Termoizolacioni materijali. Izbor termoizolacionih materijala. Velika enciklopedija nafte i gasa
Svaki predmet može poslužiti kao "most" kroz koji će toplota prelaziti sa više zagrejanog tela na manje zagrejano.
Takav most je, na primjer, kašičica umočena u čašu toplog čaja. Metalni predmeti veoma dobro provode toplotu. Kraj kašike u čaši postaje topao za samo sekundu.
Ako trebate miješati bilo koju vruću smjesu, onda drška miksera mora biti izrađena od drveta ili plastike. Ove čvrste materije provode toplotu 1000 puta lošije od metala. Mi kažemo "provodi toplotu", ali možete reći i "provoditi hladnoću". Naravno, svojstva tijela se ne mijenjaju ovisno o tome u kom smjeru kroz njega prolazi tok topline. U mraznim danima pazimo da golim rukama ne dodirujemo metal, ali bez straha uzimamo drvenu dršku.
Koeficijent toplotne pumpe je 9. Sistem grijanja sa niskotemperaturnim radijatorima i podnim grijanjem. Jedinica za hlađenje je napravljena pomoću ventilatorskih konvektora. Toplotna pumpa takođe obezbeđuje hlađenje za dom. Za korištenje topline napravljena su dva bunara dubine 50 m: aspiracijski i apsorpcioni bunar.
Sistem je opremljen sa dva akumulatora od 750 litara - jedan za hladnom vodom a drugo za vruća voda. Koeficijent toplotne pumpe je 2. Sistem grijanja je izveden sa radijatorima i podnim grijanjem. Sa 3 solarna panela, međuspremnikom od 500 litara sa dodatnim električnim otporom od 3 kW, podnim grijanjem i trenutnom toplom vodom.
Loši provodnici toplote - nazivaju se i toplotnim izolatorima - uključuju drvo, ciglu, staklo i plastiku. Zidovi kuća, peći i frižideri su napravljeni od ovih materijala.
Svi metali su dobri provodnici. Najbolji provodnici su bakar i srebro - provode toplotu dvostruko bolje od željeza.
Naravno, ne samo čvrsto tijelo može poslužiti kao "most" za prijenos topline. Tečnosti takođe provode toplotu, ali. mnogo gore od metala. U pogledu toplotne provodljivosti, metali su stotinama puta bolji od čvrstih i tečnih nemetalnih tela.
Koeficijent toplotne pumpe je 3. Kako odabrati vunenu izolaciju? Kako odabrati pravi materijal za grijanje vašeg doma? Uostalom, ova akcija igra veoma važnu ulogu, a zavisi od toga koliko živite u sebi, bez obzira da li živite udobno. Na tržištu građevinski materijal postoji veoma veliki izbor razne vrste izolacijski materijali koji pomažu u procesu toplinske izolacije. Među materijalima su provjereni materijali i moderni materijali za toplinsku izolaciju.
Da bi pokazali lošu toplotnu provodljivost vode, oni prave takav eksperiment. U epruveti s vodom, komad leda je pričvršćen na dno, a vrh epruvete se zagrijava na plinskom plameniku - voda počinje ključati, a led još uvijek ne misli da se otopi. Kada bi epruveta bila bez vode i napravljena od metala, tada bi se komad leda počeo topiti gotovo odmah. Voda provodi toplotu oko dvjesto puta lošije od bakra.
Nespremnom kupcu je teško izabrati najbolja opcija na svoju ruku. Dakle, koje su prednosti ovog ili onog materijala koji se koristi u procesu grijanja, a koji se prodaje na tržištu. Svaki termoizolacioni materijal ima namenski prostor gde može da radi što efikasnije. Mnogi stručnjaci za statičku izolaciju tvrde da je toplinska izolacija izvrsne kvalitete ako se radi korištenjem jednog materijala za zagrijavanje konstrukcije. Kada se grije, krov treba koristiti kao staklenu vunu, kao što je bazaltna vlakna koja se koriste za grijanje ravnih krovova.
Plinovi provode toplinu deset puta lošije od kondenziranih nemetalnih tijela. Toplotna provodljivost zraka je 20.000 puta manja od one u bakru.
Slaba toplotna provodljivost gasova omogućava vam da u ruku uzmete komad suvog leda, čija je temperatura -78 °C, pa čak i da držite kap tečnog azota na dlanu, koji ima temperaturu od -196 °C . Ako ova hladna tijela ne stisnete prstima, onda neće biti "opekotina". Poenta je u tome da uz vrlo snažno ključanje, kap tečnosti ili komadić čvrsto telo prekriven "parnom košuljicom" i nastali sloj gasa služi kao toplotni izolator.
Polistiren, koji je izdržljiv i vodootporan, može se koristiti za temelje i podove. Drugi materijal koji se vrlo često koristi u grijanju krovova je termo vuna, koja je moderna i po najnovijim standardima. Drugi materijali su pogodniji za podove i podove, često se koristi mineralna vuna.
Kada je u pitanju grijanje temelja, potrebno je obratiti pažnju na paropropusnost, kao isključenje nepotrebnih para iz materijala. U redu, preskočit ćete vodu mineralnu vunu, stiropor nema ovu opciju. Polistiren treba koristiti za grijanje podnih zidova, podruma i podova temeljnom podlogom. Drugi važan faktor kada pokušavate odgovoriti na pitanje: kako odabrati izolaciju od vune? Naravno, vrlo je važno procijeniti težinu izolacijskog materijala. Najjednostavniji materijal je polistirenska pjena.
Sferoidno stanje tekućine - takozvano stanje u kojem su kapi obavijene parom - nastaje ako voda padne na vrlo vruću posudu. Kap ključale vode koja padne na dlan jako opeče ruku, iako je temperaturna razlika između kipuće vode i ljudsko tijelo manja od temperaturne razlike između ruke i tekućeg zraka. Ruka je hladnija od kapi kipuće vode, toplota izlazi iz kapi, ključanje prestaje i ne stvara se parni omotač.
Kasnije se može spomenuti fiberglas, koji takođe nije mnogo težak. Lakši termoizolacioni materijal olakšava transport i ugradnju. Stručnjaci kažu da izolacijski materijali rade na istom principu kao i perje. Oni također upijaju zrak u mikroskopske rupe, baš kao i one ispod. U skladu s tim, prijenos topline se usporava. Toplotnoizolacijski materijali se dijele na organske i neorganske materijale. Na primjer, mineralna vuna je anorganski termoizolacijski materijal.
U nekim zemljama ovo je problem broj jedan. Trenutno na tržištu građevinskih materijala postoji veoma veliki izbor termo vune, a iz dostupnog asortimana možete izabrati onu koja najbolji način odgovara vašim potrebama.
Lako je zaključiti da je najbolji toplotni izolator vakuum – praznina. U praznini nema nosača toplote, a toplotna provodljivost će biti najniža.
Dakle, ako želimo stvoriti termičku zaštitu; sakriti toplo od hladnog ili hladno od toplog, najbolje je sagraditi školjku dvostrukim zidovima i ispumpati vazduh iz prostora između zidova. U ovom slučaju, suočeni smo sa sljedećom čudnom okolnošću. Ako, kako se plin razrjeđuje, pratimo promjenu njegove toplinske vodljivosti, tada ćemo ustanoviti da se do trenutka kada tlak dostigne nekoliko milimetara žive, toplinska provodljivost praktički ne mijenja, a tek kada se pređe na višu vakuum, naša očekivanja su opravdana - toplotna provodljivost naglo opada.
Kada postoji tako veliki asortiman, ponekad može biti vrlo teško odabrati onaj koji najbolje odgovara vašim potrebama i ko može najbolje zagrijati vaš dom. Termalna vuna, koja se prodaje na tržištu, je održiv izbor, ali je veoma važno da termoizolacioni materijal ne izgori. Termo vuna može u potpunosti popuniti sve praznine i pukotine, stvarajući tako tvrdu površinu. Najčešće se ovaj materijal koristi za punjenje krovova, temelja i podova. Osim toga, vuna može pružiti odgovarajuća svojstva zvučne izolacije u izgradnji okvirnih kuća.
Sta je bilo?
Da bismo razumjeli ovaj fenomen, moramo pokušati vizualizirati od čega se sastoji fenomen prijenosa topline u plinu.
Prenos toplote sa toplog na hladno mesto se dešava prenosom energije sa jednog molekula na drugi. Jasno je da sudari brzih molekula sa sporim obično dovode do ubrzanja sporih molekula i usporavanja brzih molekula. A to znači da će vruće mjesto postati hladnije, a hladno zagrijati.
Kako smanjenje pritiska utiče na prenos toplote? Pošto smanjenje pritiska smanjuje gustinu, smanjiće se i broj susreta brzih molekula sa sporim, pri kojima se prenosi energija, što bi smanjilo toplotnu provodljivost. Međutim, s druge strane, smanjenje pritiska dovodi do povećanje srednjeg slobodnog puta molekula, prenosi toplotu na velike udaljenosti, a to doprinosi povećanju toplotne provodljivosti. Proračun pokazuje da su oba efekta uravnotežena, a sposobnost prenosa toplote se ne menja neko vreme kada se vazduh pumpa van.
To će biti slučaj sve dok vakuum ne postane toliko značajan da je dužina trčanja jednaka udaljenosti između zidova posude. Sada, daljnje smanjenje tlaka više ne može promijeniti dužinu puta molekula koji "vise" između zidova, pad gustine nije "uravnotežen" i toplotna provodljivost brzo opada proporcionalno pritisku, dostižući zanemarljive vrijednosti kada dostiže se visoki vakuum. Uređaj termoza se zasniva na upotrebi vakuuma. Termoze su veoma česte, koriste se ne samo za čuvanje tople i hladne hrane, već i u nauci i tehnologiji. U ovom slučaju nazivaju se, po imenu pronalazača, Dewar posude. U takvim posudama (ponekad se jednostavno zovu Dewars) transportuju se tečni zrak, dušik i kisik. Kasnije ćemo objasniti kako se ovi gasovi dobijaju u tečnom stanju * .
* (Svako ko je vidio termos boce primijetio je da uvijek imaju posrebrene stranice. I zašto? Činjenica je da toplotna provodljivost o kojoj smo pričali nije jedini način prijenos topline. Postoji još jedan način prijenosa, o kojem ćemo govoriti u drugoj knjizi - tzv. radijacija. U normalnim uslovima, mnogo je slabiji od toplotne provodljivosti, ali je ipak prilično primetan. Da bi se zračenje ublažilo, zidovi termosice su posrebreni.)
Plamenik s plamenom mora biti stalno u pokretu radi ravnomjernog zagrijavanja. Stepen zagrijavanja proizvoda najbolje se procjenjuje po početku topljenja lema; potrebno je s velikom pažnjom izvući zaključke o stupnju zagrijavanja iz boje grijanih dijelova, jer vizualna percepcija ovih boja uvelike ovisi o uvjetima osvjetljenja radnog mjesta. Prilikom zagrijavanja različitih metala ili legura, plamen mora biti usmjeren na jedan od njih, koji je najbolji provodnik topline.
Karakteristična karakteristika metala je poseban metalni sjaj, zbog njihove sposobnosti da dobro reflektuju svjetlost. Postoji određeni paralelizam između reflektivnosti metala, njegove električne provodljivosti i toplotne provodljivosti: što metal jače reflektuje svetlost, to je bolji provodnik toplote i struje. Dakle, bakar, srebro i zlato su najreflektujućiji, a ujedno su i najbolji provodnici toplote i struje.
Izvana, metale karakteriše prvenstveno poseban, kako se kaže, metalni sjaj. Razlog za ovaj sjaj je taj što površina metala snažno reflektuje zrake svjetlosti. Još jedno karakteristično svojstvo metala je njihova sposobnost da dobro testiraju toplotu i električnu energiju, i, po pravilu, što metal jače odbija zrake svetlosti, to je bolji provodnik toplote i struje. Srebro, bakar i zlato najjače odbijaju zrake svjetlosti; u isto vrijeme imaju najveću toplinsku i električnu provodljivost.
Toplotna provodljivost je svojstvo metala da provode toplotu kada se zagreju. Što metal bolje provodi toplinu, to se brže i ravnomjernije zagrijava. Toplotna provodljivost metala je od velike praktične važnosti.Ako metal ima nisku toplotnu provodljivost, onda mu je za potpuno zagrevanje potrebno duže zagrevanje; pri brzom hlađenju, međutim, na njemu nastaju pukotine. Najbolji provodnici toplote su čisti metali - srebro, bakar, aluminijum. Čelik ima mnogo nižu toplotnu provodljivost.
Atomi metala formiraju kristalnu rešetku u čijim čvorovima se, osim neutralnih atoma, nalaze i pozitivno nabijeni ioni nastali kao rezultat gubitka valentnih elektrona od strane nekog od atoma. Elektroni otkinuti od atoma kreću se po volumenu metala i ne pripadaju nijednom određenom atomu. Zbog prisustva elektrona koji se lako kreću, metali su dobri provodnici struje i toplote. Najbolji provodnici toplote i struje su srebro, bakar i aluminijum.
Toplotna provodljivost je svojstvo metala da provode toplotu kada se zagreju. Što metal bolje provodi toplinu, to se brže i ravnomjernije zagrijava. Toplotna provodljivost metala je od velike praktične važnosti. Ako metal ima nisku toplinsku provodljivost, tada mu je za potpuno zagrijavanje potrebno dugotrajno zagrijavanje; brzim hlađenjem u njemu se stvaraju pukotine, što dovodi do nepopravljivog braka proizvoda. Najbolji provodnici toplote su čisti metali - srebro, bakar, aluminijum. Čelik zbog složenosti hemijski sastav ima mnogo nižu toplotnu provodljivost.
Svi metali imaju metalni sjaj, što je posledica njihove sposobnosti da snažno reflektuju svetlosne zrake. Većina njih zadržava svoj sjaj samo kada su u neprekidnoj masi. Kada su fino podijeljeni, većina metala je crna ili siva, osim magnezija i aluminija. Metali su dobri provodnici toplote i struje, a najbolji provodnici toplote su i najbolji provodnici. električna struja. Srebro i bakar najbolje provode toplotu i električnu energiju, a najmanje olovo i živu.
Kada temperatura padne iznad prelazne tačke, tečni helijum odjednom počinje da provodi toplotu na potpuno natprirodan način za tečnost, rekao je Landau u jednom od svojih popularnih predavanja. Vjerovatno ste čuli da tekućine općenito jako slabo provode toplinu, posebno obična voda ne provodi dobro toplinu. Druge tečnosti nemaju najbolju toplotnu provodljivost, izuzev žive, koja je, kao i svi metali, dobar dirigent toplota. Slabo provodi toplotu i helijum I, obični tečni helijum. A kada temperatura padne do tačke prijelaza tekućeg helijuma iz helijuma I u helijum II, on počinje provoditi toplinu bolje od najboljih provodnika topline - bakra i srebra, a promjena se događa iznenada. Svojstvo ogromnog prijenosa topline, naravno, odmah je privuklo pažnju i pokazalo da se u ovoj neshvatljivoj tekućini krije mnogo više iznenađujuće.
Kada temperatura padne iznad prelazne tačke, tečni helijum odjednom počinje da provodi toplotu na potpuno natprirodan način za tečnost, rekao je Landau u jednom od svojih popularnih predavanja. Vjerovatno ste čuli da su tekućine općenito vrlo loši provodnici topline, posebno obična voda je također loš provodnik topline. Druge tečnosti nemaju najbolju toplotnu provodljivost, osim žive, koja je, kao i svi metali, dobar provodnik toplote. Slabo provodi toplotu i helijum I, obični tečni helijum. A kada temperatura padne do tačke prijelaza tekućeg helijuma iz helijuma I u helijum II, on počinje provoditi toplinu bolje od najboljih provodnika topline - bakra i srebra, a promjena se događa iznenada. Svojstvo ogromnog prijenosa topline, naravno, odmah je privuklo pažnju i pokazalo da se u ovoj neshvatljivoj tekućini krije još mnogo nevjerovatnih stvari.
Položaj metala na različitim mjestima periodnog sistema hemijskih elemenata pokazuje da bi mnoga njihova svojstva trebala uvelike varirati. Uz to, međutim, postoje neka svojstva koja su svojstvena svim metalima. Metali, sa izuzetkom žive, su čvrste supstance. Svi metali imaju karakterističan metalni sjaj, što je posledica njihove sposobnosti da snažno reflektuju svetlosne zrake. Većina njih zadržava svoj sjaj samo kada su u neprekidnoj masi. U fino usitnjenom obliku, većina metala je crna ili siva. Metali dobro provode toplotu i električnu energiju, a najbolji provodnici toplote su i najbolji provodnici električne struje. Srebro i bakar najbolje provode toplotu i električnu energiju, a najmanje olovo i živu.
Inženjeri se na svakom koraku susreću s problemom opskrbe i odvođenja topline. Nuklearna elektrana radi, što znači da u nuklearni reaktor oslobađa se ogromna količina toplotne energije, koja se mora što brže izvesti da bi se pretvorila u električnu energiju. Elektromotor se vrti, motor sa unutrašnjim sagorevanjem puše, radio lampa gori, raketa pada u atmosferu - ovde se već bavimo štetnim grejanjem, kada se toplota mora brzo odložiti. Nije iznenađujuće što su inženjeri topline već decenijama mučili mozak pokušavajući da ubrzaju kretanje sporih tokova topline. Za prolazak samo 10 kilovata toplinske energije kroz bakrenu šipku promjera 2 - 3 centimetra i dužine manje od pola metra potrebna je ogromna termalna glava. Jedan kraj štapa morao bi se zagrijati tri puta toplije od površine Sunca, zapravo pretvoriti u paru, dok bi drugi morao zadržati sobnoj temperaturi. Ali bakar se smatra jednim od najbolji vodiči toplota. Što se tiče toplotne cijevi, ona će sa istim dimenzijama proći takvu energiju gotovo bez otpora, a temperaturna razlika između njenih krajeva teško se može ni izmjeriti. Samo bakarni blok prečnika tri metra i težine 40 tona mogao bi imati sličnu toplotnu provodljivost.
