεκτικό στην υγρασία και το σχήμα, υποαλλεργικό - είναι ένα εξαιρετικό υλικό για την παραγωγή εξαιρετικής μόνωσης για χειμερινά ρούχα.

Ποικιλίες - polyfiber, thermofiber, fiberskin, fibertek κ.λπ.

Κεφάλαιο II . Πειραματική ερευνητική εργασία

Πρόοδο των εργασιών:

Κατά την εφαρμογή αυτού ερευνητικό έργοΈξι πειράματα πραγματοποιήθηκαν με διαφορετικούς τύπους υφασμάτων. Όλα τα δείγματα έχουν τις ίδιες διαστάσεις: μήκος, πλάτος και εμβαδόν (φωτογραφία 1). Η περιοχή των δειγμάτων συμπίπτει με την επιφάνεια του κυλίνδρου μέτρησης (Πίνακας Νο. 1)

φωτογραφία 1

Πίνακας Νο. 1

Κουρτίνα

Μάλλινο ύφασμα 1

Μάλλινο ύφασμα κοστουμιού 2

Holofiber

Sintepon (λεπτό)

Sintepon (χοντρό)

Κτύπημα με ρόπαλο

Πάχος

0,4 εκ

0,1 εκ

2 εκ

1 εκ

2 εκ

0,5 εκ

Πλάτος

12 εκ

Μήκος

13 εκ

τετράγωνο

156 εκ 2

2.1 Σύγκριση θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων υφαντικών υλικών.

Εξοπλισμός: Κύλινδροι μέτρησης με ζεστό νερό, πειραματικά υλικά, θερμόμετρα υδραργύρου - 3 τεμάχια, ηλεκτρονικό θερμόμετρο, δαγκάνες.

Για να πραγματοποιήσουμε το πείραμα, τυλίξαμε τους κυλίνδρους μέτρησης με δείγματα ιστού και τους στερεώσαμε με καρφίτσες.

Ένα ζευγάρι τυλιγμένων κυλίνδρων και ένας ξετυλιγμένος που επιλέχτηκε για το πείραμα γεμίστηκαν με ζεστό νερό της ίδιας θερμοκρασίας. Σε τακτά χρονικά διαστήματα (5 λεπτά), μετρήθηκε η θερμοκρασία του νερού σε κάθε δοχείο (φωτογραφία 2), οι μετρήσεις καταγράφηκαν σε πίνακα και σχεδιάστηκαν γραφήματα για σύγκριση.

φωτογραφία 2

2.1.1. Πείραμα Νο. 1.

Για το πρώτο πείραμα επιλέξαμε δύο τύπους μάλλινο ύφασμα.

Τύποι υφασμάτων που μελετήθηκαν:

Το πρώτο δείγμα είναι λεπτό ύφασμα κοστουμιού, το οποίο χρησιμοποιείται για το ράψιμο σακακιών, παντελονιών και φούστες.

Το δεύτερο δείγμα είναι πιο χοντρό μάλλινο ύφασμα (drape), το οποίο χρησιμοποιείται για το ράψιμο παλτών και μπουφάν.

Τα υφάσματα έχουν διαφορετικά πάχη.

Θερμοκρασία δωματίου (δωμάτιο φυσικής 20ºС)

Τα αποτελέσματα της μελέτης θα εισαχθούν στον πίνακα

9:35

9:40

9:45

9:50

Για σύγκριση, ας φτιάξουμε γραφήματα

Έχοντας συγκρίνει τη θερμοκρασία του νερού τριών ποτηριών και σχεδιάζοντας γραφήματα, είδαμε ότι το πρώτο δείγμα δεν συγκρατεί καλά τη θερμότητα, επομένως έχει καλή θερμική αγωγιμότητα. Η θερμική αγωγιμότητα του δεύτερου δείγματος (χοντρό μάλλινο ύφασμα) είναι χειρότερη, αφού διατηρεί καλύτερα τη θερμότητα.

2.1.2. Πείραμα Νο 2

Στο δεύτερο πείραμα εξετάσαμε τα μονωτικά υλικά. Ο συνθετικός χειμωνιάτικος χρησιμοποιείται συχνά ως μόνωση ρούχων. Ο παχύς συνθετικός χειμωνιάτικος συγκρατεί καλά τη θερμότητα.

Μήκος-13 cm

Πλάτος-12cm

Πάχος - 2 cm

Εμβαδόν: 156 cm

10:05

10:10

10:15

10:20

Ας φτιάξουμε ένα γράφημα

2.1.3. Πείραμα Νο. 3

Το δεύτερο δείγμα είναι μαύρο κτύπημα - φυσικό βαμβακερό υλικό, πλεκτό ύφασμα με μονόπλευρο βούρτσισμα.

Θα βάλουμε τα αποτελέσματα στον πίνακα

11:05

11:10

11:15

11:20

Ας φτιάξουμε ένα γράφημα

Ως αποτέλεσμα του πειράματος, αποδείχθηκε ότι η θερμική αγωγιμότητα του πολυεστέρα επένδυσης είναι χειρότερη από αυτή του κτυπήματος.

2.1.4. Πείραμα Νο. 4

Για να μελετήσουμε τη θερμική αγωγιμότητα της μόνωσης, επιλέξαμε το πρώτο δείγμα -γκρι κτύπημα (βαμβάκι). Το δεύτερο δείγμα είναι μαύρο κτύπημα (μάλλινο).

Παράμετροι των υπό μελέτη αντικειμένων

Γκρι κτύπημα

Κτυπώντας μαύρο

Πάχος

0,6 εκ

0,5 εκ

Πλάτος

12 εκ

Μήκος

13 εκ

τετράγωνο

156 εκ 2

13:50

39,5

38,5

13:55

14:00

36,5

14:05

35,3

34,5

14:10

33,1

Ας φτιάξουμε ένα γράφημα

Η θερμική αγωγιμότητα του κτυπήματος είναι σχεδόν η ίδια, αλλά πρέπει να λάβουμε υπόψη ότι το γκρι κτύπημα είναι πιο παχύ.

2.1.5. Πείραμα Νο. 5

Μελετήσαμε τη θερμική αγωγιμότητα πολυεστέρα παραγεμίσματος διαφορετικού πάχους.

Παράμετροι των υπό μελέτη αντικειμένων

Λεπτή επένδυση από πολυεστέρα

Χοντρό πολυεστέρας επένδυσης

Πάχος

1 εκ

2 εκ

Πλάτος

12 εκ

Μήκος

13 εκ

τετράγωνο

156 εκ 2

14:31

31,9

31,7

14:36

30,5

14:41

29,7

29,3

14:46

29,5

28,7

Ας φτιάξουμε ένα γράφημα

Το γράφημα δείχνει ότι η θερμική αγωγιμότητα του χοντρού πολυεστέρα επένδυσης είναι πολύ μικρότερη από αυτή του λεπτού πολυεστέρα επένδυσης..

2.1.6. Πείραμα Νο. 6

Για τη μελέτη, επιλέξαμε το πρώτο δείγμα - παχύ πολυεστέρα επένδυσης (συνθετικό υλικό, ελαφρύ, ογκώδες, ελαστικό, μη υφαντό υλικό)

Δεύτερο δείγμα- Χολόϊνα(μη υφαντό ύφασμα γεμάτο με συνθετικές ίνες σε μορφή σπιράλ, μπάλες, ελατήρια).

Θα βάλουμε τα αποτελέσματα στον πίνακα

15:05

15:10

15:15

15:20

Ας φτιάξουμε ένα γράφημα

Ως αποτέλεσμα του πειράματος, αποδείχθηκε ότι η θερμική αγωγιμότητα του holofiber είναι χειρότερη από αυτή του πολυεστέρα επένδυσης.

Έτσι, πειστήκαμε ότι στις συνθήκες ενός σχολικού εργαστηρίου φυσικής είναι δυνατή η παραγωγή συγκριτική ανάλυσηυφαντικά υφάσματα.

2.2 Υπολογισμός του συντελεστή θερμομόνωσης κτυπήματος, πολυεστέρα padding και hollafiber.

Σύμφωνα με τον τύπο: υπολογίζεται ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, όπου

P είναι η συνολική ισχύς απώλειας θερμότητας, S είναι η περιοχή διατομής του παραλληλεπιπέδου, ΔT είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των όψεων, h είναι το μήκος του παραλληλεπίπεδου, δηλαδή η απόσταση μεταξύ των όψεων.

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας μετριέται σε W/(m K).

Κατ' αναλογία με τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, υπολογίσαμεσυντελεστής θερμομόνωσης. Στο πείραμά μας

P=Q1 – Q2/t, ισχύς που διατηρεί το υλικό. Όπου: Q1 είναι η ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από το νερό σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο χωρίς «ρούχα» κατά τη διάρκεια του χρόνου t.

Q2 είναι η ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από το νερό σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο με "ρούχα" κατά τη διάρκεια του χρόνου t.

S είναι η περιοχή του δείγματος ιστού.

h - απόσταση μεταξύ προσώπων.

2.2.1. Υπολογισμός του συντελεστή θερμομόνωσης black batting.

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

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. Υπολογισμός του συντελεστή θερμομόνωσης του ελαφρού κτυπήματος.

S=88 cm2; h=0,6 cm;ΔT=24,3°С-22,5°С=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 (Β/μ*Κ)

Συμπέρασμα:συντελεστής θερμομόνωσης μαύρου κτυπήματος 0,48 (Β/μ*Κ)

0,32 (W/m*K)

2.2.3. Υπολογισμός του συντελεστή θερμομόνωσης πολυεστέρα λεπτής επένδυσης.

S=156 cm2; h=0,4 cm; ΔT=23,8°С-22,5°С=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(Β/μ*Κ)

2.2.4. Υπολογισμός του συντελεστή θερμομόνωσης πολυεστέρα παχιάς επένδυσης.

S=156 cm2; h=1,3 cm; ΔT=23,2°С-22°С=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(Β/μ*Κ)

συντελεστής θερμομόνωσης από λεπτό πολυεστέρα επένδυσης 0,077 (Β/μ*Κ)

συντελεστής θερμομόνωσης ελαφρού κτυπήματος 0,54 (Β/μ*Κ)

2.2.5. Υπολογισμός του συντελεστή θερμομόνωσης hollafiber.

S=156 cm2; h=2 cm; ΔT=23,8°С-22,5°С=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)

Έτσι, σε ένα σχολικό εργαστήριο, είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί μια συγκριτική ανάλυση της θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων υφασμάτινων υφασμάτων και να προσδιοριστεί πειραματικά ο συντελεστής θερμομόνωσης.

Η σύγχρονη κλωστοϋφαντουργία χρησιμοποιεί όλο και περισσότερο συνθετικές ίνες. Για το σκοπό αυτό, όπως και σε πολλές βιομηχανίες σύγχρονη παραγωγήΗ νανοτεχνολογία έρχεται στην κλωστοϋφαντουργία.

Τα νανοϋλικά μπορεί να περιέχουν νανοσωματίδια, νανοΐνες και άλλα πρόσθετα. Για παράδειγμα, η εταιρεία Nano-Tex παράγει με επιτυχία υφάσματα ενισχυμένα με νανοτεχνολογία. Ένα από αυτά τα υφάσματα παρέχει απόλυτηαδιάβροχο: λόγω αλλαγής της μοριακής δομής των ινών, σταγόνες νερού ξετυλίγονται εντελώς από το ύφασμα, το οποίο ταυτόχρονα «αναπνέει». Τον Μάρτιο του 2004, η AspenAerogels άρχισε να παράγει μονωμένους πάτους παπουτσιών από νέο νανοϋλικό. Ο νέος μονωτήρας διατηρεί τη θερμότητα καλύτερα από όλους τους υπάρχοντες σύγχρονα υλικά. Σε σύγκριση με αυτά, τα θερμικά χαρακτηριστικά του με το ίδιο πάχος δείγματος βελτιώθηκαν από 3 έως 20 φορές. Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι με τέτοιους δείκτες, τα προϊόντα που κατασκευάζονται από τον νέο μονωτήρα θερμότητας έχουν ελάχιστη κατανάλωση υλικού.

Οι νανοεπικαλύψεις επιτρέπουνΗ ενσωμάτωση μικρο- και νανοηλεκτρονικών, καθώς και MEMS, στα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα διευρύνει σημαντικά τις δυνατότητες της καθημερινής ένδυσης, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέσο επικοινωνίας, ακόμη και ως προσωπικός υπολογιστής. Και η παραγωγή υφασμάτων με ενσωματωμένους αισθητήρες θα επιτρέψει την παρακολούθηση της κατάστασης του ανθρώπινου σώματος. Αυτό σίγουρα θα ανοίξει νέες ευκαιρίες στην ιατρική πρακτική, τον αθλητισμό και την υποστήριξη της ζωής σε ακραίες συνθήκες.

Για την προστασία του ανθρώπου από την υποθερμία, που έχει αναπτυχθεί επί του παρόντοςθερμικά εσώρουχα. Τα θερμικά εσώρουχα είναι ειδικά εσώρουχα, εφαρμόζει σφιχτά στο σώμα μιας ειδικής κοπής. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα είναι ότι πρακτικά δεν τεντώνεται. Χωρίς πλαϊνές ραφές ή μόνο λίγες επίπεδες ραφές εξαλείφουν τον κίνδυνο τριβής.Θερμικά εσώρουχα που εξοικονομούν θερμότητα. Με άλλα λόγια, τα θερμαντικά εσώρουχα προορίζονται για χαμηλά και μεσαία επίπεδα σωματική δραστηριότητασε ψυχρές, κρύες ή πολύ χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Συνιστάται για χρήση σε κάθε καιρό, εάν είναι απαραίτητη η διατήρηση της θερμότητας, π.χ. όταν χρειάζεται να κάνετε προθέρμανση, ανάλογα με την ατομική ανοχή του ανθρώπινου σώματος.

Θερμικά εσώρουχα που απομακρύνουν την υγρασία (λειτουργικά).. Αυτό το θερμικό εσώρουχο έχει την ικανότητα να αφαιρεί την υπερβολική υγρασία (ιδρώτα) από την επιφάνεια του δέρματος. Κατά κανόνα, αυτός ο τύπος θερμικών εσωρούχων είναι κατασκευασμένος από 100% συνθετικά. Χρήση ειδικούς τύπουςτα συνθετικά βελτιώνουν τις ιδιότητες απομάκρυνσης της υγρασίας των θερμικών εσωρούχων. Δεν έχει νόημα να αναφέρουμε όλους τους τύπους συνθετικών που έχουν τέτοιες ιδιότητες. Ας αναφέρουμε μόνο τα πιο διάσημα από αυτά: Coolmax, QuickDry, ThermoliteBase, Polypropylene, Viloft και πολλά, πολλά άλλα.

Θερμικά εσώρουχα εξοικονόμησης θερμότητας + απορρόφησης υγρασίας (υβριδικά).Θερμικά εσώρουχα που συνδυάζουν τις δύο παραπάνω ιδιότητες, δηλ. τόσο για τη θέρμανση όσο και για την απομάκρυνση της υγρασίας.

Λειτουργικά θερμικά εσώρουχα που απομακρύνουν την υγρασία

Θερμικά εσώρουχα που εξοικονομούν θερμότητα

Υβριδικά θερμικά εσώρουχα

Τα θερμικά εσώρουχα αντιμετωπίζουν πολλούς τύπους λειτουργιών- ζεστάνετε, αφαιρέστε την υγρασία ή και τα δύο ταυτόχρονα. Τα θερμικά εσώρουχα σάς επιτρέπουν να ασχολείστε με τα αγαπημένα σας ενεργά αθλήματα σε διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες χωρίς να δημιουργείτε αίσθημα ενόχλησης και εξοικονομείτε επίσης θερμική ενέργεια.

Η θερμική αγωγιμότητα των κλωστοϋφαντουργικών υφασμάτων παίζει σημαντικό ρόλο στα ανθρώπινα ρούχα, και ιδιαίτερα στο κλίμα μας. Επομένως, θέλουμε να δώσουμε μερικές συστάσεις για την επιλογή ρούχων:

1) Να ντύνεστε πάντα κατάλληλα για τον καιρό.

2) χρησιμοποιήστε την αρχή του layering: «τρία λεπτά μπλουζάκια είναι καλύτερα από ένα χοντρό».

3) δίνοντας προτίμηση στα ρούχα από φυσικές ίνες, να θυμάστε ότι η επιστήμη δεν μένει ακίνητη και οι τεχνητές ίνες δεν είναι κατώτερες και μερικές φορές ξεπερνούν τις φυσικές ίνες ως προς τις ιδιότητες θερμικής αγωγιμότητας τους.

Κεφάλαιο III Συμπέρασμα και συμπεράσματα

Εξετάσαμε μόνο μερικά είδη υφασμάτων, φυσικά και συνθετικά. Η σύγχρονη βιομηχανία χρησιμοποιεί συχνότερα υφάσματα κατασκευασμένα από συνθετικές ίνες. Αυτά τα υφάσματα έχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα. Το πλεονέκτημα τέτοιων υφασμάτων είναι η κακή θερμική τους αγωγιμότητα, επομένως, διατηρούν καλά τη θερμότητά μας.Ο συνθετικός χειμωνιάτικος έχει μέτριες θερμομονωτικές ιδιότητες. Τα εξωτερικά ενδύματα με επένδυση από πολυεστέρα είναι κατάλληλα μόνο για πολύ ήπιος χειμώνας. Για σκληρά κλίματα, ο συνθετικός χειμωνιάτικος είναι απαράδεκτος. Αλλά το holofiber έχει εξαιρετική θερμομόνωση (κοντά στο φυσικό κάτω) και είναι κατάλληλο για κρύο καιρό. Διατηρώντας αξιόπιστα τη θερμότητα, επιτρέπει στο δέρμα να αναπνέει. Το Sintepon είναι λιγότερο αναπνεύσιμο.

Συμπέρασμα:

holofiber,holofiber,

Πρακτική σημασία

Λίστα βιβλιογραφία

Γκαλάχοβα Ε. Ν.Κλίμα της Μορδοβίαςκαι συναφείς περιοχές της Περιοχής της Μη Μαύρης Γης στον καιρό (με βάση ερευνητικό υλικό στην Αυτόνομη Σοβιετική Σοσιαλιστική Δημοκρατία της Μορδοβίας): Περίληψη του συγγραφέα. dis. ...υποψήφιος.../

Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, τόμος 43. σελίδα 473 .-Μ.: TSB. 1954

Smorodinsky A.Ya. Θερμοκρασία. Βιβλιοθήκη "Quantum". Τεύχος 12-Μ.: «Επιστήμη», το κύριο γραφείο σύνταξης φυσικής και μαθηματικής λογοτεχνίας, 1981 - 159 σελ.

Εγκυκλοπαίδεια για παιδιά «AVANTA». Φυσική.τ.16.χ.2.-Μ.: «Άβαντα + ", 2002 - 432 σελ.

Περιλήψεις

Μελέτη θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων τύπων υφαντικών υλικών»

Δημοτικό εκπαιδευτικό ίδρυμα "Γυμνάσιο Νο. 13", Σαράνσκ

Ενότητα: φυσική

Επικεφαλής: N.P. Palaeva, καθηγητής φυσικής.

Ζούμε σε ένα εύκρατο ηπειρωτικό κλίμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από κρύους παγωμένους χειμώνες και μέτρια ζεστά καλοκαίρια.

Στα τέλη του 2009, η συζήτηση για τη Γη άναψε. Υπήρχαν πολλά επιστημονικά στοιχεία δεδομένου ότι το κλίμα στη Γη γίνεται θερμότερο και ο πολιτισμός μας φταίει. Υπήρχαν επίσης απόψεις ότι η θεωρία " παγκόσμια υπερθέρμανση" είναι λάθος. Η φύση αποφάσισε επίσης να πει τον λόγο της στους παγετούς του χειμώνα. Πολλές ευρωπαϊκές χώρες καλύφθηκαν με χιόνι και οι κάτοικοι αυτών των χωρών αναπλήρωσαν επειγόντως τις ντουλάπες τους με ζεστά ρούχα.

Σε συνθήκες επικράτησης διαφορετικές θερμοκρασίεςΤο πρόβλημα προκύπτει από τα κατάλληλα ρούχα, τα οποία, αν δεν είναι ζεστά, τότε συγκρατούν καλά τη θερμότητα. Τα ρούχα πρέπει να έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Και έτσι αποφασίσαμε να μελετήσουμε ορισμένους τύπους υφασμάτων για θερμική αγωγιμότητα.

Ο σκοπός αυτής της εργασίας : να διερευνήσει τη θερμική αγωγιμότητα των υφαντικών υλικώνVσε μια σχολική τάξη φυσικής.

Στόχοι εργασίας: μελέτη θεωρητική βάσηέννοια της θερμικής αγωγιμότητας? να μελετήσει πειραματικά τη θερμική αγωγιμότητα των κλωστοϋφαντουργικών υλικών. να προσδιορίσει πειραματικά τον συντελεστή θερμομόνωσης των κλωστοϋφαντουργικών υλικών,συγκρίνετε πειραματικές και πινακοποιημένες τιμές θερμικής αγωγιμότητας υλικών, βγάλτε ένα συμπέρασμα.

Ο κύριος δείκτης των θερμομονωτικών ιδιοτήτων ενός υλικού είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας.

Συνάφεια της εργασίας:

Δυνατότητα απόκτησης νέων θερμομονωτικών υλικών με καλύτερες ιδιότητες.

Η θερμομόνωση παίζει έναν από τους σημαντικότερους ρόλους στην αντιμετώπιση θεμάτων υγείας.

Σε εύκρατα κλίματα, το πρόβλημα προκύπτει με τα κατάλληλα ρούχα, τα οποία πρέπει να συγκρατούν καλά τη θερμότητα· για αυτό πρέπει να έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα.

Η χρήση διαφόρων τύπων μόνωσης κατά το ράψιμο ρούχων μπορεί να μειώσει την ανάπτυξη της νόσου στην περίπτωση της θερμορύθμισης του σώματος.

Μια τέτοια έρευνα μας επιτρέπει να εμβαθύνουμε ριζικά την κατανόησή μας για τη θερμική αγωγιμότητα των κλωστοϋφαντουργικών υλικών και να ανακαλύψουμε ποιο υλικό είναι πιο αποτελεσματικό.

Αντικείμενο μελέτης: Κατά τη διάρκεια αυτής της ερευνητικής εργασίας, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με διάφορους τύπους υφασμάτων και μονωτικών υλικών.Με βάση τα αποτελέσματα της εργασίας, το κύριοσυμπεράσματα . Έχοντας μελετήσει τη βιβλιογραφία για το θέμα της έρευνας και συγκρίνουμε τα πειραματικά ληφθέντα αποτελέσματα με τις τιμές σε πίνακα, μας επιτρέπει να κρίνουμε το μικρό σφάλμα μέτρησης.Έτσι, πειστήκαμε ότι στις συνθήκες μιας σχολικής τάξης φυσικής είναι δυνατό να διεξαχθεί μια συγκριτική ανάλυση της θερμικής αγωγιμότητας των υφασμάτων που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των ρούχων μας.Στη διαδικασία της διεξαγωγής πειραμάτων, μελέτησα τη θερμική αγωγιμότητα δύο τύπων υφασμάτων κοστουμιών (λεπτό και ντραπέ) και τη μόνωσηholofiber,επένδυση από πολυεστέρα και κτύπημα. Ως αποτέλεσμα των πειραμάτων, ήμουν πεπεισμένος ότι η χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα έχειholofiber,Το μάλλινο ύφασμα με επένδυση από πολυεστέρα, στη συνέχεια χτύπημα, ντραπέ και λεπτό μάλλινο κοστούμι έχει τη μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα. Δηλαδή, τα εξωτερικά ενδύματα φτιαγμένα από κουρτίνα και μονωμένα με hollafiber και padding polyester θα διατηρήσουν καλά τη ζεστασιά μας και, ως εκ τούτου, θα μας προστατέψουν από το κρύο του χειμώνα.

Τα αποτελέσματα που προέκυψαν κατά την έρευνα δείχνουν τι μοναδικές θερμομονωτικές δυνατότητες έχουν τα σύγχρονα κλωστοϋφαντουργικά υλικά και οδηγούν στο συμπέρασμα για την ανάγκη ενημέρωσης, ακόμη και προώθησης νέων κλωστοϋφαντουργικών υλικών στον πληθυσμό. Η σύγχρονη κλωστοϋφαντουργία χρησιμοποιεί όλο και περισσότερο συνθετικές ίνες. Για το σκοπό αυτό, όπως και σε πολλούς κλάδους της σύγχρονης παραγωγής, οι νανοτεχνολογίες έρχονται και στην κλωστοϋφαντουργία.

Τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα που βασίζονται σε νανοϋλικά αποκτούν μοναδική αντοχή στο νερό, απωθητικότητα βρωμιάς, θερμική αγωγιμότητα, ικανότητα αγωγής ηλεκτρισμού και άλλες ιδιότητες.

Πρακτική σημασία

Η θερμική αγωγιμότητα των υφασμάτων παίζει σημαντικό ρόλο στα ρούχα του ανθρώπου, άρα και στη ζωή του. Ένα άτομο πρέπει πάντα να ντύνεται κατάλληλα για τις καιρικές συνθήκες για να διατηρήσει τη σωματική του υγεία.

Το άρθρο παρουσιάζει τα αποτελέσματα μιας μελέτης των ιδιοτήτων θερμικής θωράκισης του συνεχούς στημονιού υφάσματος πασσάλων χρησιμοποιώντας μια εγκατάσταση θερμικής απεικόνισης. Ως θερμομονωτικό, προτείνεται η χρήση ενός δομικού υλικού που έχει τις απαραίτητες ιδιότητες - συνεχές διπλό ύφασμα στημονιού-σωρού, χρησιμοποιώντας βαμβακερά και νάιλον νήματα στο υφάδι. Ως αποτέλεσμα της έρευνας που πραγματοποιήθηκε με χρήση εγκατάστασης θερμικής απεικόνισης βασισμένη στην υπέρυθρη κάμερα TermaCamTM SC 3000, προσδιορίστηκαν τα κύρια θερμοφυσικά χαρακτηριστικά του υφάσματος, λήφθηκαν θερμογράμματα της διαδικασίας ψύξης των δειγμάτων υφασμάτων και, με βάση τα αποτελέσματα των μετρήσεων, Κατασκευάστηκαν ημιλογαριθμικά γραφήματα της ψύξης τους. Ως αποτέλεσμα της ανάλυσης των πειραματικών δεδομένων, προκύπτει ότι η θερμική αντίσταση των δειγμάτων συνεχούς διπλού πάνελ υφάσματος στημονιού πασσάλων εξαρτάται από το πάχος τους. Καθώς αυξάνεται το πάχος ενός δεδομένου υφάσματος, αυξάνεται η θερμική του αντίσταση, δηλαδή βελτιώνονται οι ιδιότητες θερμικής θωράκισης, ανεξάρτητα από τη σύνθεση ινών του υφάσματος στο υφάδι.

ύφασμα στημονιού

θερμομονωτικό

θερμική απεικόνιση

θερμική αντίσταση

1. Boyko S.Yu. Ανάπτυξη βέλτιστων τεχνολογικών παραμέτρων για την παραγωγή ιστού για την προστασία του ανθρώπου από εξωτερικές επιδράσεις: Περίληψη της διατριβής. dis. Ph.D. τεχν. Sci. – Μ., 2004. – 16 σελ.

2. Vavilov V.P., Klimov A.G. Θερμική απεικόνιση και εφαρμογές τους. – Μ.: “Intel Universal”, 2002 – 88 σελ.

3. Kolesnikov P.A. Βασικά στοιχεία σχεδιασμού θερμικής προστατευτικής ενδυμασίας. Λ.: «Ελαφριά Βιομηχανία», 1971. – 112 σελ.

4. Nazarova M.V., Boyko S.Yu. Ανάπτυξη μιας μεθόδου για το σχεδιασμό υφάσματος για την προστασία των ανθρώπων από εξωτερικές επιρροές // International Journal of Experimental Education. – 2010. – Νο. 6. – Σ. 75-79.

5. Nazarova M.V., Boyko S.Yu., Zavyalov A.A. Ανάπτυξη βέλτιστων τεχνολογικών παραμέτρων για την παραγωγή υφάσματος με ιδιότητες υψηλής αντοχής // International Journal of Experimental Education. – 2013. – Νο. 10 (μέρος 2). – σελ. 385-390.

6. Nazarova M.V., Boyko S.Yu., Romanov V.Yu. Ανάπτυξη βέλτιστων τεχνολογικών παραμέτρων για την παραγωγή υφάσματος με θερμοπροστατευτικές ιδιότητες // International Journal of Experimental Education. – 2013. – Νο. 10 (μέρος 2). – σελ. 391-396.

Σχεδιασμός ορθολογικής θερμικής προστατευτικής ενδυμασίας για διάφορα κλιματικά και συνθήκες παραγωγήςείναι ένα μεγάλο και πολύ περίπλοκο επιστημονικό πρόβλημα, το οποίο μπορεί να επιλυθεί με επιτυχία μόνο με βάση την ολοκληρωμένη χρήση δεδομένων από τη φυσιολογία, την υγιεινή των ρούχων, την κλιματολογία, τη θερμοφυσική, την επιστήμη των υφαντικών υλικών και τον σχεδιασμό ρούχων.

Η θερμική αγωγιμότητα των κλωστοϋφαντουργικών υφασμάτων σχετίζεται με τη μεταφορά της ενέργειας της θερμικής κίνησης των μικροσωματιδίων από πιο θερμαινόμενα μέρη του σώματος σε λιγότερο θερμαινόμενα, οδηγώντας σε εξίσωση της θερμοκρασίας και εκτιμάται από τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. συντελεστής μεταφοράς θερμότητας? θερμική αντίσταση, ειδική θερμική αντίσταση.

Μια ανάλυση εργασιών για τη μελέτη των θερμοφυσικών ιδιοτήτων ενός υλικού έδειξε ότι κατά την αξιολόγηση των θερμοπροστατευτικών ιδιοτήτων των υλικών ένδυσης, μια πιο απλή και διαισθητική τιμή δεν πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, αλλά η αντίστροφη τιμή του, που ονομάζεται θερμική αντίσταση . Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμική αντίσταση ενός υλικού περιλαμβάνουν: ογκομετρικό βάρος, πάχος, υγρασία, τύπος ινώδους υλικού, διαπερατότητα αέρα.

Ως εκ τούτου, ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να αξιολογήσει την αξία των θερμοφυσικών χαρακτηριστικών του υφάσματος στημονιού που προορίζεται για το ράψιμο ρούχων εργασίας που χρησιμοποιούνται σε ακραίες κλιματικές συνθήκες.

Σε αυτή την εργασία, κατά τη μελέτη των θερμοφυσικών ιδιοτήτων του υφάσματος συνεχούς στημονιού πασσάλων, προτείνεται η χρήση της αρχής της θερμικής διάγνωσης, η οποία συνίσταται στη σύγκριση των πεδίων θερμοκρασίας αναφοράς και της ανάλυσης στο υπό μελέτη ύφασμα. Οι ανωμαλίες θερμοκρασίας χρησιμεύουν ως δείκτες των ελαττωμάτων και του μεγέθους σήματα θερμοκρασίαςκαι η συμπεριφορά τους με την πάροδο του χρόνου αποτελούν τη βάση για ποσοτικές εκτιμήσεις ορισμένων παραμέτρων ιστού.

Ο όρος «θερμική απεικόνιση» αναφέρεται κυρίως στην καταγραφή της θερμικής ακτινοβολίας από στερεά σώματα, η οποία αποτελείται από την ακτινοβολία του ίδιου του σώματος, λόγω της θερμοκρασίας του, καθώς και την ανακλώμενη και μεταδιδόμενη ακτινοβολία από άλλα σώματα. Για οπτικά αδιαφανή αντικείμενα, οι συσκευές θερμικής απεικόνισης καταγράφουν αποκλειστικά επιφανειακά αποτελέσματα: θερμοκρασία επιφάνειας και μέγεθος εκπομπής (απορρόφησης) και συντελεστές ανάκλασης.

Κατά τη μελέτη αντικειμένων με χρήση θερμικής απεικόνισης, χρησιμοποιούνται συχνά οι δύο πιο κοινές περιοχές μηκών κύματος: 3-5,5 μm και 8-12 μm. και συνήθως χαρακτηρίζονται ως ζώνες βραχέων και μακρών κυμάτων.

Γενικό σχήμα για τη μέτρηση της θερμικής ακτινοβολίας ενός αυθαίρετου στερεόςφαίνεται στο Σχ. 1. Το αντικείμενο ελέγχου (1) περιβάλλεται από το περιβάλλον (2) και άλλα αντικείμενα (3), αντίστοιχα, με θερμοκρασίες Tav και Text. Για την καταγραφή της θερμικής ακτινοβολίας χρησιμοποιείται συσκευή θερμικής απεικόνισης (4). Το αντικείμενο δοκιμής χαρακτηρίζεται από τις ακόλουθες οπτικές παραμέτρους: ικανότητα εκπομπής ε; συντελεστής απορρόφησης α; συντελεστής ανάκλασης r; μετάδοση τ.

Ρύζι. 1. Σχηματικό διάγραμμαμετρήσεις θερμικής ακτινοβολίας αυθαίρετου στερεού σώματος

Το κύριο πλεονέκτημα μιας θερμικής απεικόνισης έναντι άλλων συσκευών κατά τη μελέτη των θερμοπροστατευτικών ιδιοτήτων των υλικών είναι:

υψηλή θερμική ευαισθησία.
περισσότερο ακριβείς τιμέςθερμοκρασίες?
υψηλή ταχύτητα λήψης πειραματικών αποτελεσμάτων και επεξεργασίας τους.
απεριόριστο εύρος θερμοκρασίας.

Κατά τον προσδιορισμό των θερμοφυσικών χαρακτηριστικών του συνεχούς διπλού στρώματος υφάσματος στημονιού-σωρού χρησιμοποιώντας ένα σύστημα θερμικής απεικόνισης, χρησιμοποιήθηκε μια τεχνική που αναπτύχθηκε στο Τμήμα Βιομηχανικής Θερμικής Μηχανικής του Κρατικού Τεχνικού Πανεπιστημίου της Μόσχας. ΕΝΑ. Κοσύγινα. Η μέθοδος για τον προσδιορισμό των θερμοφυσικών χαρακτηριστικών βασίζεται σε μεθόδους μη σταθερού θερμικού καθεστώτος για πειραματική αξιολόγηση των θερμοπροστατευτικών ιδιοτήτων των υλικών ένδυσης με τη χρήση της μεθόδου κανονικής θερμικής καθεστώτος, με βάση το φαινόμενο της ελεύθερης ψύξης ενός θερμαινόμενου δείγματος σε αέριο μέσο ( αέρας).

Μελέτες των θερμοφυσικών χαρακτηριστικών συνεχούς διπλού στρώματος στημονιού-σωρού υφάσματος με χρήση συστήματος θερμικής απεικόνισης πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο του Τμήματος Βιομηχανικής Μηχανικής Θερμότητας και Ηλεκτρικής Ενέργειας στο MSTU. ΕΝΑ. Κοσύγινα.

Κατά τη χρήση του συστήματος θερμικής απεικόνισης, ορίστηκαν οι ακόλουθες εργασίες:

Προσδιορισμός των πεδίων θερμοκρασίας στην επιφάνεια των δειγμάτων ιστού που μελετώνται κατά τη διάρκεια της ψύξης.
Προσδιορισμός της θερμικής αγωγιμότητας συνεχούς διπλής στρώσης υφάσματος πασσάλων.

Η εργαστηριακή διάταξη για το πείραμα φαίνεται στο Σχ. 2.

Ρύζι. 2. Σύστημα θερμικής απεικόνισης για τη μελέτη της θερμικής αγωγιμότητας του βασικού υφάσματος πασσάλων: 1 - κάμερα θερμικής απεικόνισης termocamtmsc 3000; 2 - υπολογιστής για επεξεργασία δεδομένων. 3 - θερμομονωμένο ντουλάπι. 4 - προστατευτική οθόνη; 5 - θερμόμετρο, για τον έλεγχο της θερμοκρασίας μέσα στο ντουλάπι. 6 - δείγμα υφάσματος

Όπως είναι γνωστό από την έρευνα του Α.Π. Kolesnikov, η θερμομονωτική ικανότητα ενός υφάσματος εξαρτάται από το πάχος του. Το πάχος έχει τη μεγαλύτερη σημασία στις θερμομονωτικές ιδιότητες του υφάσματος. Για τη διεξαγωγή του πειράματος, χρησιμοποιήθηκαν δείγματα άκοπου υφάσματος στημονιού-σωρού με βαμβακερό νήμα στο στημόνι και στημονιά πέλους. Το υφάδι χρησιμοποιούσε βαμβακερό νήμα με γραμμική πυκνότητα 15,4 * 2 tex (Ι-επιλογή) και νάιλον νήμα Τ = 15,6 tex (ΙΙ-επιλογή). Σε κάθε μία από τις επιλογές άλλαζε το πάχος του υφάσματος. Για τη διεξαγωγή του πειράματος, χρησιμοποιήθηκαν δείγματα υφάσματος διαφόρων πάχους: I - ένα δείγμα παραλλαγής με βαμβακερό νήμα στο υφάδι και II - ένα δείγμα παραλλαγής με νάιλον νήμα στο υφάδι. Το πάχος των δειγμάτων υφάσματος και στις δύο εκδόσεις ήταν b1=7,57 mm, b2=7,62 mm.

Ο αλγόριθμος για τη μελέτη των ιδιοτήτων θερμικής θωράκισης του συνεχούς υφάσματος με στημονιά διπλού πάνελ είναι ο εξής:

Θέρμανση του δείγματος σε θερμομονωμένο ερμάριο σε σταθερή θερμοκρασία t=100 °C (χαμηλότερη από τη θερμοκρασία παραμόρφωσης της ίνας).

Έλεγχος ομοιόμορφης θέρμανσης του δείγματος δοκιμής χρησιμοποιώντας την κάμερα υπερύθρων ThermaCAM SC 3000.

Όταν επιτευχθεί ένα ομοιόμορφο πεδίο θερμοκρασίας στην επιφάνεια του δείγματος, απενεργοποιήστε την ηλεκτρική θέρμανση.

Χρησιμοποιώντας την κάμερα υπερύθρων ThermaCAM SC 3000, καταγράφοντας την ψύξη του δείγματος στην αρχική θερμοκρασία θερμοκρασία δωματίουυπό τους όρους , ;

Αντικατάσταση του δείγματος δοκιμής (επιλογή 1) με άλλο δείγμα (επιλογή 2) και εκ νέου εκτέλεση ολόκληρου του σετ μετρήσεων.

Μετά τη λήψη θερμογραμμάτων της διαδικασίας ψύξης του δείγματος, τα πειραματικά δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία με χρήση υπολογιστή.

Χρησιμοποιώντας γνωστούς τύπους, προσδιορίζουμε τη θερμική αγωγιμότητα και τη θερμική αντίσταση δειγμάτων συνεχούς υφάσματος με στημονιά διπλού πάνελ.

Συνθήκες πειράματος:

εκπομπής του αντικειμένου (βαθμός εκπομπής) - 0,95.
θερμοκρασία περιβάλλοντος - 23 °C;
απόσταση μεταξύ του αντικειμένου και της θερμικής απεικόνισης - 30 cm.
σχετική υγρασία αέρα - 55%.

Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα θερμικής απεικόνισης, καταγράφονται θερμογράμματα της διαδικασίας ψύξης ενός δείγματος ιστού με συχνότητα 1 καρέ ανά δευτερόλεπτο.

Με βάση τα δεδομένα μέτρησης, κατασκευάστηκε ένα ημι-λογαριθμικό γράφημα ψύξης, το οποίο φαίνεται στα Σχ. 3 και 4· το ευθύ τμήμα της καμπύλης αντιστοιχεί στον κανονικό τρόπο λειτουργίας. Η εξίσωση αυτής της γραμμής, σύμφωνα με τον βασικό νόμο του κανονικού τρόπου (του πρώτου είδους), έχει την εξής μορφή:

ln υ=-m·τ+g(x,z,z), (1)

Έξι σημεία με αντίστοιχες συντεταγμένες σημειώνονται στην ευθεία γραμμή, σύμφωνα με την οποία προσδιορίζεται ο ρυθμός ψύξης.

Ο ρυθμός ψύξης σε κάθε τμήμα προσδιορίζεται από τους τύπους (2), s -1:

όπου υ 1 είναι η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας σε ένα δεδομένο σημείο και στο εξωτερικό περιβάλλοντην ώρα τ 1; υ 2 - η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας σε ένα δεδομένο σημείο και στο εξωτερικό περιβάλλον τη στιγμή τ 2.

Ο μέσος ρυθμός ψύξης καθορίζεται από τον τύπο 3, s -1:

, (3)

Καθορίζουμε τον παράγοντα σχήματος για δείγματα υφασμάτων χρησιμοποιώντας τον τύπο (4):

Αν υποθέσουμε ότι το δείγμα ιστού παίρνει συμβατικά το σχήμα ενός παραλληλεπίπεδου, τότε για ορθογώνιο παραλληλεπίπεδομε νευρώσεις L 1, L 2, L 3, mm:

, (4)

όπου L 1 είναι το πλάτος του δείγματος, mm. L 2 - μήκος δείγματος, mm. L 3 - ύψος δείγματος ίσο με b 1, b 2, mm.

Ο συντελεστής θερμικής διάχυσης προσδιορίζεται από τον τύπο (5), m2/s:

Η χύδην πυκνότητα των δειγμάτων προσδιορίζεται από τον τύπο (6), kg/m3:

όπου M είναι η επιφανειακή πυκνότητα του δείγματος, g/m2. β - πάχος δείγματος, mm.

Ρύζι. 3. Πειραματική καμπύλη ρυθμού ψύξης για δείγμα υφάσματος στημονιού με πασσάλους με βαμβακερό νήμα στο υφάδι (παραλλαγή I)

Ρύζι. 4. Πειραματική καμπύλη του ρυθμού ψύξης του στημονιού υφάσματος με νάιλον κλωστή στο υφάδι (παραλλαγή II)

Η ειδική θερμοχωρητικότητα των δειγμάτων λαμβάνεται από πειραματικά δεδομένα που καθορίστηκαν από τον P.A Kolesnikov:

για την επιλογή I (βαμβάκι) c1=1,38 kJ/kg deg;
για την επιλογή II (βαμβάκι-νάιλον) με 2 = 1,66 kJ/kg deg.

Η θερμική αγωγιμότητα του υλικού προσδιορίζεται από τον τύπο (7), W/m⋅deg:

Η θερμική αντίσταση των δειγμάτων υφάσματος προσδιορίζεται από τον τύπο (7), m2 deg/W:

όπου δ είναι το πάχος του στρώματος, m; λ - συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, W/m deg.

Ο υπολογισμός των παραμέτρων θερμικής αντίστασης δειγμάτων συνεχούς διπλού υφάσματος στημονιού πασσάλων δύο επιλογών πραγματοποιήθηκε σε υπολογιστή και παρουσιάστηκε στον Πίνακα. 2.

πίνακας 2

Αποτελέσματα υπολογισμού των παραμέτρων θερμικής αντίστασης δειγμάτων συνεχούς διπλού υφάσματος στημονιού πασσάλων

Δείγμα Αρ.	I - επιλογή	II - επιλογή
Δείγμα Αρ.			Θερμική αντίσταση, m2 deg/W

Ως αποτέλεσμα της ανάλυσης των δεδομένων του πίνακα, προκύπτει ότι η θερμική αντίσταση των δειγμάτων συνεχούς διπλού πάνελ υφάσματος στημονιού πασσάλων εξαρτάται από το πάχος τους. Καθώς αυξάνεται το πάχος ενός δεδομένου υφάσματος, αυξάνεται η θερμική του αντίσταση, δηλαδή βελτιώνονται οι ιδιότητες θερμικής θωράκισης, ανεξάρτητα από τη σύνθεση ινών του υφάσματος στο υφάδι.

Οι καλύτερες θερμοπροστατευτικές ιδιότητες έχουν: - ένα δείγμα υφάσματος που περιέχει βαμβακερό νήμα στο υφάδι και πάχος bT=7,62 mm. δείγμα υφάσματος που περιέχει νάιλον νήμα στο υφάδι και πάχος bT = 7,57.

Πίνακας 3

Θερμοφυσικά χαρακτηριστικά δειγμάτων υφάσματος βασικού πέλους

συμπεράσματα

Χρησιμοποιώντας μια εγκατάσταση θερμικής απεικόνισης βασισμένη στην υπέρυθρη κάμερα TermaCamTM SC 3000, πραγματοποιήθηκε μελέτη των θερμοπροστατευτικών ιδιοτήτων του υφάσματος, προσδιορίστηκαν τα κύρια θερμοφυσικά χαρακτηριστικά του, λήφθηκαν θερμογράμματα της διαδικασίας ψύξης των δειγμάτων υφασμάτων και, με βάση Τα αποτελέσματα των μετρήσεων κατασκευάστηκαν ημιλογαριθμικά γραφήματα της ψύξης τους.
Έχει αναπτυχθεί ένας αλγόριθμος για τον υπολογισμό των ιδιοτήτων θερμικής θωράκισης του συνεχούς υφάσματος στημονιού-σωρού διπλού πάνελ, βάσει του οποίου προσδιορίζονται τα κύρια θερμοφυσικά χαρακτηριστικά του υφάσματος.

Βιβλιογραφικός σύνδεσμος

Khairullin A, Salimov I

Υλικό του επιστημονικού και πρακτικού συνεδρίου

Κατεβάστε:

Προεπισκόπηση:

ΕΡΕΥΝΑ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΟΥΣ ΠΥΡΙΚΟΥ

Ερευνα

Εισαγωγή……………………………………………………………………………………………………………………………………….
Θεωρητικό μέρος……………………………………………………………..3-12

2.1 Φυσικές ιδιότητες των υλικών…………………………………….3-5

2.2 Η έννοια της θερμικής αγωγιμότητας και της θερμομόνωσης…………………………..6-7

Μεταφορά θερμότητας στις κατασκευές…………………………………………..8-9

2.4 Ταξινόμηση θερμομονωτικών υλικών…………………………10-11

2.5 Θερμομονωτικές ιδιότητες υλικών…………………………….11-12

3. Πρακτικό μέρος. Υλικά και μέθοδοι έρευνας…………..12-13

4. Αντοχή στη φωτιά των υλικών………………………………………………………………………………………………………………

5. Συμπεράσματα και συμπεράσματα……………………………………………………………..15

6. Λογοτεχνία………………………………………………………………………………..15

Συνάφεια της εργασίας:προκαλείται από την επείγουσα ανάγκη μελέτης των ιδιοτήτων των δομικών υλικών και μελέτης της πυραντίστασής τους.

Πρόβλημα:

Πώς να κάνετε το σπίτι σας ζεστό, φιλικό προς το περιβάλλον και πυρίμαχο;

Σκοπός Αυτή η εργασία είναι να μελετήσει τη θερμική αγωγιμότητα των φυσικών και τεχνητών οικοδομικών υλικών και την αντοχή τους στη φωτιά.

Για την επίτευξη αυτού του στόχου, προσδιορίστηκαν οι ακόλουθες εργασίες:

Μελετήστε τη βιβλιογραφία για το θέμα της θερμικής αγωγιμότητας και της θερμομόνωσης.
Κατακτήστε τη μεθοδολογία έρευνας για τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας των υλικών.
Δώστε μια ποσοτική εκτίμηση των αγώγιμων ιδιοτήτων των δειγμάτων ως ο λόγος της μεταβολής της θερμοκρασίας προς το χρόνο κατά τον οποίο συνέβη αυτή η αλλαγή.
Συγκρίνετε πειραματικές και πινακοποιημένες τιμές θερμικής αγωγιμότητας υλικών.

6. Εξερευνήστε ασφάλεια φωτιάςοικοδομικά υλικά.

1. Εισαγωγή

Σε κρύο, βροχερό, θυελλώδη καιρό, προσπαθούμε πάντα να επιστρέψουμε σε ένα ζεστό σπίτι, όπου μπορούμε να βγάλουμε το παλτό μας και να αισθανόμαστε ζεστά και άνετα. Εξωτερικοί τοίχοι, παράθυρα, στέγη προστατεύουν το σπίτι μας από τις χαμηλές θερμοκρασίες, δυνατός άνεμος, βροχοπτώσεις με τη μορφή βροχής και χιονιού και άλλα ατμοσφαιρικές επιρροές. Ταυτόχρονα εμποδίζουν τη διείσδυση θερμότητας από το εσωτερικό προς τα έξω λόγω της αντοχής τους στη μεταφορά θερμότητας.

Από τι να χτίσετε ένα σπίτι; Οι τοίχοι του πρέπει να παρέχουν ένα υγιές μικροκλίμα χωρίς υπερβολική υγρασία, μούχλα ή κρύο. Αυτό εξαρτάται από τις φυσικές και μηχανικές τους ιδιότητες.

Κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα, ο κόσμος παρήγαγε τόσα υλικά όσα και ολόκληρη την προηγούμενη χιλιετία. Η επιστημονική έρευνα κατέστησε δυνατή τη σημαντική βελτίωση των οπτικών, χημικών, θερμικών και άλλων ιδιοτήτων ήδη γνωστών υλικών και τη δημιουργία χιλιάδων νέων που η φύση δεν γνώριζε.

Η κατασκευαστική έκρηξη στη Ρωσία του 21ου αιώνα έχει δημιουργήσει ζήτηση για θερμομονωτικά υλικά και κατασκευές. Επιπλέον, με τις αρχές του 2000, τέθηκαν σε ισχύ νέες απαιτήσεις για θερμική προστασία των κατασκευών που περικλείουν. Η μόνωση κτιρίων με σύγχρονα δομικά υλικά μπορεί να μειώσει σημαντικά την απώλεια θερμότητας. Φυσικά, είναι καλύτερο να κατασκευάζετε από υλικά που έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα.

2. Θεωρητικό μέρος.

2.1 Φυσικές ιδιότητες των υλικών.

Πυκνότητα - μια ποσότητα που μετριέται με τον λόγο της μάζας μιας ουσίας προς τον κατειλημμένο όγκο.

Υγρασία - κλάσμα μάζας νερού στο υλικό, εκφρασμένο ως ποσοστό.

Για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε υγρασία, το δείγμα ζυγίζεται πρώτα σε υγρή κατάσταση και μετά σε εντελώς στεγνή κατάσταση. Στεγνώστε το υλικό μέχρι να απομακρυνθεί τελείως η υγρασία σε εργαστηριακές συνθήκες (σε ντουλάπι στεγνώματος) σε θερμοκρασία 110°C. Ένα υλικό του οποίου η υγρασία είναι 0 ονομάζεται απολύτως ξηρό, αν είναι ίση με την υγρασία του περιβάλλοντος αέρα, ονομάζεται ξηρό αέρα.

Υδατοπερατότηταδηλαδή η ικανότητα ενός υλικού να διέρχεται νερό υπό πίεση, μετρούμενη από την ποσότητα νερού που διέρχεται από 1 cm 2 επιφάνεια του υλικού για 1 ώρα σε σταθερή πίεση. Ιδιαίτερα πυκνά υλικά (άσφαλτος, γυαλί, χάλυβας κ.λπ.), καθώς και αρκετά πυκνά υλικά με μικρούς πόρους (ειδικό σκυρόδεμα) είναι πρακτικά αδιάβροχα, τα υπόλοιπα είναι αδιάβροχα.

Αντοχή στον παγετό- την ικανότητα ενός υλικού σε κατάσταση κορεσμένου με νερό να αντέχει σε επαναλαμβανόμενες και "εναλλασσόμενες κατάψυξη και απόψυξη. Ένα υλικό" θεωρείται ανθεκτικό στον παγετό εάν, μετά τη δοκιμή, δεν έχει θρυμματισμό, ρωγμές, αποκόλληση, απώλεια βάρους μεγαλύτερη από 5% και αντοχή μεγαλύτερη από 25%.

Θερμική αγωγιμότητα- την ικανότητα ενός υλικού να μεταφέρει θερμότητα από τη μια επιφάνεια στην άλλη. Η μονάδα θερμότητας είναι 1 joule (J). Με την αύξηση της υγρασίας και της πυκνότητας ενός υλικού, αυξάνεται η θερμική του αγωγιμότητα.

Θερμοχωρητικότητα - η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος κατά 1 Κέλβιν" (K).

Μηχανικές ιδιότητες υλικών.

Δύναμη - την ιδιότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στην καταστροφή υπό την επίδραση φορτίων ή άλλων παραγόντων. Η αντοχή εφελκυσμού είναι η υπό όρους τάση που αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο φορτίο που προηγείται της καταστροφής του δείγματος υλικού. Η αντοχή σε εφελκυσμό προσδιορίζεται με φόρτωση δειγμάτων υλικού μέχρι καταστροφής σε πρέσες ή μηχανές δοκιμής εφελκυσμού. Τα εύθραυστα υλικά δοκιμάζονται κυρίως σε συμπίεση, ενώ τα όλκιμα υλικά δοκιμάζονται κυρίως σε τάση.

Πολλά οικοδομικά υλικά χαρακτηρίζονται από τεχνικούς όρουςοι λεγόμενοι βαθμοί που συμπίπτουν σε αξία με την αντοχή σε εφελκυσμό (θλιπτική αντοχή). Για παράδειγμα, το βαρύ σκυρόδεμα διατίθεται σε ποιότητες (M) 100, 150, 200, 300, 400, 500 και 600 τούβλο-50, 75, 100, 125, 150 κ.λπ.

Σκληρότητα - την ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στη διείσδυση ενός άλλου, πιο συμπαγούς σώματος σε αυτό. Η σκληρότητα ενός υλικού δεν αντιστοιχεί πάντα στην αντοχή του. Τα υλικά με διαφορετικά όρια αντοχής μπορούν να έχουν την ίδια σκληρότητα. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για τον προσδιορισμό της σκληρότητας ενός υλικού. Για παράδειγμα, η σκληρότητα του ομοιογενούς πέτρινα υλικάκαθορίζεται σε ειδική κλίμακα που αποτελείται από δέκα ορυκτά, τα οποία είναι διατεταγμένα κατά σειρά αυξανόμενης σκληρότητας. Το υλικό που δοκιμάζεται είναι γρατσουνισμένο με ορυκτά αλάτων και τα αποτελέσματα συγκρίνονται με το πρότυπο. Μια χαλύβδινη σφαίρα πιέζεται σε μέταλλο, σκυρόδεμα και ξύλο με ένα ορισμένο φορτίο. Η σκληρότητα του υλικού καθορίζεται από το βάθος της εσοχής ή τη διάμετρο του αποτυπώματος.

Ελαστικότητα - την ιδιότητα ενός υλικού να αλλάζει σχήμα υπό φορτίο και να το αποκαθιστά μετά την αφαίρεση του φορτίου. Η αποκατάσταση της αρχικής μορφής μπορεί να είναι πλήρης ή μερική. Εάν η αποκατάσταση του σχήματος είναι ατελής, τότε το υλικό έχει τις λεγόμενες υπολειμματικές παραμορφώσεις. Ως όριο ελαστικότητας θεωρείται η τάση στην οποία οι υπολειμματικές παραμορφώσεις φθάνουν για πρώτη φορά την τιμή που καθορίζεται στις τεχνικές προδιαγραφές για ένα δεδομένο υλικό.

Ευθραυστότητα - την ιδιότητα ενός υλικού να καταρρέει κάτω από μηχανικά φορτία χωρίς αισθητή πλαστική παραμόρφωση. Τα εύθραυστα υλικά περιλαμβάνουν χυτοσίδηρο, σκυρόδεμα, τούβλο. Καταστρέφονται εύκολα από κρούσεις και δεν αντέχουν σε υψηλές τοπικές καταπονήσεις (δημιουργούνται ρωγμές σε αυτά), επομένως δεν χρησιμοποιούνται για κτιριακές κατασκευές που υπόκεινται σε δυνάμεις εφελκυσμού και κάμψης.

Επικίνδυνες ιδιότητες των υλικών για τη φωτιά.

Ευφλεκτότητα - την ικανότητα ενός υλικού να καίγεται ή να μην καίγεται υπό την επίδραση της φωτιάς. Με βάση την ευφλεκτότητα, τα υλικά χωρίζονται σε άκαυστα (άκαυστα), χαμηλής καύσης (δύσκολα στην καύση) και εύφλεκτα (καύσιμα). Τα μη εύφλεκτα υλικά περιλαμβάνουν υλικά που δεν αναφλέγονται, δεν σιγοκαίνονται ή δεν απανθρακώνονται όταν εκτίθενται σε φωτιά ή υψηλή θερμοκρασία. Εάν, υπό την επίδραση πυρκαγιάς ή υψηλής θερμοκρασίας, υλικά ή δομές αναφλεγούν, σιγοκαίουν ή απανθρακώνονται και συνεχίζουν να καίγονται ή να σιγοκαίουν μόνο παρουσία πηγής ανάφλεξης και μετά την αφαίρεσή της σταματήσει η διαδικασία καύσης ή σιγοκαίματος, ταξινομούνται ως χαμηλά Εύφλεκτα υλικά υπό την επίδραση πυρκαγιάς ή υψηλής θερμοκρασίας αναφλέγονται και συνεχίζουν να καίγονται ή να σιγοκαίουν μετά την αφαίρεση της πηγής ανάφλεξης.

Όλα τα δομικά υλικά ανόργανης προέλευσης ταξινομούνται ως άκαυστα και τα οργανικά ως εύφλεκτα.

2.2 Η έννοια της θερμικής αγωγιμότητας και της θερμομόνωσης.

Μεταφορά θερμότητας ή ανταλλαγή θερμότηταςονομάζεται η μεταφορά εσωτερικής ενέργειας από το ένα σώμα στο άλλο ως αποτέλεσμα θερμική επαφή(επαφή) χωρίς να κάνω δουλειά

Θερμική αγωγιμότητα- ένας από τους τύπους μεταφοράς θερμότητας (ενέργεια θερμικής κίνησης μικροσωματιδίων) από πιο θερμαινόμενα μέρη του σώματος σε λιγότερο θερμαινόμενα, που οδηγεί σε εξίσωση της θερμοκρασίας του σώματος.

Μέσω αυτού του τύπου ανταλλαγής θερμότητας, η θερμότητα μεταφέρεται μέσω του τοίχου του σπιτιού το χειμώνα. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία μέσα στο σπίτι είναι υψηλότερη από ό,τι έξω από αυτό, η πιο έντονη θερμική ταλαντωτική κίνηση εκτελείται από σωματίδια που σχηματίζονται εσωτερική επιφάνειατοίχους. Σε σύγκρουση με σωματίδια γειτονικού ψυχρότερου στρώματος, μεταφέρουν μέρος της ενέργειας σε αυτά, με αποτέλεσμα η κίνηση των σωματιδίων σε αυτό το στρώμα, ενώ παραμένει ταλαντευόμενη, να γίνεται πιο έντονη. Έτσι, από στρώμα σε στρώμα, αυξάνεται η ένταση των δονήσεων των σωματιδίων και, κατά συνέπεια, η εσωτερική τους ενέργεια. Έτσι, με τη θερμική αγωγιμότητα, η μεταφορά ενέργειας σε ένα σώμα συμβαίνει ως αποτέλεσμα της άμεσης μεταφοράς ενέργειας από σωματίδια (μόρια, άτομα, ηλεκτρόνια) με υψηλότερη ενέργεια σε σωματίδια με χαμηλότερη ενέργεια.

Η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί μέσω στερεών, υγρών και αέρια σώματα. Τα μέταλλα έχουν την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι φορείς της εσωτερικής ενέργειας εδώ, εκτός από τα μόρια, είναι και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Το ξύλο, το γυαλί, οι ζωικοί και φυτικοί ιστοί μεταφέρουν τη θερμότητα χειρότερα. Τα υγρά έχουν ακόμη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα

(εξαιρουμένων των υγρών μετάλλων, όπως ο υδράργυρος): και τα αέρια. Έτσι, ο αέρας μεταφέρει τη θερμότητα χιλιάδες φορές χειρότερα από τον σίδηρο.Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε τη θερμική αγωγιμότητα των υλικών που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των λεγόμενων κτιριακών περιβλημάτων

(δηλαδή εξωτερικοί τοίχοι, επάνω όροφοι, δάπεδα στον κάτω όροφο) και ιδιαίτερα θερμομονωτικά υλικά σχεδιασμένα να συγκρατούν τη θερμότητα σε δωμάτια και εγκαταστάσεις θέρμανσης.

Η ρύθμιση της μεταφοράς θερμότητας είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα Μηχανήματα κατασκευής. Κατά τη διάρκεια της κρύας περιόδου, η θερμότητα χάνεται στο δωμάτιο λόγω της θερμικής αγωγιμότητας των τοίχων και η διαρροή αέρα μέσω αυτών, αφήνοντας μαζί με τον θερμαινόμενο αέρα μέσω αγωγών εξαερισμού και ρωγμών. Για να διασφαλιστεί ότι η θερμοκρασία σε κατοικίες και εγκαταστάσεις παραγωγήςαντιστοιχεί σε κανονικές συνθήκες ανθρώπινης ζωής και δραστηριότητας, είναι απαραίτητο να μειωθούν αυτές οι απώλειες. Για το σκοπό αυτό, οι τοίχοι των σπιτιών είναι κατασκευασμένοι από υλικά χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας - φυσικά (ξύλο, καλάμια, διάφορα είδη τύρφης, ελαφρόπετρα, φελλός) ή τεχνητά (τούβλο, σκυρόδεμα, αφρός πολυστερίνης κ.λπ.). Οι θερμομονωτικές ιδιότητες αυτών των υλικών είναι διαφορετικές.

Τα κτίρια κουφωμάτων είναι πλέον ευρέως διαδεδομένα, η κατασκευή των οποίων απαιτεί πολύ λιγότερα υλικά από άλλα είδη κτιρίων. Η βάση κτίριο πλαισίουαποτελεί ένα μεταλλικό ή οπλισμένο σκυρόδεμα σκελετό, το οποίο παίζει στο κτίριο τον ίδιο ρόλο που επιτελεί ο σκελετός στο σώμα των ζώων: απορροφά το φορτίο. Στο πλαίσιο ενισχύονται τοίχοι από θερμομονωτικά πορώδη υλικά. Οι πόροι τέτοιων υλικών είναι γεμάτοι με αέρα, επομένως έχουν σχετικά μικρό βάρος και δεν μεταφέρουν τη θερμότητα άσχημα, καθώς η θερμική αγωγιμότητα του αέρα είναι πολύ χαμηλή και η μεταφορά αέρα σε πορώδη υλικά είναι αδύνατη.

Κατά την παραγωγή θερμομονωτικών υλικών, εισάγονται φυσαλίδες αέρα στην προετοιμασμένη μάζα. Για να το κάνετε αυτό, χτυπήστε το ή προσθέστε ειδικό αφρό ή ουσίες που, κατά την είσοδο σε χημική αντίδρασημε το παρασκευασμένο μείγμα απελευθερώνονται φυσαλίδες αερίου. Ορισμένα πορώδη θερμομονωτικά δομικά υλικά παράγονται με θερμική μέθοδο. Για παράδειγμα, στην παραγωγή αφρώδους γυαλιού, η σκόνη γυαλιού αναμειγνύεται με μια μικρή ποσότητα θρυμματισμένου ασβεστόλιθου, χύνεται σε μεταλλικά καλούπια και θερμαίνεται. Σε θερμοκρασία 550-600 °C, η σκόνη γυαλιού λιώνει, σχηματίζοντας μια στερεή μάζα. Όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 750-780 °C, αρχίζει η αποσύνθεση του ασβεστόλιθου, από τον οποίο απελευθερώνονται αέρια. Φουσκώστε τη λιωμένη μάζα, της δίνουν πορώδες. Μετά τη σκλήρυνση, σχηματίζεται ένα υλικό που διατηρεί όλες τις ιδιότητες. συνηθισμένο γυαλί: μη εύφλεκτο, αντοχή στην υγρασία και τα οξέα κ.λπ. Ταυτόχρονα, αυτό το υλικό έχει νέες αξιοσημείωτες ιδιότητες: είναι ανθεκτικό, εύκολο στην επεξεργασία - πριονισμένο, πλανισμένο, δεν ραγίζει όταν μπαίνουν καρφιά. Η χρήση θερμομονωτικών υλικών σε βιομηχανικές και αστικές κατασκευές όχι μόνο μειώνει το κόστος, αλλά αυξάνει και την ωφέλιμη επιφάνεια των χώρων, αυξάνει την πυραντίσταση και την ηχομόνωση τους.

2.3 Μεταφορά θερμότητας στην κατασκευή.

Η οροφή, οι τοίχοι και τα παράθυρα ονομάζονται εξωτερικές κατασκευές που περικλείουν το κτίριο λόγω του γεγονότος ότι προστατεύουν το σπίτι από διάφορους τύπους ατμοσφαιρικών επιδράσεων χαμηλών θερμοκρασιών, ηλιακής ακτινοβολίας, υγρασίας και ανέμου. Με το σχηματισμό διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής επιφάνειας του φράχτη, δημιουργείται μια ροή θερμότητας στο υλικό του φράχτη, η οποία κατευθύνεται προς τη μείωση της θερμοκρασίας. Αυτή τη στιγμή, ο φράκτης παρέχει περισσότερη ή μικρότερη αντίσταση R 0 ροή θερμότητας. Κατασκευές με μεγαλύτερη θερμική αντίσταση παρέχουν καλύτερη θερμική προστασία. Οι θερμομονωτικές ιδιότητες ενός τοίχου θα εξαρτηθούν από το πάχος του και τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένος. Εάν ο τοίχος αποτελείται από πολλά στρώματα (για παράδειγμα, τούβλο-μόνωση-τούβλο), αυτό θερμική αντίστασηθα εξαρτηθεί από το πάχος και τη θερμική αγωγιμότητα του υλικού κάθε στρώσης. Οι θερμομονωτικές ιδιότητες των κατασκευών που περικλείουν εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την περιεκτικότητα σε υγρασία του υλικού. Σχεδόν όλα τα δομικά υλικά περιέχουν μικροσκοπικούς πόρους, οι οποίοι γεμίζουν με αέρα όταν στεγνώσουν. Με την αυξανόμενη υγρασία, οι πόροι γεμίζουν με υγρασία, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας της οποίας είναι 20 φορές μεγαλύτερος σε σύγκριση με τον αέρα, και αυτό οδηγεί σε απότομη μείωση των χαρακτηριστικών θερμομόνωσης τόσο των υλικών όσο και των κατασκευών. Από αυτή την άποψη, κατά τη διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής θα είναι απαραίτητο να προβλεφθούν μέτρα που θα αποτρέπουν την υγρασία των κατασκευών από βροχόπτωση, υπόγεια ύδατακαι υγρασία που προκύπτει από τη συμπύκνωση υδρατμών. Κατά τη λειτουργία των σπιτιών, λόγω της επίδρασης του εσωτερικού και εξωτερικού περιβάλλοντος στις κατασκευές που περικλείουν, τα υλικά δεν είναι σε εντελώς στεγνή κατάσταση, αλλά διαφέρουν ελαφρώς υψηλή υγρασία. Αυτό αναπόφευκτα οδηγεί σε αύξηση της θερμικής αγωγιμότητας των υλικών, καθώς και σε μείωση της θερμομονωτικής τους ικανότητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, κατά την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών θερμικής προστασίας των κατασκευών, είναι σημαντικό να χρησιμοποιείται η πραγματική τιμή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας υπό συνθήκες λειτουργίας και όχι σε ξηρή κατάσταση. Η περιεκτικότητα σε υγρασία του θερμού εσωτερικού αέρα είναι υψηλότερη από αυτή του ψυχρού εξωτερικού αέρα, και ως αποτέλεσμα, η διάχυση υδρατμών μέσω του πάχους του φράχτη προκύπτει πάντα από ζεστό δωμάτιοστο κρύο. Αν με εξω αποπερίφραξη, τοποθετήστε πυκνό υλικό που δεν επιτρέπει στους υδρατμούς να περάσουν καλά, τότε μέρος της υγρασίας, μη μπορώντας να διαφύγει, θα αρχίσει να συσσωρεύεται στο πάχος της δομής. Και αν υπάρχει ένα υλικό κοντά στην εξωτερική επιφάνεια που δεν παρεμβαίνει στη διάχυση των υδρατμών, τότε όλη η υγρασία θα αφαιρεθεί από το φράχτη αρκετά ελεύθερα.

Ακόμη και στο στάδιο του σχεδιασμού ενός σπιτιού, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι οι τοίχοι μονής στρώσης πάχους 400-650 mm είναι κατασκευασμένοι από τούβλα, μικρά μπλοκ κυψελωτού σκυροδέματος (ή διογκωμένο πηλό σκυρόδεμα) ή κεραμικές πέτρεςπαρέχουν ένα σχετικά χαμηλό επίπεδο θερμικής προστασίας (περίπου 3 φορές λιγότερο από το απαιτούμενο). Αυξημένα θερμομονωτικά χαρακτηριστικά που ικανοποιούν σύγχρονες απαιτήσεις, έχουν δομές τριών στρωμάτων. Αποτελούνται από εσωτερικούς και εξωτερικούς τοίχους από τούβλα ή μπλοκ, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένα στρώμα θερμομονωτικού υλικού. Οι εξωτερικοί και εσωτερικοί τοίχοι, που συνδέονται με εύκαμπτες συνδέσεις με τη μορφή ενισχυτικών ράβδων ή πλαισίων τοποθετημένων σε οριζόντιους αρμούς τοιχοποιίας, δίνουν στη δομή αντοχή και το εσωτερικό (μονωτικό) στρώμα παρέχει τις απαιτούμενες θερμοπροστατευτικές παραμέτρους. Το πάχος του μονωτικού στρώματος επιλέγεται ανάλογα με κλιματικές συνθήκεςκαι τον τύπο της μόνωσης. Λόγω της ετερογένειας της δομής ενός τοίχου τριών στρωμάτων και της χρήσης υλικών με διαφορετικά χαρακτηριστικά θερμοπροστασίας και φραγμού ατμών, μπορεί να σχηματιστεί συμπύκνωση εντός της δομής. Η παρουσία του τελευταίου μειώνει σημαντικά τις θερμομονωτικές ιδιότητες του φράχτη. Εξαιτίας αυτού, κατά την κατασκευή τοίχων τριών στρωμάτων, είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η προστασία τους από την υγρασία. Πιο πρόσφατα, εγκρίθηκαν νέοι κανονισμοί για τη διατήρηση της θερμότητας. Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος που η θερμομόνωση των κτιρίων κατοικιών γίνεται ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα στις κατασκευές σήμερα. Το πρόβλημα της θερμομόνωσης είναι ιδιαίτερα έντονο σε εξοχικές κατοικίες και κατασκευη dacha, γιατί, αν γίνει σωστά, μπορεί να μειώσει το κόστος θέρμανσης κατά 3 ή και 4 φορές.

Το σχήμα δείχνει ένα παράδειγμα κατανομής της απώλειας θερμότητας μέσω διαφόρων δομικών στοιχείων ενός σπιτιού με εμβαδόν 120 m 2

2.4 Ταξινόμηση θερμομονωτικών υλικών.

Ολα θερμομονωτικά υλικάχωρίζονται σε πολλές μεγάλες ομάδες:

ορυκτοβάμβακας?
υαλοβάμβακας και υαλοβάμβακα.
Πολυμερή με αέριο - αφρώδες πλαστικό: αφρός πολυουρεθάνης και πολυουρεθάνης, αφρός πολυστυρενίου και πολυστυρενίου, πολυαιθυλένιο, αφρός φαινόλης, πολυεστέρας.
θερμομόνωση από φυσικά υλικά και τα επεξεργασμένα προϊόντα τους: φελλός, χαρτί, μπλοκ τύρφης κ.λπ.
θερμομόνωση με βάση συνθετικό καουτσούκ.
Θερμομόνωση από απόβλητα παραγωγής πυριτίου.
θερμομονωτικά πάνελκαι σχέδια?
τροποποιημένο σκυρόδεμα: σκυρόδεμα πολυστυρενίου, κυψελοειδές σκυρόδεμα(αφρομπετόν).

Φυσικά, είναι καλύτερο να χτίζετε από υλικά που έχουν επαρκώς υψηλές θερμομονωτικές ιδιότητες.

Και όμως, πολύ πιο συχνά το πρόβλημα της θερμομόνωσης προκύπτει για ένα εξοχικό σπίτι από τούβλα που είναι μόλις υπό κατασκευή ή ένα σπίτι που έχει χτιστεί εδώ και πολύ καιρό. Φυσικά, τα θερμομονωτικά υλικά υψηλής απόδοσης έχουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Αυτά συνήθως περιλαμβάνουν υλικά με μέση πυκνότητα εντός 200 kg/m 3 και Κ θερμότητα λιγότερο από 0,06 WDm"K). Τέτοια υλικά εξοφλούνται γρήγορα μέσα σε 5-10 χρόνια λειτουργίας, επιτρέποντάς σας να εξοικονομήσετε κόστος ενέργειας.

Εκδόθηκε μονωτικά υλικάσε μορφή κυλίνδρων και μαλακών, ημιάκαμπτων και σκληρών ψάθες και πλάκες, διαφορετικών σε πυκνότητα και μέγεθος.

Τα τελευταία χρόνια, τα "πέτρινα" έχουν γίνει όλο και πιο δημοφιλή, ή για να είμαστε πιο ακριβείς - μαλλί βασάλτη. Αυτός ο τύπος βαμβακιού είναι περιβαλλοντικά πυρίμαχος καθαρό υλικό, χαρακτηρίζεται από υψηλή υδατοαπωθητικές ιδιότητες, αλλά ταυτόχρονα διαπερατό από ατμούς. Τα υλικά βασάλτη είναι σημαντικά ανώτερα από τον παραδοσιακό υαλοβάμβακα στις θερμομονωτικές τους ιδιότητες, αλλά, δυστυχώς, είναι πιο ακριβά από το τελευταίο. Τα υλικά αυτά ανήκουν στην ομάδα των πυρίμαχων υλικών. Τα θερμομονωτικά προϊόντα από πολυμερή ή χαρτί καίγονται σε φωτιά σε 5 λεπτά. Τα μονωτικά υλικά από υαλοβάμβακα σε θερμοκρασία 650 °C, η οποία επιτυγχάνεται σε μόλις 7 λεπτά κατά τη διάρκεια μιας κανονικής φωτιάς σε εσωτερικούς χώρους, λιώνουν και πυροσυσσωματώνονται σε γυάλινο μπολ. Όσον αφορά τον ορυκτοβάμβακα με βάση τον βασάλτη, ακόμη και σε θερμοκρασία 1000 °C δεν λιώνει και δεν χάνει το αρχικό του σχήμα.

Όλα τα μονωτικά υλικά είναι ασφαλή τόσο για παραγωγή όσο και για χρήση, με την επιφύλαξη της συνιστώμενης τεχνολογίας λειτουργίας.

Τα μονωτικά υλικά βασάλτη είναι επίσης διαθέσιμα σε διάφορα μεγέθη και είδη (ρολά, σκληρά και μαλακά, ψάθες και πλάκες) για την αποτελεσματικότερη αποτελεσματική εφαρμογή. Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητάς τους, ανάλογα με την πυκνότητα, κυμαίνεται από 0,034 έως 0,042 W/(m*K). Αρκετά πρόσφατα εμφανίστηκε στη ρωσική αγορά θερμομόνωση βασάλτηχρησιμοποιείται για μόνωση στέγης, δαπέδων και τοίχων, πλήρωση χωρισμάτων, τοποθέτηση σοφιτών, που παράγονται με τη μορφή πλακών, προϊόντα προφίλκαι φυσικά ρολά.

Τα πολυμερή με αέριο είναι ένα από τα περισσότερα αποτελεσματικούς τύπουςΘερμική μόνωση. Το πιο κοινό και ευρέως χρησιμοποιούμενο από αυτά είναι ο αφρός πολυστυρενίου (διογκωμένη πολυστερίνη). Η χαμηλή θερμική αντοχή και η ευφλεκτότητα των αφρωδών πλαστικών δεν αποτελούν εμπόδιο όταν χρησιμοποιούνται σε πολυεπίπεδες κατασκευές σε συνδυασμό με τούβλο ή σκυρόδεμα. Η διογκωμένη πολυστερίνη είτε παράγεται με τη μέθοδο χωρίς πίεση.

2.5 Θερμομονωτικές ιδιότητες υλικών.

Ο κύριος δείκτης των θερμομονωτικών ιδιοτήτων ενός υλικού είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας. Αυτός ο δείκτης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την περιεκτικότητα σε υγρασία σε αυτό, κάθε ποσοστό της οποίας μειώνει τον συντελεστή κατά 4%. Επιπλέον, το χειμώνα, η υγρασία που υπάρχει στις σανίδες αφρού πολυστυρενίου, που παγώνει και μετατρέπεται σε πάγο, τελικά διαχωρίζει το υλικό σε μεμονωμένους κόκκους και αυτό μειώνει απότομα την ανθεκτικότητα του αφρού χωρίς πίεση. Ο μη συμπιεσμένος αφρός παράγεται παραδοσιακά στη Ρωσία.

Ο εξηλασμένος αφρός πολυστερίνης δεν έχει αυτά τα μειονεκτήματα. Διαθέτουν πολύ χαμηλή απορρόφηση νερού (λιγότερο από 0,3%) λόγω της δομής των κλειστών κυψελών και της υψηλής μηχανικής αντοχής, πάνελ κατασκευασμένα από εξηλασμένο αφρό πολυστυρενίουμπορεί να χρησιμοποιηθεί για εξωτερική θερμομόνωση, για θερμομόνωση υπόγειων τμημάτων κτιρίων, θεμελίων, υπογείων, τοίχων, όπου η χρήση των περισσότερων άλλων μονωτικών υλικών είναι απλά αδύνατη λόγω της τριχοειδούς ανόδου των υπόγειων υδάτων.

Θερμομονωτικά υλικά με χαμηλότερο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας

0,06 W/(m-K) πληρώνεται κατά μέσο όρο σε 5-7 χρόνια λειτουργίας λόγω εξοικονόμησης ενέργειας.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τους συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας των δομικών υλικών.

Τύπος μόνωσης	Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας,
Συμπαγές τούβλο
Τσιμέντο με ίνες	0,55
Αφρώδες σκυρόδεμα χωρίς αυτόκλειστο	0,45
Ξηρή άμμος
Σκληρό ξύλο	0,25
Θερμομονωτικό κυψελωτό σκυρόδεμα	0,12
Ασφαλτική άσφαλτος
Κεραμικά	0,07
Μόνωση φελλού	0,047
Ecowool (χαρτί)	0,046
"Penoizol" (αφροπλαστικό)	0,04
Βασάλτο μαλλί.	0,039
Υαλοβάμβακας	0.038
Αφρός πολυαιθυλενίου	0,035
Μόνωση αφρού Low-E	0,027
Διογκωμένη πολυστερίνη	0,027

Αυτά τα υλικά είναι εμποτισμένα με ουσίες που μειώνουν την απορρόφηση υγρασίας, επιβραδυντικά πυρκαγιάς για να κάνουν το υλικό μη εύφλεκτο και αντισηπτικά. Έχουν αρκετά καλές θερμομονωτικές ιδιότητες (Κ t ch =0,078 W/(m-K) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μόνωση εξωτερικών και εσωτερικών τοίχων και οροφών. Τα υλικά είναι διαθέσιμα σε μορφή πάνελ ή ecowool.

3. Πρακτικό μέρος.

Υλικά και μέθοδοι έρευνας.

Οι μελέτες πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου

Η έρευνα πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό θερμόμετρο. Εξοπλισμός: ηλεκτρική κουζίνα. ένα τρίποδο, μια συνδυασμένη ψηφιακή συσκευή με αισθητήρα θερμοκρασίας και τα υπό μελέτη υλικά. Παρατηρήσαμε την αλλαγή της θερμοκρασίας με την πάροδο του χρόνου και την καταγράψαμε σε πίνακα και στη συνέχεια φτιάξαμε γραφήματα.

Στην εργασία αυτή μελετώνται οι θερμοαγώγιμες ιδιότητες πολλών υλικών.ξύλο, τούβλο, πορομπετόν, και εξέτασε επίσης την ευφλεκτότητα των μονωτικών υλικών technoNIKOL , αφρός πολυστερίνης και αφρός κατασκευής.Η κλίση των καμπυλών που προκύπτουν χαρακτηρίζει τη θερμική αγωγιμότητα των υλικών ως την αναλογία της μεταβολής της θερμοκρασίας προς το χρόνο κατά τον οποίο συνέβη αυτή η αλλαγή.

27,6

23,7

21,6

24,3

Αναλύοντας τα ληφθέντα γραφήματα της αύξησης της θερμοκρασίας, υπολογίσαμε

θερμική αγωγιμότητα των υλικών ως ο λόγος της μεταβολής της θερμοκρασίας προς το χρόνο κατά τον οποίο συνέβη αυτή η αλλαγή

Υλικό	Θερμική αγωγιμότητα Πειραματικός 0 C/s	Θερμική αγωγιμότητα Πίνακας W/(m*K)
Τούβλο	0,079	0,56
Αρομπετόν	0,062	0,45
Δέντρο	0,055	0.25

Η ανάλυση των γραφημάτων και τα αποτελέσματα των μετρήσεων έδειξε τι μοναδικές θερμομονωτικές δυνατότητες έχουν τα σύγχρονα υλικά.

4.Πυραντοχή των υλικών

Για την κατασκευή σύγχρονων σπιτιών, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν διάφορα υλικά: τούβλα, αεριωμένο σκυρόδεμα, ξύλο και προϊόντα ξύλου - μοριοσανίδες (μοριοσανίδες), ινοσανίδες (ινοσανίδες), κόντρα πλακέ κ.λπ.

Για φινίρισμα, φινίρισμα και υλικά επένδυσης, συμπεριλαμβανομένων πλακιδίων πολυστυρενίου, πάνελ από PVC και μοριοσανίδες, ταπετσαρίες, μεμβράνες, κεραμικά πλακίδια, υαλοβάμβακα, πολυμερή υλικά, προϊόντα από συνθετικά και πλαστικά κ.λπ. Τα υλικά φινιρίσματος δημιουργούν επιπρόσθετη απειλή για τη ζωή και την υγεία των ανθρώπων προκαλώντας καπνό, απελευθερώνοντας τοξικά προϊόντα καύσης και διευκολύνοντας την ταχεία εξάπλωση των φλόγων.

πειραματικό μέρος

Εδώ δοκιμάσαμε για αναφλεξιμότηταξύλο εμποτισμένο με πυροσβεστικά αντισηπτικά, μόνωση TechnoNIKOL, αφρό πολυστερίνης και αφρό κατασκευής.

Συμπέρασμα: Ο αφρός κατασκευής αναφλέγεται πολύ εύκολα και παράγει ασφυκτική αέρια και μαύρο καπνό.

Η μόνωση TechnoNIKOL αναφλέγεται πολύ άσχημα, θα έλεγε κανείς ότι δεν καίγεται καθόλου.

Το ξύλο εμποτισμένο με αντισηπτικά είναι πολύ λιγότερο εύφλεκτο.

Ο αφρός πολυστυρενίου καίγεται καλά και εκπέμπει ένας μεγάλος αριθμός απόαιθάλη

5. Συμπεράσματα και συμπεράσματα:

Τα αποτελέσματα που προέκυψαν κατά την έρευνα δείχνουν τι μοναδικές θερμομονωτικές ικανότητες έχουν τα σύγχρονα υλικά και οδηγούν στο συμπέρασμα για την ανάγκη ενημέρωσης, ακόμη και προώθησης των σύγχρονων δομικών υλικών στον πληθυσμό. Επιπλέον, στη σύγχρονη κατασκευαστική αγοράΤα υψηλής ποιότητας θερμομονωτικά υλικά αντιπροσωπεύονται αρκετά ευρέως. Αυτά τα μονωτικά υλικά είναι φιλικά προς το περιβάλλον και ανθεκτικά στη φωτιά.

Τέτοια υλικά είναι πιο ακριβά και επομένως δεν χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή. Στην πόλη μας, τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται ήδη για την κατασκευή νέων κτιρίων, καθώς και για τη μόνωση υφιστάμενων κτιρίων. Επιπλέον, αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται τόσο σε μεγάλα εργοτάξια όσο και στην κατασκευή ιδιωτικών κατοικιών.

Μετά την έρευνα καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι το σπίτι μας απέχει πολύ από το να είναι ασφαλές, γιατί μπορεί να εκδηλωθεί γρήγορα φωτιά, καθώς πολλές ουσίες και αντικείμενα είναι πολύ εύφλεκτα και θα συνοδεύεται από ισχυρό καπνό και υψηλή συγκέντρωση τοξικών ουσιών.

Μη χρησιμοποιείτε υλικά με την ένδειξη «G2», «G3» και «T4» στα σπίτια σας. Αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ εύφλεκτα και εξαιρετικά τοξικά.

Θυμάμαι! Τα συνθετικά υλικά εκπέμπουν πολύ τοξικό καπνό όταν καίγονται.

Διατηρήστε το σπίτι σας καθαρό και τακτοποιημένο. Η καθαριότητα και η τάξη πρέπει να είναι το σύνθημά σας.

Απλοί κανόνες θα σας βοηθήσουν να κάνετε το σπίτι σας άνετο και, το σημαντικότερο, ασφαλές!

Βιβλιογραφία

Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Μεταφορά θερμότητας. - Μ.:

Energoizdat, 1981. –416 σελ.

Filippov L.P. Μελέτη θερμικής αγωγιμότητας οικοδομικών υλικών. –Μ.: Εκδοτικός Οίκος του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας, 2000. –240 δευτ.
Osipova V.A. Πειραματική μελέτηδιαδικασίες μεταφοράς θερμότητας. –Μ.: Ενέργεια, 2001. –318s.
Πόροι του Διαδικτύου.

~ ~