Газоблок теплопроводность характеристики: вес, теплопроводность, гост, плотность, экологичность и свойства

Содержание

технические характеристики газобетона Xella YTONG

Газобетон – конструкционно-теплоизоляционный строительный материал. Он прочный, с хорошей несущей способностью. И вместе с тем он сохраняет в помещении тепло в холодный период года и прохладу летом. Поэтому стены из газобетона могут одновременно быть несущими (воспринимать нагрузку от конструкций здания), и выполнять роль теплозащиты. То есть из газобетона можно строить однослойные стеновые конструкции, которые обладают достаточным сопротивлением теплопередаче и не требуют утепления в средней полосе России.

Всё дело в пористой структуре газобетона: в закрытых порах находится воздух в неподвижном состоянии, который, как известно, является лучшим теплоизолятором. Причём, газобетонные блоки имеют однородную структуру, поэтому их теплозащитные свойства одинаково высокие во всех направлениях.

Чем меньше марка по плотности газобетона, тем он «теплее». Величина, которая показывает, насколько хорошо материал проводит тепло, называется коэффициентом теплопроводности (λ).

Чем меньше эта величина, тем эффективнее материал. При проектировании обычно принимают во внимание коэффициент теплопроводности в условиях эксплуатации с влажностью Б (λБ, это и есть показатель теплопроводности в реальных условиях эксплуатации газобетонной кладки).

У газобетона YTONG любой плотности показатели λБ – одни из лучших на рынке:

· Блоки YTONG A++ (D300), λБ=0,088 Вт/м°С
· Блоки YTONG D400 λБ=0,117 Вт/м°С
· Блоки YTONG D500 λБ=0,147 Вт/м°С

Ещё одна важная величина – сопротивление теплопередаче (R). Она демонстрирует, насколько хорошо строительная конструкция сопротивляется прохождению тепла. Чем выше эта величина, тем меньше потери тепла через наружную стену. Так, у стены из газобетонных блоков D400, толщиной 375 мм, сопротивление теплопередаче – 3,36 (м²•°С)/Вт, и это выше, чем требуется по теплотехнике для однослойной стены в средней полосе России (согласно СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»). Иными словами, из блоков YTONG D400 можно строить наружные стены без дополнительного утепления.

У менее плотных блоков D300 (YTONG A++) сопротивление теплопередаче ещё выше, что позволяет выбрать один из двух вариантов их использования:

· Строить из блоков меньшей толщины, 300 мм, тем самым увеличивая полезную площадь здания, а также экономя на газобетоне, кладочном клее и их доставке.
· Строить из блоков стандартной толщины, 375 мм, получая энергоэффективный дом, который можно бюджетно отапливать даже электричеством.

Сохранению тепла способствует и то, что газобетон укладывают не на обычный цементный раствор, а на специальный клей, благодаря которому толщина кладочного шва – всего 1-3 мм. Чем тоньше шов, тем меньше тепла теряется из дома в холодное время года.

от чего зависит, сравнение с другими материалами

Одна из характеристик, по которой выбирают газобетонные блоки – это теплопроводность. По ее показателю определяют, насколько хорошо материал способен удерживать тепло внутри здания. Один из самых низких коэффициентов теплопроводности имеет воздух. Именно благодаря его наличию в структуре блоков газобетона, они хорошо теплоизолирует стены. Воздух, находящийся в порах, замедляет процесс теплообмена между частицами материалов. Поэтому блоки имеют низкий коэффициент теплопропускаемости, более лучший, чем у кирпича, дерева или пеноблоков.

От чего зависит теплопроводность газоблока?

Газобетон состоит из пористой структуры. Появляются поры в результате выделения газа во время химической реакции раствора с алюминиевой пудрой. Занимают они около 80-85% всего его объема. Но в отличие от пенобетона, из-за такого способа производства создаются открытые, а не закрытые ячейки. По этой причине газобетон быстрее впитывает влагу по сравнению с пеноблоком. Прочность же зависит от толщины перегородок между ячейками.

Производится трех видов:

теплоизоляционный;
конструкционный;
конструкционно-теплоизоляционный.

Каждый из них имеет разный коэффициент теплопропускаемости, и, соответственно, сферу применения. Первый тип используется только в качестве теплоизоляции уже отстроенных стен зданий, маркируется D400. Второй и третий вид применяются для возведения домов и перегородок.

На теплопроводность газобетона влияют следующие факторы:

плотность;
влажность;
толщина;

пористость и структура пор.

Теплоизоляционные блоки имеют наибольшее количество ячеек в своей структуре, причем крупного размера. Из-за этого утепляющий газобетон имеет наименьшую плотность и низкую прочность. Так как для его изготовления использовалось небольшое количество цемента. В итоге перегородки между порами получились недостаточно прочными. Этот тип газоблоков нельзя применять для возведения несущих конструкций. Но зато они обладают наилучшими теплоизолирующими свойствами, благодаря большому количеству воздуха внутри.

Конструкционные газобетонные блоки имеют повышенную плотность, из-за чего их ячейки очень маленькие и их количество меньше, чем в теплоизоляционных, поэтому они хуже удерживают тепло. Этот тип материала используется для строительства оснований и несущих конструкций.

На теплопроводность также влияет влажность. Чем больше воды впитали газоблоки, тем меньше сухого воздуха осталось в ячейках, а значит, тем больше тепла сможет проходить через них. От толщины также меняется способность удерживать нагретый воздух, так, например, блоки шириной 30 см имеют более высокую теплосберегаемость, чем 20 см.

Сравнение газобетона с другими стройматериалами

Теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами заметно отличается. Она меняется в зависимости от структуры и плотности стройматериала. Коэффициент теплопропускаемости полнотелого силикатного кирпича (1800 кг/м³) составляет 0,87 Вт/м·К, пустотелого глиняного – 0,44 Вт/м·К, дерева (500 кг/м³) – 0,18 Вт/м·К, газоблоков D500 – 0,14 Вт/м·К. Чтобы стены одинаково удерживали тепло, то из кирпича потребуется построить сооружение толщиной 210 см, а из газобетона шириной чуть больше 40.

Различается теплопроводность кирпича и газоблока и других материалов с изменением влажности. При показателе 0% газобетон марки D600 имеет коэффициент 0,141 Вт/м·К, D500 – 0,0112 Вт/м·К, D400 – 0,096 Вт/м·К, пенобетон D600 – 0,151 Вт/м·К. Если влажность достигла 5%, то теплопропускаемость заметно ухудшается. У газобетона D500 составляет 0,147 Вт/м·К, D400 – 0,117 Вт/м·К, у пенобетона D600 – 0,211 Вт/м·К. На стены из дерева влага влияет еще значительнее. При плотности 500 кг/м³ и 0% влажности коэффициент теплопроводности – 0,146 Вт/м·К, при 5% – 0,183 Вт/м·К.

Толщину стен из газоблоков определяют в зависимости от климатического региона. Если это северные, то для наилучшей теплоизоляции дома потребуется дополнительное утепление. Иначе здание будет слишком быстро терять тепло. Стена шириной 20 см из D600 имеет показатель теплосберегаемости 0,72 Вт/м·К, 30 см – 0,46, 40 см – 0,35. Если конструкция построена из D400: 20 см – 0,51 Вт/м·К, 30 см – 0,32, 40 см – 0,25.

Чтобы не снижать утепляющие характеристики газоблоков, рекомендуется укладывать их на специальный клей. Тогда швы будут получаться минимальной ширины. Так как именно из-за толстых швов из цементно-песчаных растворов в кладке теряется больше тепла.

Для утепления стен из газобетона и пенобетона рекомендуется использовать влагопроницаемые утепляющие материалы, чтобы между теплоизоляцией и конструкций не образовывался конденсат. Из-за избыточной влажности не только повышается теплопроводность блоков, но и ухудшается микроклимат в доме. Наилучшим вариантом считается теплоизоляция из минеральной ваты. Ее толщина подбирается в зависимости от климатической зоны. Отделка газобетона гидроизоляционным слоем обязательна.

Чем газобетон марки D400 отличается от марки D500?

«Какой марки газобетон выбрать для строительства дома?» – Один из самых популярных вопросов наших клиентов. Выбор обычно стоит между марками D400 и D500, так как разница в цене у них обычно незначительная.

Разберемся подробнее, есть и отличия между ними и в чем.

Плотность и теплопроводность

Маркировка «D» в названии газобетона означает плотность. Чем выше этот показатель, тем прочнее блок. Но чем плотность блока выше, тем он холоднее. Отсюда следует: D500 – прочнее, D400 – теплее, счет 1:1.

А что говорят ГОСТ-ы?

В соответствии с ГОСТ 31359-2007 газобетонные блоки плотностью до 700 кг/м3 являются конструкционным и теплоизоляционным материалом. Это блоки марок D500, D600 и D700. Они отлично подходят для постройки дома, а при правильной установке и утеплении смогут хорошо сохранять тепло. Блоки с плотностью от 200 кг/м3 до 400 кг/м3 являются теплоизоляционным материалом. Это блоки марок D400 и ниже. Что это значит? Это значит, что если вы решили построить действительно прочный дом в несколько этажей, следует обратить внимание на марки D500 и выше. 2:1 в пользу D500.

Другие характеристики

Кроме теплопроводности и плотности, есть еще ряд важных для строительства характеристик. Сравним их значения:

Свойство	D400 (ГОСТ)	D500 (ГОСТ)	D500 (ПТЖБ)
Плотность	400 кг/м³	500 кг/м³	500 кг/м³
Теплопроводность	0,096 Вт/(м ‘С)	0,12 Вт/(м ‘С)	0,12 Вт/(м ‘С)
Морозостойкость	25 циклов	25-35 циклов	100 циклов
Прочность на сжатие	В 1,5	В 1,5	В 2,5
Паронепроницаемость	0. 23 мг/мчПа	0.20 мг/мчПа	0.20 мг/мчПа
Усадка при высыхании	не более 0,5 мм	не более 0,5 мм	не более 0,5 мм

И снова мы видим, что главное и единственное преимущество блока D400 – теплопроводность. При этом блок D500 более плотный, морозостойкий и паронепроницаемый. Плюс два балла уходит блоку D500.

Вывод

Это значит, что из газобетонного блока марки D400 лучше не строить дом? Нет, он тоже подойдет для постройки невысокого дома в 1-2 этажа. Но если у вас есть выбор, сделайте его в пользу более прочного блока – D500. Согласитесь, что гораздо лучше возвести прочный дом и утеплить его, чем рисковать надежностью постройки.

Технические характеристики газобетона YTONG

Наибольшее количества тепла покидает дом через наружную стену. Потерю можно предотвратить, используя при возведении стен дома блоки YTONG®. Благодаря наличию воздуха в порах газобетон YTONG® имеет превосходные теплоизоляционные характеристики.

Среди множества доступных на рынке стеновых материалов газобетон YTONG® характеризуется самой низкой теплопроводностью: коэффициент составляет 0,088- 0.11 Вт/м°C Помимо этого, стоит отметить, что в отличие от других материалов теплопроводность газобетона YTONG® одинакова низка во всех направлениях. Показатель теплоизоляции такой оштукатуренной конструкции внешней стены R= 3,65 м²*°С/Вт

Благодаря идеальной геометрии блоков, монтаж газобетонных блоков осуществляется на клеевой раствор для ячеистых бетонов. Клеевой шов при этом имеет ширину не более 2 мм, что сводит к нулю теплопотери через так называемые «мостики холода». Метод тонкошовной кладки позволяет нам сделать стену из блоков единым монолитом и добиться высокой энергоэффективности дома.

В отличии от классических теплоизоляционных материалов, так называемых эффективных утеплителей: минеральной ваты, пенополистирола, — срок службы блоков YTONG® практически неограничен. Долгий срок службы исключает необходимость периодической реставрации и обновления, обеспечивая дополнительную экономию средств. Благодаря пористой структуре материала YTONG® и беспрепятственному воздухообмену, одновременно с теплосберегающим эффектом достигается и требуемый уровень вентиляции помещений, необходимый для поддержания благоприятного микроклимата зданий. Показатели теплопроводности YTONG® (0,088-0,11) позволяют также в несколько раз сократить ширину стен и, соответственно, снизить трудозатраты при их возведении. Более того, отличные термоизоляционные свойства ячеистых блоков обеспечивают низкие эксплуатационные расходы по содержанию помещений, как благодаря экономии на отоплении зимой, так и с помощью сохранения прохлады в помещениях летом.

Технические характеристики газобетонных блоков и их размеры

Газобетон – современный и широко используемый материал для возведения стен. Это ячеистый бетон, поры в котором образуются благодаря газу, выделяемому при смешивании алюминиевой пудры и цемента. Технические характеристики газобетонных блоков позволяют строить из них дома высотой до трех этажей, причем дома строятся быстро и получаются теплыми и прочными.

Марка по плотности	D300	D400	D500	D600
Нормируемая объемная плотность, кг/м³	300	400	500	600
Класс по прочности на сжатие	B1,0; В1,5	В2,0; В2,5	В2,5	В 3,5
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ₀ [Вт/(м · ºС)]	0,072	0,096	0,12	0,14
Коэффициент теплопроводности при влажности 4%, λ_А [Вт/(м · ºС)]	0,084	0,113	0,141	0,160
Коэффициент теплопроводности при влажности 5%, λ_Б [Вт/(м · ºС)]	0,088	0,117	0,147	0,183
Усадка при высыхании, [мм/м], не более	0,3	0,3	0,3	0,3
Марка по морозостойкости	F 35	F 50	F 50	F 50
Коэффициент паропроницаемости, μ [мг/м·ч·Па]	0,26	0,23	0,20	0,16
Отклонение от заданных геометрических размеров (I категория):
длина, [мм], не более	2	2	2	2
ширина, [мм], не более	2	2	2	2
высота, [мм], не более	1	1	1	1

Размеры:

Высота (мм)	Ширина (мм)	Длина (мм)	Кол-во штук в 1 м³
200	250	625	32,0000
200	290	590	29,2227
200	300	600	27,7778
200	400	600	20,8333
250	250	625	25,6000
250	300	625	21,3333
250	350	625	18,2815
250	375	625	17,0667
250	400	625	16,0000
250	500	625	12,8000

Газобетон – легкий, но достаточно прочный материал. Он легко заменяет собой привычный кирпич или дерево при строительстве, обеспечивает необходимую тепло- и шумозащиту. Это экологичный материал, который легко использовать при индивидуальном строительстве, благодаря удобным размерам и небольшому весу. Газоблоки из-за пористой структуры легко обрабатываются, но также из-за этого они легко вбирают влагу. При правильной эксплуатации газоблоки выдерживают не менее 35 циклов замораживания и оттаивания, а значит, отличаются хорошей морозостойкостью и могут применяться для строительства в достаточно суровых условиях без потери качества.

Размеры и характеристики газобетонного блока, газоблока в Челябинске

Марка по плотности	D500	D600
Класс прочности	B 2,5	B 3,5
Марка по морозостойкости (цикл)	R-50	R-50
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии (Вт/мºC)	0,12	0,14
Коэффициент паропроницаемости (мг/(м4ПА))	0,20	0,16
Отпускная влажность по массе, %, не более	12-18	12-18

Размеры газобетонных блоков

Газобетонные блоки производятся в следующих размерах:

625 x 100 x 250;
625 x 200 x 250;
625 x 300 x 250;
625 x 400 x 250.

Теплоизоляции газобетонного блока

Из-за ячеистой структуры газобетонные блоки ПОРАБЛОК обладают высокими теплоизоляционными свойствами. В отличие от других материалов, теплопроводность газоблоков одинаково низкая во всех направлениях. Благодаря тому, что микропоры заполняются сухим воздухом – наружные стены домов из газобетонных блоков не теряют тепло. Это дает гарантию защиты от холода даже в самые сильные морозы. Сохранению тепла помогает так же укладка блоков с помощью конструкции “паз-гребень”. Строительство из газобетонных блоков ПОРАБЛОК может помочь в будущем сэкономить средства на установке отопления и на топливе. Блоки из газобетона полностью соответствуют российским климатическим особенностям и нормативным требованиям по изоляции. Ячеистая структура газобетонных блоков ПОРАБЛОК помогает создать в помещении ощущение деревянного дома (зимой очень тепло, а летом – прохладно). Стены “дышат” и поддерживают оптимальную влажность.

Огнестойкость газобетонного блока

Газобетонные блоки ПОРАБЛОК состоят из природного минерального негорючего материала. Он способен несколько часов выдерживать температуру 1200С и не деформируется при контакте с огнем. К тому же, этот материал не выделяет вредных веществ в атмосферу. Пожаробезопасные и не чувствительные к воздействию температур газобетонные блоки являются отличным материалом для строительства противопожарных стен в зданиях.

Влагостойкость газобетонного блока

Несмотря на то, что ячеистый бетон – это высокопористый материал он не гигроскопичен. Такой бетон представляет собой капиллярно-пористую структуру, которая обладает способностью отдавать влагу в окружающую среду. За 2–3 года эксплуатации здания в ограждающих конструкциях эксплуатационная (равновесная) влажность бетона остается в пределах 4-5%.

Морозостойкость газобетонного блока

Пористость газобетонных блоков дает гарантию высокой морозостойкости. Когда вода превращается в лед, увеличиваясь в объеме, она имеет место для расширения без угрозы разрыва материала. Морозостойкость даже незащищенного ячеистого бетона может в несколько раз превышать морозостойкость красного и силикатного кирпича.

Паропроницаемость газобетонного блока

Одна из особенностей газобетонных блоков – это высокая паропроницаемость. Она позволяет стенам свободно “дышать”. Такие блоки обеспечивают доступ кислорода, выход углекислого газа и поддерживают оптимальную влажность, сохраняя комфортный климат в помещении.

Звукоизоляция газобетонного блока

В современном строительстве очень важно обеспечить необходимый уровень звукоизоляции. Снизить уровень шума внутри зданий можно с помощью установленных массивных тяжелых преград, или же используя многослойные конструкции из пористых материалов, которые поглощают энергию звуковой волны.  ПОРАБЛОК благодаря особой структуре поверхности обладает высоким уровнем поглощения звука по сравнению с другими совершенно гладкими и «жесткими» поверхностями.  С использованием газобетонных блоков требования по звукоизоляции часто выполняются без дополнительных мероприятий.

Геометрическая точность газобетонного блока

Газобетонные блоки обладают точными размерами и легки в обработке. Это возможно с помощью идеальной геометрии блоков. Элементы изготавливаются по строго заданным размерам. Допускаются отклонения не более 0,3 – 0,8 мм. Строгая геометрия позволяет возводить строительные конструкции с ровными и с идеальными для оштукатуривания поверхностями, сокращая время строительства. Благодаря пористой структуре материала блоки ПОРАБЛОК обладают небольшим весом. Это главное преимущество при транспортировке. Небольшой вес материала снижает нагрузку на несущие конструкции зданий и на фундамент. Структура блоков позволяет точно и без труда их строгать, сверлить и фрезеровать.

Подробно о продукции смотрите в Прайсе на газобетон

Читайте так же про какой газобетон выбрать

Газобетонные блоки: технические характеристики и сведения

Информация о новых или малоизвестных стройматериалах обычно сводится к перечислению нескольких преимуществ, которых достаточно для использования продукции в тех или иных целях. Так и произошло 15 лет назад с газобетонными блоками, появление которых сопровождалось бурной рекламой, но по многих характеристикам этот материал не оправдал своих ожиданий. Сегодня же к вопросам выбора ячеистого бетона многие подходят с большей осторожностью, детально оценивая и рассчитывая их физико-технические свойства.

Прочность

Один из основных технических показателей, от которого зависит выбор материала. Например, марка D350 обладает прочностью не более 1,5 МПа, чего недостаточно для кладки стен с высокой нагрузкой. Однако, марки газобетонных блоков от уровня D400 и выше обладают прочностью 3 МПа.

Этого показателя также недостаточно для соответствия прочности кирпича, однако в некоторых случаях возможно применение таких блоков в качестве материала для наружных стен и при устройстве фундаментов.

Прочность газобетонных блоков нельзя рассматривать в отрыве от плотности и массы. Дело в том, что небольшие уступки в этом показателе камню и кирпичу могут компенсироваться скромным весом и небольшой плотностью. В итоге блок с объемным весом в 500 кг/м3 может обладать прочностью на сжатие до 35–40 кгс/см3. Конечно, это относится к блокам, прошедшим автоклавную обработку, но и при таком условии это сочетание эксплуатационных качеств можно назвать уникальным.

Вернуться к содержанию

Теплопроводность

Кирпичная кладка редко может похвастаться хорошими качествами теплопроводности. Особенно часто строители сталкиваются с «мостиками холода», наличие которых снижает теплосберегающую функцию дома.

В случае с газобетонными блоками за теплопроводность «отвечают» поры, то есть воздушные пузыри в структуре материала, на долю которых приходится около 80% массы. Разные марки обеспечивают разный коэффициент теплопроводности, но в среднем он варьируется от 0,9 до 1,14 Вт/м °С.

Важно отметить, что это значение подходит не только для выполнения базовой функции защиты от холода стенами. Газобетон в виде панелей может выступать и самостоятельным теплоизолятором, сокращая затраты на отопление до 30%.

Вернуться к содержанию

Размеры газоблоков

Выбор типоразмера и формы блока очень важен, так как существуют разные технические требования к толщине стен, а в некоторых случаях и к форме. Стандартный размер газобетонных блоков с маркой плотности D500 предусматривает следующие параметры: 25х62,5 см и толщину в 40 см. При этом вес блока составит 30,5 кг.

В показателях теплопроводности такой материал позволит заменить кладку на 64 см, состоящую из 28 кирпичей. Разумеется, встречаются и другие типоразмеры – например, 20х25 см при высоте в 60 см и массе около 20 кг.

Можно констатировать, что по сравнению с кирпичом, газоблоки имеют большие габариты. Именно это позволяет им справляться с физическими нагрузками, а также выполнять теплоизоляционную функцию. Но, увеличение размеров не влечет особых проблем с перевозкой материала и обращением с ним на стройплощадке, так как небольшой вес нивелирует этот недостаток.

Вернуться к содержанию

Масса

Вес блоков напрямую связан с двумя характеристиками – плотностью и габаритами. Минимальная масса доступных на современном рынке газобетонных блоков составляет 9,9 кг. На 1 м3 приходится порядка 68 блоков с такой массой.

Их параметры при этом следующие: 10 см по толщине, 25 см по высоте и 60 см по длине. И напротив, максимальный вес газобетонного блока в стандартной шкале типоразмеров составляет около 48 кг. Параметры такого блока следующие: 40 см по высоте, 25 см по толщине и 60 по длине. На 1 «куб» приходится около 17 шт таких блоков.

Вернуться к содержанию

Устойчивость к внешним воздействиям

Среди ячеистых бетонов, газоблоки – это не самый благоприятный материал с точки зрения абсорбирующей функции. По этой причине технологи рекомендуют предусматривать надежную гидроизоляцию при укладке блоков. Дело в том, что пористая структура способствует интенсивному впитыванию влаги, из-за чего материал разрушается, не говоря о других вредных процессах, связанных с накоплением влажности в ячейках.

По этой же причине материал не стоит использовать в кладке фундаментных стен. Однако, если хорошо выполнить гидроизоляцию, то газобетон станет неплохим решением для устройства стен подвального помещения.

На защиту от внешних воздействий также влияет расход газобетонных блоков и применяемого для их кладки раствора. Сегодня для этой цели используется специальный клей, который может обладать энергосберегающей функцией. Непосредственно на расход блоков оказывает влияние толщина слоя укладки, количество слоев стены или перегородки, а также типоразмер материала.

Противостояние морозам – еще одно свойство, которое следует учитывать. Газобетонные блоки в зависимости от марки обладают коэффициентом морозостойкости F75 – F100. Это значит, что материал способен выдерживать 75-100 циклов заморозки и последующего оттаивания.

Важно учитывать, что превышение этого количества в процессе эксплуатации вовсе не означает разрушения блоков. Производители гарантируют, что в рамках этого предела материал будет обеспечивать свои первоначальные технические функции. Примечательно, что газобетонные блоки технические характеристики которых предусматривают 100 циклов замораживания, превосходят по этому показателю рядовой кирпич в некоторых модификациях.

Газоблок является огнестойким стройматериалом и не способствует распространению пожара. Это еще одно качество ячеистого бетона, по которым он превосходит многие конкурирующие материалы. Обусловлено это свойство тем, что в основе блоков заложена неорганическая смесь, а роль искусственных добавок при пожаре незначительна.

Вернуться к содержанию

Звукоизоляционные характеристики

С одной стороны, известно, что тяжелые стройматериалы с высокой плотностью обеспечивают более надежный барьер перед шумом и звуками. Но в случае с легким газобетонным блоком следует рассматривать и другой аспект – наличие пор, которые также оказывают эффект шумоподавления.

Помимо этого, немаловажную роль в звукоизоляции играет толщина газобетонных блоков, которая может достигать нескольких десятков сантиметров. Согласно испытаниям производителей, стены и перегородки из газобетонных блоков способны обеспечивать звукоизоляцию в среднем от 47 до 55 дБ. Это относится к газобетону с плотностью 500-600 кг/м3, который использовался в стене толщиной 15 см с наличием отделочного цементно-песчаного покрытия толщиной 1 см.

Вернуться к содержанию

Усадка на высыхание

Это одно из самых неприятных явлений, с которым сталкиваются строители в работе с ячеистым бетоном. Сразу надо сказать, что данному процессу в наибольшей степени подвержен пенобетон, но и газобетонные блоки не избавлены от него.

В частности, этот показатель варьируется от 0,2 мм до 0,3 мм на 1 метр. Это некритический уровень, но его превышение вполне возможно по многим причинам и тогда появляются высокие риски образования трещин. Устранить последствия усадки, конечно, не составит труда обычной шпаклевкой, но лучше всего предупредить этот процесс.

Для этого необходимо изначально работать только с правильно просушенными блоками. Например, газобетонные блоки технические характеристики которых предусматривают высокую плотность, особенно важно хорошо просушить в самом ядре, оставив при этом несколько увлажненными внешние стороны.

Вернуться к содержанию

Применение газобетонных блоков

Несмотря на ограничения и негативные стороны от использования газобетона, его эксплуатация может быть оправдана на самых разных объектах. В первую очередь, это стены домов, и малоэтажных, и высотных – главное, правильно определиться с маркой материала и его прочностью.

Газобетон широко используется в качестве материала для внутренней отделки. Его легко обрабатывать, поэтому многие решают именно такие блоки применять в создании сложных конструкционных частей дома. Ценятся и теплоизоляционные качества газобетонных блоков, которые позволяют их использовать в утеплении стен, перегородок и фасадных конструкций.

При закладке или в монтаже технологических конструкций или элементов (подвалов, печей, фундаментов) с высокой ответственностью газобетон можно использовать только после тщательного анализа его технических качеств на предмет соответствия эксплуатационным требованиям проекта.

Не нашли ответов в статье? Больше информации по теме:

Теплопроводность упорядоченных пористых структур, связывающих газ и твердую фазу: исследование молекулярной динамики

Материалы (Базель). 2021 май; 14 (9): 2221.

Доминик Байлис, научный редактор

Институт холодильной и криогенной инженерии, Даляньский морской университет, Далянь 116026, Китай; nc.ude.umld@gnoduin

Поступило 9 апреля 2021 г .; Принято 2021 г. 21 апреля.

Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Abstract

Теплообмен в системе пористой смеси твердого вещества и газа является важным процессом для многих промышленных приложений.Оптимизация конструкции теплоизоляционного материала очень важна во многих областях, таких как изоляция труб, тепловая защита космических аппаратов и изоляция зданий. Понимание микромеханизма эффекта взаимодействия твердое тело-газ необходимо для разработки изоляционного материала. Прогнозирование теплопроводности для некоторых видов пористых материалов затруднено из-за взаимодействия твердого тела и газа. В этом исследовании метод Большого канонического Монте-Карло (GCMC) и моделирование молекулярной динамики (MD) используются для исследования теплопроводности упорядоченных пористых структур пересекающихся квадратных стержней.Выявлено влияние концентрации (давления) газа и взаимодействия твердого тела с газом на теплопроводность. Результаты моделирования показывают, что для различных каркасных структур влияние давления на теплопроводность представляет собой противоречивый режим, который отличается от предыдущих исследований. При одинаковом давлении теплопроводность практически не меняется при различных взаимодействиях между газовой и твердой фазами. Это исследование обеспечивает возможность прямого расчета теплопроводности для пористых структур, связывающих газ и твердую фазы, с использованием моделирования молекулярной динамики.Теплоперенос в пористых структурах, содержащих газ, можно понять на фундаментальном уровне.

Ключевые слова: теплопроводность , пористые структуры, моделирование молекулярной динамики, метод Грин-Кубо

1. Введение

Пористые материалы широко используются во многих областях, таких как изоляция зданий, хранение и разделение газов, аэрокосмическая промышленность и т. Д. на. Передача тепла в пористых материалах, содержащих газовую фазу, является важным процессом, который нельзя полностью понять на фундаментальном уровне, особенно для нанопористых материалов.Точное прогнозирование теплопроводности нанопористых материалов крайне необходимо для этого приложения.

Большое количество теоретических моделей теплопроводности было разработано в предыдущих исследованиях [1,2,3,4,5,6] с учетом влияния газа, твердого тела и излучения на непористый материал, в котором существуют некоторые отклонения по сравнению с в некоторой степени с экспериментальным значением. Из-за чрезвычайно сложных структур и эффекта взаимодействия твердое тело-газ в теоретической модели необходимо много эмпирических параметров, которые трудно определить.Численное моделирование – это возможный выбор для непосредственного получения свойств нанопористых материалов. Решеточным методом Больцмана исследован фононный теплообмен в сферическом сегменте зерен аэрогеля нанокремнезема [7]. Результаты моделирования показали, что распределение температуры в зерне аэрогеля кремнезема сильно зависит от размера, а рассеяние фононов на граничных поверхностях становится более заметным при уменьшении размера зерна. Ли и др. [8] разработали модифицированную модель для прогнозирования газовой теплопроводности в нанопористых материалах на основе метода прямого моделирования Монте-Карло (DSMC).Результаты показали, что модифицированная модель имеет более высокую точность без сложных расчетов и предположений. Размерные эффекты на теплопроводность газа изучались методом DSMC [9]. Существует очевидный скачок температуры на границе, и теплопроводность имеет тенденцию к уменьшению при увеличении числа Кнудсена от 0,01 до 0,1. Zhao et al. В [10] была получена газовая теплопроводность азота с использованием трехмерного метода DSMC с переменной моделью столкновения мягких сфер.Результаты согласуются с экспериментальными данными, но намного выше, чем результаты по соотношению Эйкена, особенно при высокой температуре. Нанопористые аэрогели были реконструированы с помощью усовершенствованного метода трехмерной ограниченной диффузией кластер-кластерной агрегации (DLCA), в котором количественно определен вклад теплопередачи твердого тела-газа в теплопроводность газа [11]. Метод модифицированной решетки Больцмана [12] был разработан для прогнозирования эффективной теплопроводности нанопористых аэрогелевых материалов, который вводит дополнительный коэффициент для регулирования разницы в теплопроводности между твердой и газовой фазами и гарантирует сходимость раствора.Fang et al. [13] использовали метод решетки Больцмана для решения уравнения проводимости-излучения для предсказания эффективной теплопроводности. Результаты моделирования показали, что эффективная теплопроводность чистого нанопористого аэрогеля быстро увеличивается с температурой и значительно снижается при легировании добавок. Теплопроводность нанопористой пленки и нанокомпозита численно исследовалась путем решения фононного уравнения переноса Больцмана с частотно-зависимой моделью [14].Был введен локальный угол между тепловыми потоками и локальным тепловым потоком, и все результаты показали, что наноструктурированный материал с большим средним углом будет иметь более низкую теплопроводность. Tang et al. [15] исследовали теплопроводность тонкой пленки нанопористого кремния с использованием метода дискретных ординат (DOM). Учтено влияние толщины, пористости и пористой структуры. Численные результаты показали, что нанопоры способны резко снижать теплопроводность тонкой пленки кремния из-за граничного рассеяния фононов.

Молекулярно-динамическое моделирование также является эффективным методом решения наноразмерных задач теплопередачи газообразных и твердых тел. Coquil et al. [16] впервые использовали моделирование неравновесной молекулярной динамики для предсказания теплопроводности аморфного нанопористого кремнезема. Результаты моделирования показали, что теплопроводность нанопористого кремнезема при комнатной температуре не зависит от размера пор и зависит только от пористости. Ng et al. [17] исследовали теплопроводность образцов нанопористого аэрогеля при различной плотности за счет разрушения плотных образцов кремнезема отрицательным давлением.Результаты показали, что степенной закон теплопроводности изменяется почти линейно с плотностью, при этом уменьшение плотности и увеличение пористости приведет к линейному уменьшению теплопроводности. Перенос тепла в цепочке вторичных частиц нанопористого кремнеземного аэрогеля исследовали с помощью молекулярно-динамического моделирования [18]. Перенос тепла подавлялся при увеличении длины контакта или концентрации дефектов, а эффект ограничения был гораздо более очевидным, когда доля длины контакта находилась в небольшом диапазоне.Характеристики теплопередачи газа с наноразмерными ограничениями были исследованы с помощью молекулярно-динамического моделирования [19]. Рассмотрено влияние силового поля стенки, жесткости стенки и силы потенциала взаимодействия стенки с газом на эффективную теплопроводность. Бабай и Вильмер [20] исследовали механизмы передачи тепла в системе пористый кристалл-газовая смесь, используя моделирование молекулярной динамики. Исследование показало, что в теплопроводности системы преобладает кристалл, которая уменьшается по мере увеличения концентрации газа в порах.Уменьшение проводимости, связанное с повышенной концентрацией газа, происходит из-за рассеяния фононов кристалла, вызванного взаимодействиями с молекулами газа.

Хотя по теплопроводности нанопористого материала было проведено большое количество работ, теоретическую модель особенно сложно использовать для прямого описания детального взаимодействия газ-твердое тело, и большинство работ по моделированию сосредоточено только на одном компоненте. , твердое тело или газы. В этой работе мы выполняем моделирование равновесной молекулярной динамики для изучения теплопроводности упорядоченных пористых структур, соединяющих газовую и твердую фазы.Рассмотрено влияние давления и взаимодействия газа с твердым телом на теплопроводность.

2. Материалы и методы

Моделирование молекулярной динамики в данной работе выполняется с использованием пакета LAMMPS [21]. Ячейка моделирования, включающая газ и твердое тело, получается из упорядоченных пористых структур пересекающихся квадратных стержней, как показано на. Периодическое граничное условие используется во всех направлениях. Аргон выбран в качестве твердой фазы упорядоченных пористых структур, заполненных газом гелия при 20 К.Твердый аргон представляет собой гранецентрированный кубический кристалл с постоянной решетки S = 5,4 Å. Для описания взаимодействие между атомами и усечено при радиусе отсечки 14 Å. Подробные параметры, используемые в нашем моделировании, перечислены как в. Ансамбль NVT, который поддерживает число атомов, объем и температуру постоянными, используется с термостатом Нозе-Гувера при 20 К с шагом по времени 5 фс.

Настройка системы моделирования.

Таблица 1

Параметры, используемые при моделировании.

Материал	ε (ккал / моль)	σ (Å)	л ( S )	L ( S )
Аргон	0,39	3,35	4, 5, 6, 7, 8	8, 12, 16, 20, 24
Гелий	0.25	6,70
Аргон-гелиевый	0,16	10,05

Теплопроводность нанопористой системы рассчитывается по формуле Грина-Кубо.

λ = VkbT2∫0∞ 〈j (0) j (t)〉 dt

(1)

где k _b – постоянная Больцмана, V – объем ячейки моделирования, а угловые скобки обозначают среднее значение по времени. Микроскопический тепловой поток j получается из следующего уравнения

j (t) = 1V (∑iviεi + 12∑i∑j, j ≠ irij (vi · Fij))

(2)

где v _i – скорость атома i и F _ij – сила, действующая на атом i со стороны атома j . ε _i в первом члене уравнения (2) – это энергия, приходящаяся на атом, включая потенциальную и кинетическую энергию.

Для исследования теплопроводности нанопористой системы при различных давлениях все моделирование проводится в два этапа. На первом этапе моделирование Гранд Канонического Монте-Карло используется для определения содержания газа для различных давлений. Алгоритм создает большой канонический ансамбль, в котором атомы газа могут быть перемещены, удалены или созданы в окне моделирования.На этом этапе на каждом этапе выполняется множество попыток вставить и удалить атомы газа. Вставка или удаление для атомов газа равновероятны в любом месте, судя по обычным критериям Большого канонического алгоритма Монте-Карло. Гелий считается идеальным газом, и его химический потенциал μ можно определить с помощью давления P , задаваемого как μ = k _b T ln ( Pφ / k _b T ), где φ – коэффициент летучести.Количество атомов газа усредняется за последние 400 000 шагов как содержание газа для различных давлений. На втором этапе ячейка моделирования, включающая твердое тело и газ, сначала достигает состояния равновесия в ансамбле NVT при 20 К. Затем теплопроводность нанопористой системы рассчитывается с использованием формулы Грина-Кубо. Вектор теплового потока записывается каждые 5 временных шагов в ансамбле NVE для 5 × 10 ⁷ временных шагов. Время корреляции составляет 10 000 временных шагов. Для всех случаев мы выполнили 5 независимых симуляций с различными случайными затравками для распределения атомов по скоростям.Среднее значение 5 моделирования используется для прогнозов теплопроводности.

показывает автокорреляционные функции теплового потока (HFACF), отвечающие уравнению (1) для нанопористой системы. Мы можем обнаружить, что HFACF постепенно приближается к нулю примерно через 10 пс, что также доказывает, что время корреляции 50 пс, использованное в нашем моделировании, достаточно велико для получения стабильной теплопроводности. Текущая теплопроводность получается на основе HFACF, которая стабилизируется около 0.14 Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ через 20 пс.

HFACF и текущая теплопроводность.

3. Результаты

3.1. Эффект давления

и показывает распределение атомов газа в нанопористой системе ( L = 12 S , l = 4 S и L = 12 S , l = 8 S ). Мы используем постоянную решетки S в качестве радиуса отсечки для проведения кластерного анализа для системы газ-твердое тело.Атомы газа около твердой фазы считаются адсорбированным состоянием, а другие – свободными атомами. Общее количество атомов газа в нанопористых системах увеличивается с увеличением давления. Однако для системы L = 12 S , l = 8 S свободные атомы газа не зависят от давления из-за ограниченного пространства. Коэффициент теплопроводности нанопористой системы ( L = 12 S , l = 4 S и L = 12 S , l = 8 S ) как функция давления составляет Показано в .Общая теплопроводность l = 8 S выше, чем у системы l = 4 S в диапазоне от 0 до 4 атм из-за высокой теплопроводности твердой фазы (давление = 0). Для нанопористой системы l = 4 S общая теплопроводность увеличивается с повышением давления или газовых нагрузок, что связано с увеличением количества свободных атомов газа, соответствующих лучшей теплопередающей способности. Полученная теплопроводность для l = 8 S практически не меняется с давлением.Это связано с тем, что в нанопористой системе почти нет свободных атомов газа, а в общей теплопроводности преобладает твердая фаза.

Распределение атомов газа в нанопористых системах.

Общее количество и количество свободных атомов газа в нанопористых системах.

Зависимость теплопроводности от давления.

3.2. Структурный эффект

На практике нанопористые материалы имеют различные структурные особенности из-за метода и условий получения.Между тем структура также оказывает значительное влияние на общую теплопроводность нанопористой системы. Теплопроводность модуля моделирования, принимающего различные структурные параметры при одинаковом давлении, получается, как показано на и. При увеличении длины ( L ) модуля моделирования теплопроводность системы сначала уменьшится и достигнет минимума примерно при 10 S , а затем увеличится. Первоначальное снижение теплопроводности происходит из-за увеличения пористости, в которой твердая фаза является основным фактором, определяющим общую теплопроводность.По мере того, как длина ( L ) модуля моделирования продолжает увеличиваться, теплопроводность, вносимая атомами газа и соответствующим газом, будет увеличиваться. При той же длине ( L ) модуля моделирования увеличение ширины твердого каркаса приведет к быстрому увеличению общей теплопроводности, что в основном связано с увеличением теплопроводности твердой фазы. Хотя количество атомов газа в этой ситуации уменьшается, влияние твердой фазы более очевидно и приводит к увеличению общей теплопроводности, как показано на рис.

Коэффициент теплопроводности для разной длины ( L, ).

Коэффициент теплопроводности для разной ширины ( л, ).

3.3. Взаимодействие газ-твердое тело

Для соответствия условиям применения нанопористые материалы могут потребовать модификации поверхности, в которой изменяется взаимодействие газа и твердого тела. До сих пор не ясно, как теплопроводность нанопористой системы зависит от взаимодействия газа и твердого тела. В нашем моделировании энергетический параметр ε , используемый в потенциале Леннарда-Джонса 12-6, может быть скорректирован, чтобы представить этот вид модификации поверхности в качестве упрощения. ε / ε _{газ-твердое тело} в диапазоне от 0,3 до 1 используется в моделировании при том же давлении и газовой нагрузке. и показаны результаты распределения атомов газа и полной теплопроводности для различных ε при одинаковом давлении. Атомы газа в нанопористой системе увеличиваются из-за сильного взаимодействия газ-твердое тело и демонстрируют хорошие адсорбционные характеристики с увеличенным ε . Однако, как показано на, теплопроводность нанопористой системы стабилизируется на уровне около 0.24 Вт м ⁻¹ K ⁻¹. Взаимодействие между твердым телом и атомами газа мало влияет на теплопроводность при одинаковом давлении. Это связано с тем, что, хотя общее количество атомов газа увеличивается из-за сильного взаимодействия газа с твердым телом, увеличенные атомы газа находятся в адсорбированном состоянии, которое имеет небольшой вклад в теплопередачу в нанопористой системе. Однако, согласно уравнению состояния идеального газа, свободные атомы газа, участвующие в процессе теплопроводности, почти идентичны при одинаковом давлении.Следовательно, теплопроводность нанопористой системы стабильна и не зависит от взаимодействия газа и твердого тела при одном и том же давлении.

Распределение атомов газа для различных ε при давлении 2 атм.

Число атомов газа и коэффициент теплопроводности для различных ε при давлении 2 атм.

4. Обсуждение

В предыдущем исследовании [20] изучалась теплопередача в пористых кристаллах, содержащих адсорбированные газы.Результаты показали, что теплопроводность системы во многом определяется теплопроводностью кристалла и уменьшается по мере увеличения концентрации газа в порах. Уменьшение проводимости с увеличением концентрации газа связано с рассеянием фононов кристалла, вызванным взаимодействием с атомами газа. В нашем моделировании подобных результатов для пористой кристаллической системы не обнаружено. Следовательно, в таких системах общая теплопроводность является результатом множества факторов, включая концентрацию газа, коэффициент диффузии, свойства материала, структурные параметры и так далее.Влияние давления на общую теплопроводность имеет разные характеристики для нанопористой системы.

Чтобы дополнительно проиллюстрировать влияние взаимодействия газа и твердого тела на общую теплопроводность, исследуется случай постоянных атомов газа для различных взаимодействий между газом и твердым телом, как показано на рисунках и. В системе L = 16 S , l = 4 S , мы можем найти, что атомы газа для ε / ε _{газ-твердое тело} = 0.3, что означает более низкую поверхностную энергию, может поддерживать свободное состояние. Однако для случая ε / ε _{газ-твердое тело} = 1, большинство атомов газа ограничены на поверхности и сохраняют поглощенное состояние, которое не может способствовать теплопередаче в пористых структурах, связывающих газ и твердую фазы. . Следовательно, общая теплопроводность резко уменьшается с 0,37 Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ до 0,11 Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ из-за различных состояний атомов газа.Влияние адсорбции на общую теплопроводность при постоянных атомах газа замечательно, а свободные атомы газа важны для передачи тепла в пористых структурах, связывающих газ и твердую фазы.

Распределение атомов газа для различных ε при постоянном числе атомов газа.

Поглощенные атомы и теплопроводность для постоянных атомов газа.

5. Выводы

В этой работе мы исследовали теплопроводность упорядоченных пористых структур с использованием метода Большого канонического Монте-Карло (GCMC) и молекулярно-динамического моделирования (MD).Выявлено влияние концентрации газа, пористой структуры и взаимодействия газа с твердым телом на теплопроводность.

Результаты моделирования показывают, что для разных конструкций влияние давления на теплопроводность проявляется несовместимым образом. При одинаковом давлении теплопроводность практически не меняется при различных взаимодействиях между газовой и твердой фазами. Кроме того, состояние атомов газа, абсорбированных или свободных, оказывает значительное влияние на теплопроводность нанопористой системы.Из этого исследования теплопередача в пористых структурах, связывающих газовую и твердую фазы, может быть понята на фундаментальном уровне.

Вклад авторов

Концептуализация, H.G. and D.N .; методология, Д.Н .; программное обеспечение, Д.Н .; проверка, H.G. and D.N .; формальный анализ, Д.Н .; следствие, Д.Н .; ресурсы, Д.Н .; курирование данных, Д.Н .; письменная – подготовка оригинала черновика, Д.Н .; написание – рецензия и редактирование, Д.Н.; визуализация, Д.Н .; наблюдение, Х.Г .; администрация проекта, H.G .; привлечение финансирования, H.G. и D.N. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана Китайским фондом постдокторской науки (№2020M670725), Фондом ключевой лаборатории науки и техники терможидкостей (Сианьский университет Цзяотун), Министерством образования (KLTFSE2020KFJJ01), Фондом фундаментальных исследований для Центральные университеты (№ 3132019305).

Заявление институционального наблюдательного совета

Не применимо.

Заявление об информированном согласии

Не применимо.

Заявление о доступности данных

Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу у соответствующего автора.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и филиалов организаций.

Ссылки

1. Райхенауэр Г., Хайнеман У., Эберт Х.П. Связь между размером пор и зависимостью газовой теплопроводности от давления газа.Коллоидный серфинг. A-Physicochem. Англ. Asp. 2007; 300: 204–210. DOI: 10.1016 / j.colsurfa.2007.01.020. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Чжао Дж. Дж., Дуань Ю. Ю., Ван X.D., Ван Б. X. Влияние взаимодействия твердое тело-газ, микроструктуры пор и частиц на эффективную газовую теплопроводность в аэрогелях. J. Nanopart. Res. 2012; 14: 1–15. DOI: 10.1007 / s11051-012-1024-0. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Би К., Тан Г. Х., Ху З. Дж., Ян Х. Л., Ли Дж. Н. Модель связи для теплообмена между твердой и газовой фазами в аэрогеле и экспериментальное исследование.Int. J. Heat Mass Transf. 2014. 79: 126–136. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2014.07.098. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Хюммер Э., Лу X., Реттельбах Т., Фрике Дж. Теплопередача в мутных порошках аэрогелей. J. Non-Cryst. Твердые тела. 1992; 145: 211–216. DOI: 10.1016 / S0022-3093 (05) 80458-2. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Hemberger F., Weis S., Reichenauer G., Ebert H.P. Теплотранспортные свойства функционально-градуированных углеродных аэрогелей. Int. J. Thermophys. 2009. 30: 1357–1371. DOI: 10.1007 / s10765-009-0616-0.[CrossRef] [Google Scholar] 6. Хаясе Г., Кугимия К., Огава М., Кодера Ю., Канамори К., Наканиши К. Теплопроводность полиметилсилсесквиоксановых аэрогелей и ксерогелей с различными размерами пор для практического применения в качестве тепловых суперизоляторов. J. Mater. Chem. А. 2014; 2: 6525–6531. DOI: 10.1039 / C3TA15094A. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Хань Ю.Ф., Ся X.L., Тан Х.П., Лю Х.Д. Моделирование фононного теплообмена в сферическом сегменте зерен аэрогеля кремнезема. Phys. Б. 2013; 420: 58–63. DOI: 10.1016 / j.Physb.2013.03.015. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Ли Z.Y., Zhu C.Y., Zhao X.P. Теоретическое и численное исследование газовой теплопроводности в аэрогеле. Int. J. Heat Mass Transf. 2017; 108: 1982–1990. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2017.01.051. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Чжу С.Ю., Ли З.Й., Тао В.К. Теоретические и DSMC исследования теплопроводности газа, заключенного в кубовидную нанопору. J. Heat Transf. 2017; 139: 052405. DOI: 10,1115 / 1,4035854. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Чжао X.P., Ли З.Й., Лю Х., Тао В.К. Расчет теплопроводности методом трехмерного прямого моделирования Монте-Карло. J. Nanosci. Nanotechnol. 2015; 15: 3299–3304. DOI: 10.1166 / jnn.2015.9679. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 11. Zhu C.Y., Li Z.Y., Pang H.Q., Pan N. Численное моделирование газовой теплопроводности аэрогелей. Int. J. Heat Mass Transf. 2019; 131: 217–225. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2018.11.052. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Цюй З.Г., Фу Ю.Д., Лю Ю., Чжоу Л.Подход к прогнозированию эффективной теплопроводности аэрогелевых материалов с помощью метода Больцмана на модифицированной решетке. Прил. Therm. Англ. 2018; 132: 730–739. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2018.01.013. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Фанг В.З., Чжан Х., Чен Л., Тао В.К. Численные прогнозы теплопроводности кремнеземного аэрогеля и его композитов. Прил. Therm. Англ. 2017; 115: 1277–1286. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2016.10.184. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Тан Г.Х., Би К., Фу Б. Теплопроводность в тонкой пленке нанопористого кремния.J. Appl. Phys. 2013; 114: 184302. DOI: 10.1063 / 1.4829913. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Фу Б., Тан Г.Х., Би К. Теплопроводность в наноструктурированных материалах и анализ локального угла между тепловыми потоками. J. Appl. Phys. 2014; 116: 124310. DOI: 10.1063 / 1.4896551. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Кокил Т., Фанг Дж., Пилон Л. Молекулярно-динамическое исследование теплопроводности аморфного нанопористого кремнезема. Int. J. Heat Mass Transf. 2011; 54: 4540–4548. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2011.06.024.[CrossRef] [Google Scholar] 17. Нг Т.Ю., Йео Дж.Дж., Лю З.С. Молекулярно-динамическое исследование теплопроводности нанопористого аэрогеля кремнезема, полученного путем разрыва при отрицательном давлении. J. Non-Cryst. Твердые тела. 2012; 358: 1350–1355. DOI: 10.1016 / j.jnoncrysol.2012.03.007. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Лю М., Цю Л., Чжэн X.H., Чжу Дж., Тан Д.В. Исследование термического сопротивления цепочки вторичных частиц кремнеземного аэрогеля методом молекулярной динамики. J. Appl. Phys. 2014; 116: 093503. DOI: 10.1063 / 1.4894511. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Рабани Р., Хейдаринеджад Г., Хартинг Дж., Ширани Э. Влияние жесткости стенок, массы и потенциальной силы взаимодействия на характеристики теплопередачи газа в наноразмерных ограничениях. Int. J. Heat Mass Transf. 2020; 147: 118929. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2019.118929. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Бабаи Х., Вильмер С.Э. Механизмы теплопередачи в пористых кристаллах, содержащих адсорбированные газы: приложения к металлоорганическим каркасам. Phys. Rev. Lett. 2016; 116: 025902.DOI: 10.1103 / PhysRevLett.116.025902. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 21. Плимптон С. Быстрые параллельные алгоритмы для ближней молекулярной динамики. J. Comput. Phys. 1995; 117: 1–19. DOI: 10.1006 / jcph.1995.1039. [CrossRef] [Google Scholar]

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Измерители теплопроводности | Нормандальский муниципальный колледж

Фила Дэниэлсона

Манометры теплопроводности чрезвычайно распространены в вакуумной технике, но понимание их принципов измерения и работы может помочь в их правильном применении.

Измерение давления необходимо практически для всех вакуумных процессов и практикующих специалистов, но существует так много различий в диапазонах давления и степени требуемой точности и прецизионности, что невозможно определить единственный тип манометра, который будет использоваться для все. Приложения могут варьироваться от простого мониторинга всего или части цикла откачки, тщательного измерения строгого предельного давления до измерения и контроля критического технологического газа. Однако есть два типа датчиков, которые, вероятно, являются наиболее часто используемыми из многих доступных типов датчиков: ионизационные датчики и датчики теплопроводности.

Процесс высокого вакуума должен быть обеспечен замерами, которые следует за циклом откачки от атмосферного давления через объемную зону в зону осушки. Датчик теплопроводности может отслеживать давление на всем протяжении всей объемной зоны, но когда система переходит в зону осушения ниже примерно 10 ^-3 торр, где водяной пар становится преобладающим остаточным газом, требуется датчик ионизации. В общем, за исключением некоторых модификаций манометра с расширенным диапазоном, эти два манометра вместе могут использоваться для охвата полного цикла откачки.Вот почему так много электронных контроллеров манометров объединяют оба типа манометров в одном устройстве.

(Слева) Схематическое изображение датчика термопары: Чувствительный элемент с нагретой проволокой является одной из опор моста Уитстона, и по мере того, как провод меняет температуру в ответ на изменения давления, мост выходит из равновесия, чтобы обеспечить аналог считывания давления.

(справа) Схема датчика Пирани: Чувствительный элемент с нагретой проволокой изменяет температуру в ответ на изменение давления, а термопара измеряет температуру проволоки.

Теплопроводность и давление

Горячий провод, помещенный в оболочку, будет передавать тепловую энергию от проволоки любым молекулам газа, которые с ней соприкасаются, и эта энергия снова будет передаваться стенкам оболочки. При непрерывном движении молекул газа тепловое равновесие будет достигаться до тех пор, пока количество молекул газа (давление) остается постоянным. Однако если давление изменится и провод будет резистивно нагрет током от источника постоянного тока, будет достигнуто новое тепловое равновесие, и температура провода изменится, чтобы отразить новое количество молекул газа, которые могут уносить тепло. из проволоки.Это означает, что температуру провода можно использовать как показатель давления внутри оболочки.

Это основной принцип всех датчиков теплопроводности. Изменение давления в зависимости от температуры проволоки остается довольно линейным в диапазоне давлений примерно 10 ^-3 – 1 торр. Ниже этого диапазона теплопередача происходит в основном за счет излучения от поверхности провода и в основном за счет тепловой конвекции над ней. Датчики теплопроводности, охватывающие этот диапазон, используются в течение многих лет и делятся на две основные группы: датчики с термопарами и датчики Пирани.

Манометры для термопар

Термопары

, как следует из названия, используют термопару, прикрепленную к горячему проводу, для измерения его температуры. Если, например, датчик термопары используется для контроля цикла откачки, проволока будет становиться все горячее и горячее по мере падения давления и все меньше и меньше молекул будет доступно для передачи тепла от проволоки.

Тепло также передается потоком через провод термопары и опорные / проходные штифты для горячей проволоки.

Это означает, что вся чувствительная матрица должна быть сконструирована из проводящих металлических выводов с минимально возможным диаметром, чтобы избежать чрезмерных потерь тепла. Эта проблема становится более острой при самых низких давлениях манометра, когда проволока находится в самом разогретом состоянии. Поскольку нагретая проволока в большинстве термопреобразователей должна работать при максимальных температурах от 200 до 300 ° C, она сделана из благородного металла, такого как платина, во избежание проблем с окислением.

При самых низких давлениях горячая проволока часто подвергается воздействию паров масла, если используются механические насосы с масляным уплотнением.Пары масла могут либо трескаться, оставляя нагар, либо полимеризоваться, оставляя на проводе слой теплоизоляции. Поскольку скорость обратного потока масла в насосе максимальна при низких давлениях, это может стать серьезной проблемой, поскольку приведет к изменению калибровки манометра. Хотя иногда можно очистить датчики промыванием растворителями, успех отнюдь не гарантирован. Растворители могут не полностью удалять покрытия, и решетки электродов должны быть достаточно деликатными, чтобы брызги жидкости могли легко вызвать механические повреждения.Необходимая деликатность также означает, что они не выдержат ударов при неправильном обращении, например, свободного падения на бетонный пол.

Манометры термопары

откалиброваны таким образом, что температура провода отображается как показание давления. Это позволяет учитывать такие проблемы, как колебания теплового потока через поддерживающие электроды. Одна проблема, для которой невозможно откалибровать, основана на том факте, что проволока должна изменять температуру при изменении давления. Несмотря на то, что характеристики теплоемкости и теплового потока сенсорной матрицы сведены к минимуму, существует некоторое время запаздывания, связанное с изменениями температуры в ответ на изменения давления.В большинстве случаев это не проблема, но быстрые изменения давления, такие как быстрая откачка или операции обратной засыпки, могут привести к значительным задержкам во времени реакции.

Манометры Пирани

также учитывают изменение температуры нагретого провода, но в отличие от термопар, они не измеряют температуру провода напрямую. Вместо этого они используют тот факт, что сопротивление металлической проволоки изменяется в зависимости от температуры проволоки. Если нагретый провод выполнен в качестве одной из опор моста Уитстона с балансирующей опорой, подверженной воздействию температуры окружающей среды в качестве компенсатора, и оба они установлены против двух постоянных резисторов, симметричная схема выйдет из равновесия при изменении провода датчика. сопротивление при изменениях давления, которые изменяют температуру проволоки.Датчики Пирани, как правило, работают с нагретым проводом, который намного холоднее (120-200 ° C), чем датчик термопары, и это снижает вероятность их загрязнения маслом механического насоса.

Манометры Пирани

, которые нагреваются постоянным током, обычно имеют более быстрое время отклика, чем датчики термопары, из-за таких различий, как меньшие электроды. Многие современные датчики сейчас работают в режиме постоянной температуры. Отдельная схема постоянно меняет потребляемую мощность, чтобы поддерживать постоянное сопротивление датчика.Это дает полное время отклика в миллисекундах.

Чувствительность к видам газа

И термопары, и датчики Пирани имеют общую потенциальную прикладную проблему, заключающуюся в том, что они оба имеют сильно различающуюся чувствительность к конкретным измеряемым газам. Это связано с большими вариациями теплопроводности, которые отображают разные газы. Поскольку эти манометры чаще всего используются для контроля откачки от атмосферного давления, это редко является проблемой, но может стать проблемой, если требуются тщательные измерения давления конкретного газа.Когда измеряемый газ известен, большинство коммерческих устройств будут снабжены калибровочными таблицами, кривыми или коэффициентами, позволяющими преобразовать показания давления. Если показания давления чрезвычайно точны, например, для технологического газа, было бы лучше рассмотреть емкостной манометр, который одинаково реагирует на все газы.

Улучшение конвекции

Хотя ранние датчики теплопроводности были ограничены диапазоном высоких давлений ниже примерно 1 торр, поскольку теплопередача смещалась с теплопроводности на конвекцию при более высоких давлениях, новые датчики решили эту проблему.Сейчас доступно множество манометров, которые расширили свой диапазон до атмосферного давления. Для учета изменений температуры проволоки из-за конвективного движения газа применялись различные методы. В этот список входят компенсационные электроды и расстояние, которое достаточно мало, чтобы исключить конвективное движение. Во многих случаях методы улучшения требуют, чтобы трубки были установлены в определенном положении для учета движения газа в более высоком диапазоне.

Расширение диапазона также привело к дополнительной проблеме специфической чувствительности к газам.Если манометр используется для заполнения камеры до атмосферного давления тяжелым газом, таким как аргон, показания, откалиброванные для азота, будут такими низкими, что в камере будет повышенное давление задолго до того, как будет отображаться атмосфера, и очевидная проблема безопасности полученные результаты.

Приложения

Как и все вакуумные устройства, датчики теплопроводности чувствительны к применению. В общем, эти устройства лучше всего подходят для контроля цикла откачки. Они недорогие и надежные, но, как правило, они не обладают точностью, необходимой для точного измерения технологических газов.Их различный отклик на различные газы делает их хорошими практическими детекторами утечек, поскольку другой зондовый газ, кроме воздуха, например гелий, будет давать внезапную и большую разницу в показаниях. Правильное применение может сделать их очень полезными устройствами

(3)

Здесь текущие корреляционные функции \ (\ overleftrightarrow {L} _ {ij} ({\ mathbf {q}}, \ Omega) \) могут быть получены преобразованием Фурье запаздывающих корреляционных функций \ (\ overleftrightarrow {L} _ {ij} ({\ mathbf {q}}, t) = \ mathrm {i} \ Theta (t) \ langle [{\ mathbf {j}} _ i ({\ mathbf {q}}, t ), {\ mathbf {j}} _ j (- {\ mathbf {q}}, 0)] \ rangle \), где ступенчатая функция \ (\ Theta (t) \) обеспечивает причинность, а \ (\ langle \ cdots \ rangle \) обозначает термодинамическое среднее.\ dag (0)] \ rangle \) (Подробнее см. дополнительную информацию).

В кроссовере BCS-BEC наиболее часто используемыми микроскопическими подходами для получения функций Грина, которые включают парные флуктуации, являются теории многих тел t -матриц ¹. Существует по крайней мере пять видов альтернативных подходов с матрицей t , которые могут быть численно приняты выше \ (T_c \) ²⁴. 2 \).{-1} \) и спектральные функции \ (A ({\ mathbf {k}}, \ epsilon) \! = \! – 2 \ mathrm {Im} G ({\ mathbf {k}}, \ epsilon) \) и \ (B_ {sc (pg)} ({\ mathbf {k}}, \ epsilon) \! = \! – 2 \ mathrm {Im} F_ {sc (pg)} ({\ mathbf {k} }, \ epsilon) \). Подробный вывод приведенных выше выражений и явный вид обобщенных нормальных и аномальных функций Грина \ (G ({\ mathbf {k}}, \ omega) \) и \ (F_ {sc (pg)} ({\ mathbf {k}}, \ omega) \) можно увидеть в дополнительной информации. Мы также оцениваем демпфирующий член, зависящий от температуры и взаимодействия, связанный с эффектами конечного времени жизни термически возбужденных носителей (время релаксации \ (\ tau \)) в SI.* \), при котором действительно возникают эффекты псевдощели.

При температурах, близких к нулю, \ (\ kappa \) уменьшается до нуля для всех \ (\ nu \) из-за экспоненциального увеличения конденсированных пар, которые не передают тепло. По сравнению с кинетическими результатами, основанными на тепловом переносе сверхтекучих фононов ^21,23, наши результаты значительно выше. Вблизи \ (T_c \) на рассчитанных нами кривых наблюдаются точки перегиба, которые обусловлены наибольшим вкладом парных флуктуаций вокруг точек фазовых переходов, а также отражают различные микроскопические свойства сверхтекучих и псевдощелевых состояний.{-1} \) обычно рассматривается как граница энергии для оценки бесстолкновительной и гидродинамической областей мод возбуждения. Здесь мы обнаруживаем, что она меньше характерных масштабов энергии, таких как \ (\ mu \ sim 0.4E_F \) и \ (\ Delta \ sim 0.6E_F \) ³⁰, особенно при низких температурах ниже \ (T_c \). Следовательно, система находится в области слабой диссипации в сверхтекучей фазе, что также согласуется с исследованиями сдвиговой вязкости ^11,21,22. Совсем недавний эксперимент со звуковыми волнами изучает похожее обстоятельство ¹⁶.Он наблюдает режимы возбуждения на частоте \ (\ omega _0 \ sim (0.35-0.5) E_F \), которые лежат в бесстолкновительном режиме в сверхтекучей фазе и кроссовере между гидродинамическим и бесстолкновительным режимами выше \ (T_c \). 2.\ end {align} $$

(5)

Отметим, что в рамках теории псевдощели дисперсия голдстоуновских бозонов квадратична в сверхтекучей фазе. Здесь мы используем тот же волновой вектор \ (q = 0.5k_F \) в качестве измерения. Для \ (\ eta \) мы используем наши предыдущие вычисления, которые хорошо согласуются с экспериментами и другими теориями ¹¹, а для давления \ (\ mathscr {P} \) мы используем экспериментальные данные MIT ³⁰. На рис. 2 наши результаты \ (\ Gamma \) как функции \ (T / T_c \) хорошо согласуются с экспериментальными данными вблизи и ниже \ (T_c \).Расчет квазичастичного приближения случайной фазы (QRPA), основанный на столкновениях между фермионами, также согласуется с нашими результатами ниже \ (T_c \), которые подтверждают, что фермионные квазичастицы являются доминирующими тепловыми возбуждениями ниже \ (T_c \), которые также могут быть сопоставлено с аналогичными случаями слабой диссипации. Между тем, поскольку теория псевдощели утверждает, что вклад бозонных степеней свободы приблизительно в области импульса и энергии, близкой к нулю ³, взаимодействиями между парами можно пренебречь в бесстолкновительном режиме с волновым вектором при \ (q \ sim 0 .5к_Ф \). Таким образом, наша трактовка игнорирования члена взаимодействия в операторе теплового тока в данном случае является разумной. Можно сделать вывод, что в режимах слабой диссипации и бесстолкновительности в тепловом переносе преобладают фермионные квазичастицы.

Наши расчеты несколько отклоняются от экспериментальных данных при более высоких температурах выше \ (T_c \), когда система уже не может быть описана как бесстолкновительная и имеет относительно сильную диссипацию. На этом этапе бозонные возбуждения с большим импульсом играют все более важную роль, делая теорию псевдощели менее надежной.* \) на каждой из этих кривых выше указанного диапазона температур. Врезка: \ (\ kappa \) по сравнению с \ (\ nu \) для разных \ (T / T_F \).

Что касается BEC, наши расчеты дают относительно небольшие значения \ (\ kappa \), детали показаны на рис. 3. Мы обнаружили, что кривые пересекаются с различной силой взаимодействия при \ (T \ gtrsim 0.3T_F \) (\ (T_c \ simeq 0.25T_F \), см. Черные треугольники). Это означает, что как функция от \ (\ nu \), \ (\ kappa \) демонстрирует минимум на \ (\ nu \ simeq 0,3 \) над сверхтекучей фазой, как показано на вставке к рис.3. Аномальный минимум был обнаружен при измерении \ (\ eta \) выше \ (T_c \) при \ (\ nu \ simeq 0,25 \) ³⁴, который должен был произойти на унитарном пределе ¹². Этот минимальный сдвиг в \ (\ eta \) можно понять с помощью модификаций более высокого порядка в кинетической теории ³⁵. Поскольку скорость затухания \ (\ Gamma \) включает оба вклада от \ (\ eta \) и \ (\ kappa \), мы можем предсказать, что может быть минимум скорости затухания \ (\ Gamma \) на волне вектор \ (q \ sim 0.5k_F \), при силе взаимодействия \ (\ nu \ sim (0.2-0.3) \) на стороне БЭК.

Поскольку наши расчеты основаны на существенной многочастичной фермионной природе, лучше не выходить за границу \ (\ nu \ приблизительно 0,5 \), где химический потенциал при нулевой температуре \ (\ mu \) меняет знак, что сигнализирует исчезновение подстилающей поверхности Ферми и статистики Ферми. После этого система переходит в двухчастичный молекулярный режим, в котором доминирующим механизмом демпфирования становятся бозонные возбуждения, а значения теплопроводности ожидаются как почти результаты Бозе ^26,36.

Теплопроводящие эпоксидные клеи | MasterBond.com

Теплопроводящие клеи

Master Bond обеспечивают превосходный отвод тепла для широкого спектра электронных приложений. Доступны как одно-, так и двухкомпонентные системы. Они включают эпоксидные смолы, силиконы и другие эластомерные продукты. Также доступны специальные составы, разработанные для необычных условий эксплуатации.

Составление теплопроводящих соединений

Теплопроводность типичной ненаполненной эпоксидной системы имеет очень низкое значение 0.14 Вт / (м • К). Это ключевое свойство можно улучшить, добавив в состав клея металлические или керамические наполнители. Тип наполнителя, концентрация частиц, их размер и форма будут определять теплопроводность продукта. Они могут быть либо электрически проводящими, либо электрически изолирующими, как показано на схеме ниже.

В приведенной ниже таблице показаны значения теплопроводности, которые могут быть достигнуты для некоторых марок систем с различными наполнителями:

Тип системы	Товар	Наполнитель	Теплопроводность
Однокомпонентная эпоксидная смола	Высший 12AOHT-LO	Оксид алюминия	1.30-1,44 Вт / (м • К)
Двухкомпонентная эпоксидная смола	EP30TC	Нитрид алюминия	2,60–2,88 Вт / (м • К)
Однокомпонентная эпоксидная смола	EP3HTS-LO	Серебро	2,45-2,60 Вт / (м • К)
Двухкомпонентная эпоксидная смола	ЭП75-1	Графит	1.87-2,02 Вт / (м • К)

Ключевые факторы, влияющие на эффективность отвода тепла

Термоинтерфейсные материалы (TIM)

Master Bond часто применяются между тепловыделяющими электронными компонентами и охлаждающими устройствами, такими как радиаторы. Эти системы созданы для заполнения термоизоляционных воздушных зазоров, увеличения эффективности теплопередачи, повышения надежности устройства и увеличения срока службы. Следующие факторы минимизируют тепловое сопротивление:

Высокая теплопроводность
Минимальная толщина линии склеивания
Полная полимеризация
Устранение пустот

Тонкие связи увеличивают свойства теплопередачи

Чем ниже тепловое сопротивление, тем лучше теплопередача.В этом отношении Master Bond использует принципы, основанные на формуле:

R = т / К

(где «R» – тепловое сопротивление; «t» – толщина, а «K» – теплопроводность материала). Эпоксидные термоинтерфейсные материалы Master Bond имеют ультратонкие линии соединения для улучшения характеристик теплопередачи. При использовании некоторых компаундов можно получить толщину от 10 до 15 микрон.

Общие области применения теплопроводящих клеев

Теплопроводящие составы используются для склеивания, нанесения покрытий, заливки и герметизации в самых разных отраслях промышленности.Некоторые конкретные приложения включают:

Крепление радиатора
Заливка / герметизация датчиков
Интерфейс теплораспределителя на кристалле BGA
Пакеты весов для микросхем
Силовые полупроводники

Теплопроводящие клеи Master Bond предлагают удобные графики отверждения при комнатной температуре или при нагревании в контролируемых производственных условиях. Многие системы выдерживают 1000 часов при 85 ° C / 85% относительной влажности. Они могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур от 4K до более 500 ° F.Специальные системы разработаны для обеспечения превосходной стабильности размеров, хорошей адгезии к подложкам с разными коэффициентами теплового расширения и устойчивости к вибрации, ударам и ударам. Их можно раздавать вручную или автоматически. Выберите две марки компонентов, доступных для использования в предварительно смешанных и замороженных шприцах.

Тепловые свойства – Рабочие панели

Прочность конструкционных панелей из фанеры и OSB (ориентированно-стружечных плит) ниже при повышенных температурах, чем при нормальных температурах.В диапазоне от 0 ° F до 200 ° F прочность панели при содержании влаги 12 процентов или более будет увеличиваться или уменьшаться примерно на 1/2 процента на каждый градус увеличения или уменьшения температуры от 70 ° F. Панели, подвергающиеся воздействию температур до 200 ° F в течение года или более, могут не испытывать какой-либо значительной или постоянной потери прочности. Если происходит высыхание, увеличение прочности из-за высыхания может компенсировать потерю прочности из-за повышенной температуры.

Тепловое расширение древесины намного меньше расширения из-за поглощения воды.По этой причине тепловым расширением можно пренебречь в тех случаях, когда древесина подвержена значительному набуханию и усадке. Тепловое расширение может иметь значение только в сборках из других материалов, где содержание влаги поддерживается на относительно постоянном уровне. Фанера и дерево расширяются при нагревании, как и практически все известные твердые тела. Однако тепловое расширение древесины довольно мало и требует точных методов его измерения.

Влияние температуры на размеры фанеры связано с процентной долей толщины панели в слоях, имеющих волокна, перпендикулярные направлению расширения или сжатия.Средний коэффициент линейного теплового расширения составляет примерно 3,4 x 10 ^-6 дюймов / дюйм на градус F для фанерной панели с 60 процентами слоев или менее, расположенными перпендикулярно поверхности. Коэффициент теплового расширения для толщины панели составляет приблизительно 16 x 10 ^-6 дюймов / дюйм на градус F.

Электропроводность

Способность материала проводить тепло измеряется теплопроводностью k. Этот термин обычно выражается в единицах британских тепловых единиц в час на квадратный фут на градус Фаренгейта на дюйм толщины.Чем выше значение k, тем больше способность материала проводить тепло; чем ниже k, тем выше значение изоляции. Примеры k: 2700 для меди (проводник тепла), 427 для оконного стекла и 0,27 для стекловаты (теплоизолятор).

В таблице ниже приведены репрезентативные значения теплопроводности k для групп видов фанеры, как определено в PS 1. Значения, представленные в таблице, представляют собой средневзвешенные значения для пород древесины, включенных в каждую группу пород.Обратите внимание, что эти значения будут точными только в том случае, если все виниры в каждой панели принадлежат к указанной группе. На практике фанера либо вообще не имеет группового обозначения, либо описывается видовой группой лицевых слоев, при этом во внутренних слоях допускаются виды других групп.

Средняя теплопроводность (k, для групп пород фанеры с содержанием влаги 12%)
Группа пород	k (БТЕ / час / кв. Фут / градус Толщина по Фаренгейту / дюйм)
1	1.02
2	0,89
3	0,86
4	0,76

Сопротивление

Для большинства практических целей нет необходимости или возможности определять фактический видовой состав фанерной панели.Для определения общего коэффициента теплопередачи (значение U) строительной конструкции в публикациях APA для древесины хвойных пород используется значение k = 0,80, согласно списку Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Использование этого единственного значения упрощает вычисления и дает лишь незначительные различия в результирующих расчетных тепловых потерях. В таблице ниже показано термическое сопротивление R для нескольких толщин фанерных панелей, исходя из k = 0,80. Термическое сопротивление представляет собой способность материала задерживать тепловой поток и является обратной величиной k, скорректированной с учетом фактической толщины материала.

Термическое сопротивление
Толщина панели	Термическое сопротивление R
1/4 дюйма	0,31
5/16 “	0.39
3/8 дюйма	0,47
7/16 “	0,55
15/32 “	0,59
1/2 “	0.62
19/32 “	0,74
5/8 “	0,78
23/32 “	0,90
3/4 “	0.94
7/8 “	1,09
1 “	1,25
1-1 / 8 “	1,41

Воздействие сильной жары

С точки зрения внешнего вида, незащищенную фанеру нельзя использовать при температуре выше 200 ° F (93 ° C).При температуре выше 200 ° F фанера подвергается медленному термическому разложению, что необратимо снижает ее прочность. При понижении температуры между 70 ° F и 200 ° F потеря прочности восстанавливается. Между 70 ° F и 200 ° F необходимость корректировки конструкции зависит от того, снижается ли содержание влаги в фанере из-за повышенной температуры. Воздействие длительных температур выше 200 ° F (93 ° C) приведет к обугливанию и потере веса. Использование фанеры в приложениях, предполагающих периодическое воздействие температур от 200 ° F до 302 ° F (от 93 ° до 150 ° C), должно основываться на количестве воздействия и степени разложения, которые могут быть допущены без ухудшения работоспособности панели.

Одним из примеров использования фанеры в экстремальных условиях являются фанерные поддоны, используемые в печи для отжига. Хотя температура достигает 350 ° F, фанера работает хорошо, несмотря на небольшое обугливание и обесцвечивание.

Термическое разложение и точка воспламенения

Когда температура сухой древесины поднимается выше 212 ° F (100 ° C), происходит медленное экзотермическое разложение. Это разложение включает потерю диоксида углерода и летучих материалов, таких как экстрактивные вещества, в виде газов или паров.Скорость зависит от температуры и циркуляции воздуха.

Термическую деградацию и температуру воспламенения древесины и фанеры можно обобщить следующим образом:

от 230 ° до 302 ° F (от 110 ° C до 150 ° C) : Со временем древесина обугливается с образованием древесного угля. Если тепло не рассеивается, существует вероятность самовозгорания. Примеры термического разложения кленовых блоков:
- 1050 дней при 107 ° C (225 ° F) : 10-процентная потеря веса и небольшое обесцвечивание.
- 1235 дней при 248 ° F (120 ° C) : 30-процентная потеря веса и шоколадный цвет.
- 320 дней при 140 ° C (284 ° F) : 60% потеря веса и внешний вид древесного угля.
От 302 ° до 392 ° F (от 150 ° до 200 ° C) : Обугливание происходит с несколько большей скоростью. Если источник тепла находится близко к дереву, температура поверхности может быть выше температуры окружающего воздуха из-за лучистого нагрева.Газы, выделяющиеся при таких температурах, не могут легко воспламениться от внешнего источника пламени. Если тепло не рассеивается, увеличивается вероятность самовозгорания.
- При испытаниях после 165 дней при 302 ° F (150 ° C) кленовые блоки показали потерю веса на 60 процентов, а образцы имели вид древесного угля.
392–536 ° F (200–280 ° C) : Уголь образуется с большой скоростью. Вероятно самовозгорание.
536 ° F (280 ° C) и выше : Самовозгорание произойдет через короткий промежуток времени.

Было предпринято несколько попыток измерить определенную температуру воспламенения древесины, но безуспешно. Трудно определить конкретную температуру, потому что на нее влияет множество факторов, таких как размер и форма материала, циркуляция воздуха, скорость нагрева, влажность древесины и т. Д. Оценки варьируются от 510 ° до 932 ° F (от 270 ° до 500 ° C), но никакие значения не следует принимать за абсолютные.

Криогенные температуры

Исследования древесины при низких температурах до -300 ° F (-184 ° C) показали повышение механической прочности. Прирост составляет до трех раз по сравнению с характеристиками, измеренными при комнатной температуре, в зависимости от прочностных свойств и содержания влаги. Это увеличение согласуется с другими материалами, которые демонстрируют повышенную устойчивость к изменениям формы при понижении температуры. Чередование замораживания и оттаивания, похоже, не влияет на свойства самой древесины, но может снизить прочность некоторых креплений на целых 10 процентов.

В практических применениях деревянных изделий увеличение прочности из-за воздействия субнормальных температур будет иметь тенденцию компенсировать потери прочности, вызванные другими факторами. Что касается характеристик клея, исследования показали, что на прочность соединения фанеры, изготовленной с использованием фенольных, карбамидных и казеиновых клеев, температура -68 ° F (-56 ° C) не влияет.

На основе имеющейся информации об испытаниях опубликованные напряжения для фанеры считаются применимыми при температурах до -300 ° F (-184 ° C).

Фанера успешно использовалась в качестве части изоляционной оболочки для корпусов судов, транспортирующих сжиженный природный газ (СПГ). Этот газ поддерживается в жидком состоянии при температуре примерно -250 ° F (-157 ° C). Фанера используется вместе с изоляционной пеной, и ее рабочая температура достигает приблизительно -150 ° F (-101 ° C). Конструкторы очень довольны характеристиками фанеры для этой цели.

Для получения дополнительной информации о тепловых свойствах деревянных структурных панелей обратитесь к ICC Evaluation Service Отчет об оценке ICC-ES ESR-2586 и деревянные структурные панели APA как термобарьеры с оценкой эксплуатационных характеристик, форма TT-060.

Детектор теплопроводности (ДТП) | HiQ

Теплопроводность (TCD) – широко используемый детектор в газовой хроматографии. TCD работает за счет наличия двух параллельных трубок, содержащих газовые и нагревательные змеевики. Газы исследуются путем сравнения скорости потери тепла нагревательными змеевиками в газ. Обычно в одной трубке содержится эталонный газ, а исследуемый образец пропускается через другую. Используя этот принцип, TCD определяет изменения теплопроводности выходящего из колонны потока и сравнивает его с эталонным потоком газа-носителя.Большинство соединений имеют теплопроводность намного меньше, чем у обычных газов-носителей водорода или гелия. Следовательно, когда аналит элюируется из колонки, теплопроводность вытекающего потока снижается, и создается детектируемый сигнал. Гелий традиционно является предпочтительным газом-носителем, но по мере изменения лабораторных тенденций Linde также может предложить водород в качестве альтернативы гелию в качестве газа-носителя для приложений GC-TCD.

Хотя пламенно-ионизационный детектор (FID) может обеспечить очень хорошее разрешение, TCD является хорошим детектором общего назначения для начальных исследований с неизвестным образцом, поскольку он реагирует на все соединения благодаря тому, что все соединения, органические и неорганические, имеют отличается теплопроводностью от гелия.TCD также используется для анализа постоянных и неорганических газов (например, аргона, кислорода, азота, диоксида углерода, монооксида углерода, диоксида серы), поскольку он реагирует на все эти вещества, в отличие от FID, который не может обнаруживать соединения, не содержащие углерод-водородные связи.

Газовый хроматограф с детектором теплопроводности (ГХ – ТПД)

Калибровочная газовая смесь
Предел обнаружения	Рекомендуемый газ	Рекомендуемый регулятор цилиндра
≤ 100 частей на миллион	Калибровочные смеси HiQ	BASELINE C106 серии
≤ 1 частей на миллион	HiQ Калибровочные смеси	REDLINE C200 серия

Газоблок теплопроводность характеристики: вес, теплопроводность, гост, плотность, экологичность и свойства

технические характеристики газобетона Xella YTONG

от чего зависит, сравнение с другими материалами

Чем газобетон марки D400 отличается от марки D500?

Плотность и теплопроводность

А что говорят ГОСТ-ы?

Другие характеристики

Вывод

Технические характеристики газобетона YTONG

Технические характеристики газобетонных блоков и их размеры

Размеры:

Размеры и характеристики газобетонного блока, газоблока в Челябинске

Размеры газобетонных блоков

Теплоизоляции газобетонного блока

Огнестойкость газобетонного блока

Влагостойкость газобетонного блока

Морозостойкость газобетонного блока

Паропроницаемость газобетонного блока

Звукоизоляция газобетонного блока

Геометрическая точность газобетонного блока

Газобетонные блоки: технические характеристики и сведения

Прочность

Теплопроводность

Размеры газоблоков

Масса

Устойчивость к внешним воздействиям

Звукоизоляционные характеристики

Усадка на высыхание

Применение газобетонных блоков

Не нашли ответов в статье? Больше информации по теме:

Теплопроводность упорядоченных пористых структур, связывающих газ и твердую фазу: исследование молекулярной динамики

Abstract

1. Введение

2. Материалы и методы

Таблица 1

3. Результаты

3.1. Эффект давления

3.2. Структурный эффект

3.3. Взаимодействие газ-твердое тело

4. Обсуждение

5. Выводы

Вклад авторов

Финансирование

Заявление институционального наблюдательного совета

Заявление об информированном согласии

Заявление о доступности данных

Конфликт интересов

Сноски

Ссылки

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Измерители теплопроводности | Нормандальский муниципальный колледж

Фила Дэниэлсона

Теплопроводность и давление

Манометры для термопар

Манометры Пирани

Чувствительность к видам газа

Улучшение конвекции

Приложения

Теплопроводящие эпоксидные клеи | MasterBond.com

Составление теплопроводящих соединений

Ключевые факторы, влияющие на эффективность отвода тепла

Тонкие связи увеличивают свойства теплопередачи

Общие области применения теплопроводящих клеев

Тепловые свойства – Рабочие панели

Электропроводность

Сопротивление

Воздействие сильной жары

Термическое разложение и точка воспламенения

Криогенные температуры

Детектор теплопроводности (ДТП) | HiQ

Предел обнаружения

Рекомендуемый газ

Рекомендуемый регулятор цилиндра

Добавить комментарий Отменить ответ