Арболит теплопроводность: Теплопроводность — Балтийский Арболит
Теплопроводность — Балтийский Арболит
- Главная
- Арболит
- Теплопроводность
Арболит имеет марки прочности М 5; М 10; М 15; М 25 и в зависимости от плотности подразделяется на:
- теплоизоляционный — со средней плотностью до 500 кг/м3;
конструкционный — со средней плотностью свыше 500 до 850 кг/м3.
| Показатель | Заполнитель — древесная щепа |
|---|---|
| Средняя плотность, кг/м 3 | 400-850 |
| Прочности при сжатии, МПа | 0,5-3,5 |
| Прочности при изгибе, МПа | 0,7-1 |
|
Теплопроводность арболита Вт/(м х°C) |
0,08-0,17 |
| Теплоемкость кДж/(кг•°С) | 2,30 |
| Морозостойкость, цикл | 25-50 |
| Водопоглощение, % | 40-85 |
| Усадка, % | 0,4-0,5 |
| Биостойкость | V группа |
| Огнестойкость | 0,75-1,5 ч |
| Звукопоглощение, 126-2000 Гц | 0,17-0,6 |
А теперь попробуем объяснить в доступной форме, что же скрывается за этими непонятными цифрами
Средняя плотность 400-850 кг/м 3
За счет малого веса блоков не требуется изготавливать мощные, глубокозаглубленные фундамент>
Этот показатель позволяет стене из арболита выдерживать сезонные колебания фундамента без разрушения и трещин.
Это также еще один из показателей, который позволяет делать мелкозаглубленные фундаменты. Теплопроводность и теплоемкость — это два основных показателя, на которых мы остановимся более подробно в конце статьи.
Морозостойкость, 25-50 циклов – с этим показателем мы обратимся к ГОСТ 19222-2019 и ГОСТ 7025-91.
Как происходит проверка на морозостойкость.
Испытуемый образец укладывают в морозильную камеру с температурой от минус 15 до минус 20 °С. Одно замораживание и последующее оттаивание составляют один цикл. Потеря прочности испытанных на морозостойкость образцов не должна превышать 15% прочности контрольных образцов, не подвергающихся испытанию на морозостойкость, а потеря массы не должна превышать 5%. При правильной эксплуатации дома, при условии, что стены не будут подвергаться сильному увлажнению, стены из арболита прослужат Вам не один десяток, а то и сотню лет.
Водопоглjщение, 40-85 % — Это тот самый показатель, которым «пугают» потребителя и называют его самым главным недостатком арболита.
Попробуем разобраться в этом вопросе.
Действительно, за счет пористой структуры арболита, он очень хорошо впитывает влагу. Но почему-то никто не говорит, что он также хорошо и отдает эту влагу? Возникает резонный вопрос — если арболит хорошо впитывает и отдает влагу, то он будет впитывать влагу с улицы и передавать ее в внутрь помещения, а это значит, в помещении будет всегда сыро. Этот вывод был бы правильным, если бы не одно «НО»! Согласно, показаниям приборов, давление внутри дома всегда чуть выше давления снаружи. Поэтому арболит забирает влагу из помещения и отдает его наружу, а не наоборот. Про это свойство арболитовых стен и говорят, что дом «дышит».
Усадка, 0,4-0,5 %
Здесь все понятно. Дом из арболита практически не дает усадки, в отличие от того же дерева, что позволять практически сразу производить все отделочные работы.
Биостойкость — V группа
Это тоже очень важный показатель.
Согласно исследованиям ученых установлено, что поражаемость грибками арболита на ПОРЯДОК ниже, чем у дерева, из которого он изготовлен. Здесь также нет никаких противоречий. Мы обволакиваем щепу химическим составом, и пусть Вас не пугает слово «химическим составом». Химию, которую мы используем, входит в реакцию с сахарами, которые присутствуют в дереве, нейтрализуют их, потом выпадают в осадок и никакого выделения вредных веществ наружу не происходит. Также эту химию используют для очистки питьевой воды. Да и сам цемент является хорошим антисептиком.
Огнестойкость — 0,75-1,5 ч.
Этот показатель говорит о том, что Вы через 15 минут, после возгорания, не сможете пожарить шашлык на углях Вашего дома. Арболит не поддерживает горения. Вот выдержка из научных трудов. … «Представляют интерес огневые испытания натурного фрагмента здания из арболитовых объемных блоков, проведенные Киевской пожарно-технической станцией. Двухэтажный фрагмент из четырех блоков во время испытания был нагружен нормативной статической нагрузкой, характерной для трехэтажного здания.
Звукопоглощение, 126-2000 Гц — 0,17-0,6
Этот показатель говорит, что у арболита очень хорошая звукоизоляция.
Теперь хотим вернуться к двум характеристикам, о которых мы обещали поговорить в конце статьи.
Теплопроводность арболита — 0,08-0,17 Вт/(м х °С). Теплопроводностью называется количественная характеристика способности тела проводить тепло. Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В системе СИ единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).
Что дает нам эта характеристика?
Низкая теплопроводность арболита по сравнению с кирпичом, керамзитоблоками, пеноблоками позволяет снизить материальные затраты на строительство, так как не требуется дополнительного утепления стен. Толщина стен в 40 см. соответствует по теплопроводности самым строгим нормам СНИПа. Небольшая толщина стен позволяет увеличить жилую площадь дома без дополнительных затрат. На этом можно было бы закончить описание характеристик арболита, но есть еще один показатель, вернее даже два показателя, о которых другие производители стеновых материалов никогда не упоминают – это теплоемкость и теплоусвоение.Первый показатель – это теплоемкость. Мы считаем, что это вообще один из самых главных показателей свойств любого материала.
Теплоемкость — свойство материала при нагревании поглощать теплоту, а при охлаждении — отдавать ее. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость. За счет химической природы одни материалы способны передавать энергию,
.jpg)
Другими словами, неорганические вещества являются проводниками тепла, а органические вещества — накопителями или изоляторами. Климат в помещении существенным образом обуславливается теплоёмкостью материала.
Высокая теплоёмкость арболита приводит к ровному климату в помещении, так как сокращаются сильные колебания температуры (день -ночь, перемена погоды).
Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость (см.таблицу), то есть они хуже запасают тепло. Топить приходиться постоянно – стены быстро нагреваются и быстро остывают.
В нижеприведенной таблице сравнительные характеристики теплоемкости бетона, керамзитобетона, пено-газобетона. При разной теплопроводности от 1,5 Вт/(м •°С) у бетона и 0,14 Вт/(м •°С) у пено-газобетона, теплоемкость у этих материалов абсолютно одинаковая и составляет 0,84 кДж/(кг•°С).
Особо хотим обратить внимание на утеплители из стекловолокна!
Поэтому говорить о высоких энергосберегающих свойствах этого материала можно только с большой натяжкой.
Какое значение имеет коэффициент теплоемкости в процессе эксплуатации здания?
Теплоемкость воздуха составляет чуть больше 1 кДж/(кг•°С), поэтому вначале воздух при нагревании будет отдавать тепло стенам из кирпича, керамзитоблоков, пено и газоблоков, так как у них теплоемкость ниже, и только после обогрева стен, они начнут отдавать тепло воздуху внутри помещения.У домов из арболита сразу идет обогрев помещения, так как теплоемкость арболита в 2,5 раза выше воздуха, и внутреннее тепло он забирать не будет. В холодных районах при нерегулируемых автономно системах отопления эта характеристика имеет большое значение для поддержания устойчивых тепловых режимов в помещениях.
В нижеприведённой таблице видно, что стена, возведённая из арболитовых блоков, имеет в 2 раза более высокую теплоёмкость, чем сопоставимая с ней в плане теплоизоляции стена из полистиролбетона, и в 3 и более раз, чем стена из керамзитабетона, пено-газобетона, кирпича.
Теплотехнические свойства строительных материалов (СНиП II-3-79)
| Наименование материала | Плотность | Удельная теплоёмкость | Коэффициент теплопроводности |
|---|---|---|---|
| Бетон | 2400 | 0,84 | 1,510 |
| Железобетон | 2500 | 0,84 | 1,690 |
| Керамзитобетон | 600 | 0,84 | 0,160 |
| Воздух | 1,29 | 1,005 | 0,026 |
| Пено-газобетон | 600 | 0,84 | 0,140 |
| Пено-газобетон | 800 | 0,84 | 0,210 |
| Полистиролбетон | 500 | 1,06 | 0,125 |
| Полистиролбетон | 600 | 1,06 | 0,145 |
| Известково-песчаный раствор | 1600 | 0,84 | 0,470 |
| Гипсокартон | 800 | 0,84 | 0,150 |
| Кирпич керамический | 1400 | 0,88 | 0,410 |
| Кирпич силикатный | 1800 | 0,88 | 0,700 |
| Сосна, ель вдоль волокон | 500 | 2,30 | 0,180 |
| Сосна, ель поперёк волокон | 500 | 2,30 | 0,090 |
| Арболит на портландцементе | 600 | 2,30 | 0,110 |
| Пакля | 150 | 2,30 | 0,050 |
|
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные |
150 | 0,84 | 0,061 |
|
Маты из стеклянного штапельного волокна «URSA» |
15 | 0,84 | 0,046 |
| Пенополистирол | 150 | 1,34 | 0,050 |
| Пенопласт ПХВ-1 и ПВ1 | 125 | 1,26 | 0,052 |
| Стекло оконное | 2500 | 0,84 | 0,760 |
| Песок строительный | 1600 | 0,84 |
0,350 |
Теплоусвоение – способность материала поглощать тепло в контакте с другими материалами.
Если встать босой ногой сначала на деревянный пол, а затем на кафельный или на бетонный, то мы почувствуем, что деревянный пол теплее, хотя температура на поверхности пола — бетонного, кафельного или деревянного — будет одинаковой.
Это обусловлено значительной величиной теплоусвоения бетона и кафельной плитки, и тем, что организм человека реагирует не на температуру окружающей среды, а на интенсивность отдачи теплоты его телом. Поэтому арболитовый дом никогда не будет отнимать тепловую энергию Вашего тела.
Это еще одно из уникальных свойств дерева!
Кроме вышеперечисленных свойств, арболит еще и прекрасно пилится, рубится, в него легко забивать гвозди и вкручивать саморезы.
Поделиться
Назад к списку
Теплопроводность арболита: коэффициент теплопроводности
Содержание
- Состав и характеристика
- Показатель теплопроводности арболитовых блоков
- Теплопроводность блоков в зависимости от плотности
- Анализ строительных блоков из различных материалов
Постоянно растёт потребность в использовании при строительстве зданий экологически чистых и энергосберегающих материалов.
При возведении объектов используют различные виды блоков и кирпичей. Специалисты отмечают низкую теплопроводность арболита, поэтому материал всегда востребован.
Состав и характеристика
Арболит – это лёгкий, прочный, долговечный и экологически чистый материал. В его состав входят древесная щепа, портландцемент и органические добавки. Арболит – теплопроводность составляет 0,07-0,17 Вт/мК, на 90 процентов состоит из дерева.
В виде наполнителей по правилам технологического процесса добавляется:
- щепа хвойных и лиственных пород;
- стебельки хлопчатника;
- костра льна;
- рисовая солома.
Чтобы изделия служили долго, не допускается контакт материала с водой. Стружка дополнительно обрабатывается специализированным составом. В качестве добавок используют:
- хлористый алюминий;
- алюминий сернокислый;
- хлористый кальций.
Показатель теплопроводности арболитовых блоков
Важнейшим параметром для строительства здания является коэффициент теплопроводности арболита ?, определяющий количество тепла проникающего, в помещение через поверхность единичной длины и площади за единицу времени.
Чем меньше значение, тем лучше теплоизоляция.
Теплоёмкость арболита – это свойство блоков поглощать и удерживать тепло. Значение её составляет 2,3 кДж/кгК, поэтому конструкция из этого материала нагреется быстрее.
Прочность зависит от плотности материала. Чем ниже показатели, тем больше страдает несущая способность блоков. Поэтому выбирая изделие для строительства объекта, надо выбирать оптимальную плотность. Чтобы в процессе эксплуатации здания, выдерживались заданные несущие нагрузки, и максимально сохранялось тепло.
Поглощение воды арболитом составляет 75-85 процентов. Поэтому материал часто используют при строительстве бань. Фасад конструкции из таких блоков обязательно надо штукатурить.
Блоки разрушаются в результате замерзающей воды в пустотах. Чем больше воды накапливается, тем меньше морозостойкость, которая влияет на срок службы.
Преимущества использования арболита в строительной отрасли:
- Не подвержен воздействию огня.
- Хорошо поглощает звук.
- Удобен для технологической обработки.
- Пластичен, обладает хорошими значениями прочности на изгиб.
Теплопроводность блоков в зависимости от плотности
Изделия из арболита делится на две группы: теплоизоляционный и конструктивный. Плотность материала зависит от качества и размеров щепы, а также от наполнителя, используемого для производства.
Сравнение теплопроводности арболита приведено в таблице.
| Вид арболита | Средняя плотность при использовании древесного наполнителя, кг/м3 | Показатель теплопроводности при использовании древесного наполнителя, Вт/м3 | Средняя плотность при использовании конопляной костры, кг/м3 | Показатель теплопроводности при использовании конопляной костры, Вт/м3 |
| Теплоизоляционный | 400-650 | 0,08-0,13 | 400-650 | 0,04-0,09 |
| Конструкционный | 500-850 | 0,11-0,14
| 550-700 | 0,07-0,1 |
Теплопроводность материала зависит от плотности: чем выше плотность, тем свойства ухудшаются.
Анализ строительных блоков из различных материалов
Чтобы выбрать для строительства здания лучший материал необходимо сопоставить показатели. Сравнительные характеристики теплопроводности строительных материалов приведены в таблице.
| Материал | Теплопроводность, Вт/м К | Плотность, кг/м3 | Морозостойкость, циклов |
| Арболитовые блоки | 0,08-0,17 | 400-850 | 25-50 |
| Пенобетонные блоки | 0,14-0,38 | 200-1200 | 35-75 |
| Газобетонные блоки | 0,18-0,28 | 600-800 | 35-80 |
| Керамзитобетонные блоки | 0,5-0,7 | 900-1200 | 25-50 |
| Шлакобетонные блоки | 0,2-0,6 | 900-1400 | 15-50 |
| Кирпич | 0,56-0,95 | 1550-1900 | 15-50 |
| Деревянный брус | 0,15-0,32 | 450-600 | 25-100 |
Отдавая предпочтение арболитовым блоком, следует помнить о недостатках:
- высокое поглощение воды;
- требуется гидроизоляция фундамента;
- не предназначен для строительства высоких зданий.
Материал подойдёт для возведения объектов в шумных районах с большим перепадом температур.
Исследование теплопроводности хвойной древесины
Откуда взялись термины лиственная и хвойная древесина, спросите вы? Обычное предположение связано с плотностью; лиственные породы имеют более высокую плотность и поэтому более долговечны, и наоборот. На самом деле название связано с происхождением растения. Деревья лиственных пород прорастают из закрытых семян, называемых покрытосеменными, тогда как деревья хвойных пород вырастают из непокрытых семян, голосеменных растений, которые прорастают при ветре. Наряду с разницей в происхождении также присутствует различие в структуре двух типов древесины. Мягкая древесина, как правило, имеет длинные линейные трубы для транспортировки воды и прочности ствола, тогда как твердая древесина имеет поры. Твердые породы, такие как дуб и клен, как правило, используются для изготовления палубных досок и полов из твердой древесины, а мягкие породы, такие как мех, сосна и ель, как правило, используются для пиломатериалов и декоративных элементов.
Рисунок 1 . Сосна используется для различных целей, начиная от стоек и ферм для строительства дома (слева) 1 и заканчивая напольными покрытиями и внутренней отделкой дома (справа) 2 .
В этом эксперименте исследователи из Thermtest решили измерить теплопроводность (Вт/м·К) соснового диска при 20°C с помощью измерителя теплового потока (HFM). HFM позволяет измерять теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как пеноматериалы, твердые материалы и текстиль, с помощью стационарного метода. HFM измеряет свойства теплопередачи материалов с теплопроводностью от 0,005 до 0,5 Вт/м·К. Измеритель теплового потока также может имитировать реальные температуры окружающей среды в диапазоне от прохладной -20 °C до палящих 70 °C в соответствии со стандартом ASTM C518-15 — Стандартный метод испытаний свойств теплопередачи в установившемся режиме с помощью прибора для измерения теплового потока.
Рис.
2. Расходомер тепла Thermtest (справа) представляет собой стационарную систему теплопередачи, измеряющую теплопроводность и удельное тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как сосна (слева), на основе одного измерения.
Для начала было выполнено стандартное измерение на образце NIST SRM 1450d аналогичного размера. Затем образец сосны (18,9 мм) помещали в HFM и в программу загружали стандартное измерение. Затем параллельные пластины были настроены на автоматическую регулировку по высоте образца. В методе автоматической настройки используются четыре цифровых энкодера, по одному в каждом углу верхней пластины, которые выполняют измерения толщины образца в своих отдельных местах. Затем рассчитывается среднее значение этих показаний толщины, и верхняя пластина прижимается к образцу до средней толщины.
Две параллельные пластины, по одной с каждой стороны образца, создают постоянный одномерный тепловой поток через сосновый диск при постоянных, но различных температурах (например, 10 ºC и 30 ºC).
Градиент температуры, такой как этот, устанавливается для имитации потери тепла из внутренней части дома во внешнюю среду. Хотя размер камеры HFM может вместить образец размером до 12 дюймов X 12 дюймов X 4 дюйма, датчики теплового потока расположены в центре верхней и нижней пластин, что позволяет использовать образец любой формы и размера от 6 дюймов X 6 дюймов X 0,4 дюйма. Путем соответствующей калибровки датчика(ов) теплового потока с помощью эталонов и измерения температуры пластин и расстояния между пластинами для расчета теплопроводности (λ) используется закон теплопроводности Фурье:
Теплопроводность 0,1213 Вт/мК для сосны была результатом измерения HFM. В настоящее время дерево стало альтернативой кирпичу в строительстве домов. Это изменение в строительном материале можно объяснить тем, что теплопроводность хвойных пород составляет примерно 1/7 теплопроводности кирпича. Благодаря более низкой теплопроводности стеновых материалов потери тепла изнутри наружу в холодную погоду сводятся к минимуму, а затраты на отопление в конечном итоге снижаются.
При использовании HFM пользователи могут рассчитывать на степень точности выше 3% и повторяемость в пределах 0,5%. Полученные результаты соответствуют предполагаемой теплопроводности хвойных пород древесины, равной 0,12 Вт/мК, что подтверждает высокую точность этого прибора. Измеритель теплового потока Thermtest — это простой, быстрый и точный метод измерения теплопроводности материалов на основе одного измерения в установившемся режиме.
Влияние угла наклона волокон и породы на теплопроводность некоторых избранных пород древесины :: Биоресурсы
Япичи Ф., Озчифчи А., Эсен Р. и Курт С. (2011). «Влияние угла наклона волокон и породы на теплопроводность некоторых выбранных пород древесины», BioRes. 6(3), 2757-2762.Abstract
В этом исследовании была определена теплопроводность различных древесных материалов. Для этого используют сосну обыкновенную ( Pinus sylvestris L.), Улудаг пихту ( Abies Bornmülleriana Matff), бук восточный ( Fagus orientalis L), дуба ( Quercus robur L.
) и каштана анатолийского ( Castanea sativa Mill.). В ходе испытания теплопроводность древесины измеряли в соответствии со стандартами ASTM C 1113-99. Наименьшая теплопроводность была получена в перпендикулярном направлении образцов сосны обыкновенной и составила 0,156 Ккал/мч°С. Наивысшая теплопроводность была получена при перпендикулярном направлении образцов из бука восходящего как 0,331 Ккал/мч°C.
Скачать PDF
Полная версия статьи
Влияние угла наклона волокон и породы на теплопроводность некоторых выбранных пород древесины
Фатих Япычи, а, * Айхан Озчифчи, а Расит Эсен, а и Шереф Курт а
В этом исследовании была определена теплопроводность различных древесных материалов. Для этого используют сосну обыкновенную ( Pinus sylvestris L.), Улудаг пихту ( Abies Bornmülleriana Matff), бук восточный ( Fagus orientalis L), дуб ( Quercus robur L.
) и Che stnut of Anatolia ( Castanea sativa Mill.) В ходе испытания теплопроводность древесины измеряли в соответствии со стандартами ASTM C 1113-99. Наименьшая теплопроводность была получена в перпендикулярном направлении образцов сосны обыкновенной и составила 0,156 Ккал/мч°С. Наивысшая теплопроводность была получена при перпендикулярном направлении образцов из бука восходящего как 0,331 Ккал/мч°C.
Ключевые слова: Теплопроводность; Перпендикулярное направление; Параллельное направление; древесный материал; Уголок зерна
Контактная информация: Университет Карабука, Факультет технического образования, Карабук 78050 Турция
* Автор, ответственный за переписку: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
Древесина может быть определена как природный композитный материал, лигноцеллюлоза, которая состоит из компонентов, имеющих различную химическую природу. Из-за колебаний температуры кристаллическая структура цепочек целлюлозы может изменяться, что приводит к необратимой потере прочности и значительным изменениям физических свойств, включая ее способность проводить тепло (Аврамидис 19).
92).
Древесина также может быть описана как неизотропный материал; таким образом, сообщалось, что теплопроводность в направлении волокна в 2-3 раза выше, чем в перпендикулярном и параллельном направлениях (Takegoshi et al. 1982). Хорошо известно, что на эффективную теплопроводность образца древесины влияет содержание в ней влаги (Yokende 1990). Тепловые свойства древесины необходимы в таких областях, как конверсия топлива, строительство зданий и других областях промышленности (Камке и Зилковски 19).89).
Кроме того, древесину можно охарактеризовать как пористый материал. Пористость является параметром, который, вероятно, влияет на величину, а также на температурную зависимость тепловых свойств.
Несколько исследователей разработали методы измерения, известные как переходный метод линейного источника с горячей проволокой (Glatzmaier and Ramirez, 1985; Backstrom, 1982; Cull, 1974), метод переходного процесса с горячей полосой и метод переходного плоского источника (Gustafsson et al.
, 1979; Gustafsson, 1991). Для измерения теплопроводности строительных материалов были разработаны варианты методов переходных процессов с горячей проволокой (THW) и переходных линейных источников (LST). Большое количество строительных материалов, таких как бетон, гипсовая штукатурка, строительные растворы, дерево, бетон и т. д., представляют собой весьма неоднородные и пористые композиционные материалы (Морабито 19).89).
Большинство опубликованных измерений теплопроводности на образцах древесины проводились с помощью стандартных устройств с нагревательной плитой, в которых испытуемые образцы находились в постоянных условиях в течение достаточного периода времени, чтобы обеспечить равномерный температурный градиент по всему образцу. Регистрировали температуру испытуемых поверхностей и рассчитывали скорость теплового потока, исходя из подводимой к нагревательному элементу электроэнергии (MacLean, 1941; Skaar, 1988).
В аналогичном исследовании Uysal et al. (2008) обнаружили, что некоторые виды огнезащитной обработки влияют на теплопроводность древесины тополя.
При сравнении непропитанных и пропитанных испытуемых образцов наивысшее значение было получено у древесины тополя, пропитанной борной кислотой.
Целью данного исследования было определить влияние угла наклона волокон и пород древесины на теплопроводность.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Древесные материалы
Особое внимание было уделено выбору древесного материала. В соответствии с этим отбирались чистые, бездефектные, безсучковые, нормальнорослые (без поясной линии, реактивной древесины, гниения) породы древесины, произрастающие локально. В качестве сырья использовалась сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.), пихта улудагская ( Abies Bornmülleriana Matff), бук восточный ( Fagus orientalis L), дуб ( Quercus 9003 0 robur L.), и каштан Анатолийский ( Castanea sativa Mill.).
Подготовка образцов для испытаний
Образцы древесины, вырезанные только из заболони, кондиционировали при температуре 20±2°C и относительной влажности 65±3 % до тех пор, пока их вес не стабилизировался, выдерживая их в течение 8 недель в комнате для кондиционирования.
Всего было изготовлено 100 образцов по пяти породам древесины и двум типам угла наклона волокон (5х2х10), по десять образцов по каждому параметру. Затем, когда влажность испытуемых образцов достигла в среднем 12 %, образцы были вырезаны до размеров 20х50х100 мм.
Выполнение теста
Использовался быстродействующий измеритель теплопроводности на основе ASTM C 1113–99, метод с горячей проволокой. Вариак (источник питания; QTM 500 метр; Kyoto Electronics Manufacturing, Токио, Япония) использовался для подачи постоянного электрического тока на сопротивление. Диапазон измерения составляет 6 Вт/мК. Точность измерения составляла 5% от показаний на эталонной пластине. Воспроизводимость была дана как 3% значения чтения. Температура измерения находилась в диапазоне от 100 до 1000 ºC (внешняя ванна или электрическая печь для температуры, отличной от комнатной).
Время измерения было стандартным, от 100 до 120 с.
Во время испытания температура горячей проволоки быстро повышается, и это повышение температуры распространяется наружу в образцах. Размеры образцов должны быть достаточно большими, чтобы температура на внешней поверхности образца образца могла оставаться постоянной во время измерения теплопроводности.
Анализ данных
Данные для каждого теста были статистически проанализированы с помощью SPSS. Дисперсионный анализ (ANOVA) использовался для проверки значимости различий между факторами и уровнями. Когда дисперсионный анализ указывал на значительную разницу между факторами и уровнями, сравнение средних значений проводилось с использованием теста Дункана.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Плотность в воздушно-сухом состоянии образцов сосны обыкновенной, пихты Улудаг, бука восточного, дуба и каштана Анатолийского составила 0,47, 0,45, 0,60, 0,80 и 0,52 г/см 3 соответственно. Средние значения теплопроводности, определенные для испытуемых образцов, приведены в таблице 1.
Таблица 1. Средние значения теплопроводности в зависимости от направления угла зерна
Наибольшее значение теплопроводности было получено для образцов бука восточного и составило 0,3314 Ккал/мч°C в направлении, параллельном углу волокон. Наименьшее значение было получено для сосны обыкновенной и составило 0,1563 ккал/мч°C в направлении, перпендикулярном углу волокон. На величину теплопроводности образцов могли влиять анатомическое строение и химические характеристики древесины. Анализ дисперсии, примененный к данным, относящимся к теплопроводности, определенной экспериментально, показан в таблице 2.9.0003
Орс и Сенел (1999) сообщили, что значения теплопроводности древесины тополя, кедра, восточных буков, древесно-стружечных плит и древесноволокнистых плит составляют 0,1146, 0,1253, 0,1580, 0,1783 и 0,1998 (ккал/мч°C) соответственно. Принимая во внимание ожидаемое стандартное отклонение данных теплопроводности, было обнаружено, что настоящие результаты согласуются с литературными данными.
По данным дисперсионного анализа влияние пород древесины, направления угла волокон и взаимодействия между ними оказалось статически значимым на уровне 95% уровень значимости. Сравнения этих средних значений были сделаны с использованием теста Дункана, чтобы определить, какие группы значительно отличались от других групп, и результаты приведены в таблице 3.
Таблица 2. Результаты дисперсионного анализа
По результатам теста Дункана значения теплопроводности находились в пределах от 0,1563 до 0,3314 ккал/мч°C. Например, значения теплопроводности сосны обыкновенной оказались очень близкими друг к другу для перпендикулярного и параллельного направлений относительно годичных колец (от 0,1563 до 0,1573 ккал/мч°С). Таким образом, они были отнесены к одной и той же однородной группе. Изменения теплопроводности в зависимости от угла наклона волокон и породы дерева показаны на рис. 1.
Рис. 1.
Теплопроводность образцов
Таблица 3. Результаты теста Дункана
ВЫВОДЫ
На термические свойства древесных материалов влияет ряд основных факторов, таких как плотность, содержание влаги, содержание экстрактивных веществ, направление волокон, структурные неровности и температура. В этом исследовании было показано, что на значение теплопроводности образцов могут влиять породы древесины и угол наклона волокон. Значения теплопроводности были найдены между 0,156 и 0,331 (ккал/мч°C). В то время как самое высокое значение теплопроводности было получено у бука восходящего, самое низкое значение было получено в перпендикулярном направлении угла волокон у сосны обыкновенной и составило 0,1563 Ккал/мч°С.
Согласно данным экспериментального исследования, значения теплопроводности, измеренные параллельно относительно угла зерна, были относительно выше, чем перпендикулярно направлению относительно годичных колец.
Говорят, что эта разница очень мала. В случае сосны обыкновенной существенной разницы не было. Показано, что с увеличением плотности образцов древесины увеличиваются значения теплопроводности. В то же время химический состав и тип экстрактивных веществ древесины являются очень важными факторами, влияющими на теплофизические свойства.
ССЫЛКИ
ASTM С 1113-99. (2004). «Стандартный метод определения теплопроводности огнеупоров горячей проволокой» (метод платинового термометра сопротивления). АСТМ интернэшнл; Западный Коншохокен, США
Аврамидис С. и Лау П. (1992). «Тепловые коэффициенты древесных частиц методом переходного теплового потока», Holzforschung 46(5), 449-453.
Бэкстрем, Г. (1982). «Определение тепловых свойств с помощью экранированной термопары», J. Phys. Э: наук. Инструм . 15, 1049-1053.
Калл, JP (1974). «Зонды теплопроводности для быстрых измерений в горных породах», J. Phys. Э: наук. Инструм .
7(9), 771-774.
Glatzmaier, G.C., and Ramirez, W.F. (1985). «Одновременное измерение теплопроводности и температуропроводности сыпучих материалов методом нестационарной горячей проволоки», Rev. Sci. Инструм . 56(7), 1394-1398.
Густафссон, С.Э. (1991). «Методы переходного плоского источника для измерения теплопроводности и температуропроводности твердых материалов», Rev. Sci. Инструм . 62(3), 797-804.
Gustafsson, S.E., Karawacki, E., and Khan, M.N. (1979). «Переходный метод горячей полосы для одновременного измерения теплопроводности и температуропроводности твердых тел и жидкостей», J. Phys. Д: заявл. Физ . 12, 1411-1421.
Камке Ф.А. и Зилковски С.К. (1989). «Влияние характеристик древесных плит на теплопроводность», Forest Prod. Ж. 39(5), 19-24.
Маклин, JD (1941). «Теплопроводность древесины», Пип. Кондиционер . 13, 380-391.
Морабито, П. (1989). «Измерения тепловых свойств различных бетонов», 11th ECTP.