Лабораторная работа № 15 Тема: «Теплоизоляционные материалы» Общие сведения

Основное свойство теплоизоляционных материалов – это низкая способность проводить теплоту. Количество теплоты, которое передается за единицу времени через единицу изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью. Теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, измеряемом в Вт/(м*К).

В строительной индустрии теплопроводность учитывается при расчете ограждающих конструкций, обеспечивающих тепловую изоляцию зданий и сооружений, при расчете теплопотерь через поверхности тепловых агрегатов и тепловых магистралей и пр.

На величину теплопроводности оказывают влияние плотность материала, вид, размер и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твердых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающих поверхности, вид и давление газа в порах. Но преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют температура и влажность: при повышении температуры и/или влажности теплопроводность значительно возрастает, а, следовательно, теплозащитные свойства материалов существенно снижаются.

Так как теплопроводность воздуха примерно в 20 раз меньше теплопроводности, например, керамического черепка, то с увеличением пористости теплопроводность твердых тел снижается. Наличие крупных пор ведет к повышению теплопроводности системы вследствие увеличения доли теплопередачи конвекцией, в то время как мелкие поры оказывают существенное сопротивление теплопереносу (снижение доли теплопередачи излучением). На теплопроводность оказывает влияние не только размер пор, но и непрерывистость поровой структуры. Так, например, в сыпучих и волокнистых материалах, в которых воздух представляет непрерывную среду, размер пор, а, следовательно, размер частиц и толщина волокон практически не оказывает влияния на теплопроводность материалов при нормальных температурах. При высоких температурах размер зерен становится значимым фактором, теплопроводность же собственно твердой фазы имеет второстепенное значение.

Все существующие методы определения теплопроводности строительных материалов делятся на методы стационарного и нестационарного теплового режима.

Стационарный тепловой режим – режим, при котором все рассматриваемые теплофизические параметры не меняются со временем. Сущность метода заключается в создании стационарного теплового потока, проходящего через плоский образец определенных размеров и направленного перпендикулярно к лицевым (наибольшим) граням образца. По величине теплового потока, температуре противоположных граней образца и его толщине вычисляется теплопроводность по формуле 1.

Как правило, исследуемый образец должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда, лицевые грани которого – квадрат с размерами 100х100, 150х150 или 250х250 мм, при этом конструктивные особенности существующих приборов накладывают ограничения на толщину образцов, которая должна находиться в пределах от 3 до 50 мм.

λ =

где λ – коэффициент теплопроводности (эффективная теплопроводность), ; d – толщина образца, м; q – плотность стационарного теплового потока, проходящего через испытываемый образец, Вт/м²; ΔТ – разность температур между противоположными гранями образца.

Теплопередача через воздушные включения зависит от вида, формы размеров и равномерности распределения пор. В теплоизоляционных материалах на долю такого тепла приходится 65-90% всей теплопередачи. Знание процессов теплообмена необходимо при теплотехнических расчетах толщины стен, перекрытий, обеспечивающих температурно-влажностный режим в помещениях.

При определении показателей свойств теплоизоляционных материалов и изделий необходимо выполнение требований, приведенных ниже.

1. Все мелкоразмерные теплоизоляционные изделия следует подвергать испытанию целиком, а крупноразмерные – на образцах определенных формы и размеров, которые отбираются из изделия способом, регламентируемым нормативным документом на соответствующую продукцию, а в случае отсутствия указаний на методику изготовления образцов – наиболее удобным способом. Кроме этого сыпучие материалы подвергаются испытанию в своем естественном состоянии на средних пробах, отобранных из партии в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

2. Температура воздуха в помещении, в котором проводят испытания, должна быть (23±5)^оС, время выдерживания образцов перед испытанием при определенной температуре и влажности воздуха указывается в нормативных документах на продукцию конкретного вида. Относительная влажность воздуха (50±5) %.

3. Образы (пробы) необходимо высушивать до постоянной массы при температуре (105±5) 0С, если в нормативных документах на продукцию конкретного вида не указана другая температура. Образцы (пробы) считают высушенными до постоянной массы, если потеря их массы после повторного высушивания в течение 0,5 ч не превышает 0,1 %.

4. За результат испытания показателя того или ионного показателя качества принимают среднее арифметическое значение параллельных определений, рассчитываемых для каждого попавшего в выборку изделия или упаковочной единицы.

5. Число изделий или упаковочных единиц, отобранных из партии, для проведения испытаний должно быть указано в нормативных документах на продукцию конкретного вида, в противном случае руководствуются требованиями ГОСТ 26281-84 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Правила приемки».