книги / Свойства строительных материалов в примерах и задачах
..pdf121
Рис. *Ю. Заключительная часть схематического решения задачи примера 25 (нахождеш.^* округлённых пунктиром характеристик показано в начальной части схематического решения на рис. З У )
122
Л Ф = « ф Ч Т ф = ° ’ 1 6 9 х 1 0 - 6 х 2 3 0 0 х 6 0 0 -
= 0,233 [В т/(м .°С )] .
Коэффициент средней теплопроводности минераловатной плиты, исходя иэ формулы (61),
ь |
: |
|
А м = г |
_ |
J Q 2 ,5 ------0 ,0 7 0 [В т/(м • °С)] . |
у |
750 х 2 0 0 |
м О м
Полное термическое сопротивление стеновой панели и коэффициент её теплопередачи
Сопротивление передаче теплоты в проводящем материале панели по фор муле (40) складывается иэ термических сопротивлений каждого из её слоёв, то есть
R п = R os + R 6В + R ф + R М + R БН =
|
— |
5о, |
+ |
86В |
5 , |
|
|
&6н |
— |
|
|
■ |
-■■■ + |
|
|
|
+■ ■— |
||||
|
|
|
|
|
V |
|
|
К |
\ |
|
0,0002 |
|
|
|
0,075 + 0,050 |
+ |
2*М! |
= o.ooi + |
|||
а — |
• ■f 0-°80 + |
0,233 |
0,070 |
|
||||||
0,175 |
|
1,156 |
|
|
1,156 |
|
|
|||
+ 0,321 |
+ 0,714 |
+ 0,035 = 1,140 |
(м2 -°С/Вт). |
|
||||||
Температура Кельвина воздуха в фотолаборатории |
|
|||||||||
|
|
Т |
вв |
= |
2 7 3 |
+ t„ . |
= 273 + 20 = |
293 (К), |
||
|
|
|
|
|
вв |
|
|
|
|
Температура Кельвина внутренней поверхности наружной стеновой панели
Твм = 2 7 3 + t BM = 273 + 14,1 = 287,1 (К).
Коэффициент излучения внутренней поверхности наружной стеновой па нели, оклееной обоями, по формуле (48)
Смо6 = е0БС0 = 0,930 X 5,67 = 5,273[Вт/(и2 - К4)].
Коэффициент излучения поверхностей, ограждающих наружные стеновые панели, принимаем равным коэффициенту излучения Смо , так как
все стены оклеены обоями (другие поверхности в расчёт не принимаем):
СК - |
СМ0 Б = 5,273 [ВтАм2 - К4 ) ] . |
123
Коэффициент теплоусвоения излучением наружной стеновой панели по формуле (4 7 )
или 4,811 В т/(м ^ -°С ).
Разность температур воздуха в фотолабории и внутренней поверхности
наружной стеновой панели |
|
A t = Ч в ~ Ч м = 2 0 " 1 4 , 1 |
5 ’9 ( °С )- |
Коэффициент теплоусвоения конвекцией наружной стеновой панели по
формуле |
(45) |
|
с ^ ук |
= 1 , 6 6 V T T |
= 1 , 6 6 V 5 ,9 = 3,000 [ВтАм2 • °С )] . |
Коэффициент теплоусвоения наружной стеновой панели по формуле (43)
oCy = oCVL. + = 3,000 + 4,611 = 7 ,8 Н [ВтАм2 - ° С )] .
Сопротивление передаче теплоты у поверхности её усвоения стеновой
панелью по формуле (41) |
|
|
||
|
R |
= -L = — I— = 0 ,1 2 8 (М2 -°С /В т). |
||
|
у |
оСу |
|
7,811 |
Относительная |
скорость зет^а |
|
|
|
V |
= |
^ £ 2 |
= |
^ а 5 . |
Vo |
|
V БВ |
|
1 |
Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
наруълой поверхности стеновой |
|||
ьанели |
по формуле (49) |
|
|
|
|
0,64 |
7 ,7 х |
50 »6 4 |
21,569[Вт/ ( м2-°С>]. |
ок |
°^ОКБ Ч> |
\гь
Температура Кельвина наружного воздуха
ТНВ = 2? 3 + t НВ = 273 + (-40) = 233 (К).
Температура Кельвина наружной поверхности стеновой панели
т |
= 273 + t |
|
= 273 + (-38) = 235 (К ), |
I, |
нм |
||
|
|
|
Коэффициент излучения наружной бетонной поверхности стеновой пане
ли по формуле |
(48) |
С„ Б |
0,448 х 5 ,67 = 2,540 [Вт/(ы 2 • К4 )] . |
= |
Коэффициент теплоотдачи излучением наружной стеновой панели по формуле (50)
оСо л
|
Г/ 2 3 |
|
|
'нв |
|
2,540 |
5 \4 |
ГЩ)ч ю о , } |
|
||
L \ |
Ю0 ) |
= 1,302 [ВтАм2 - К)] |
|||
|
235 |
- |
233 |
или 1,302 ВтАм2 - °С ). |
|
Коэффициент теплоотдачи наружной стеновой панели |
|||||
<*0= |
^ОК |
+ |
°^ОЛ = 21,569 |
+ 1,302 = 22,871 [В т/(м 2 • °С)] . |
Сопротивление передаче теплоты у поверхности её отдачи стеновой панелью по формуле (42)
R |
. |
_ |
_ 1 ___ |
0,044 (м2 |
-°С /В т), |
|
оС |
“ |
22,871 |
||||
|
|
|
Полное термическое сопротивление стеновой панели по формуле (39)
RCT = Ry |
+ |
Rn |
+ |
Ro |
= 0,128 |
+ 1,140 |
+ 0,044 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
= 1,312 |
(ы2 • °С /В т). |
|
|
Коэффициент теплопередачи наружной стеновой панели по формуле |
(38) |
||||||||
k Tn |
= |
R** |
= |
1,312 - 1 |
= 0,762 [В тА м 2 |
-°С )] . |
|||
Распределение температур по толщине стеновой панели |
|
||||||||
|
|
|
и другие |
показатели |
|
|
|
|
|
Плотность теплового |
потока, |
проходящего |
через наружную стену |
фото |
|||||
лаборатории, |
по |
формуле |
(53) |
|
|
|
|
|
|
|
125 |
= |
J £ ------ = |
20,- { г Щ . 45,73 (Вт/и^). |
^ |
о |
1,312 |
|
ст |
|
Температура на внутренней поверхности внутреннего слоя бетона сте
новой панели |
по формуле (54) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
& ..) * » - « • ’ » * |
|
|||||
|
|
|
|
х |
(0,128 |
+ 0,001) |
- |
14,1 |
(°С ). |
|
||
Температура на внутренней поверхности слоя цементного фибролита |
||||||||||||
стеновой панели по формуле (54) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
t„= |
Ч в ~ я ( РУ+ Ros + |
R6B) |
= 20 |
- |
45,73 х |
|
||||||
|
|
|
|
x |
(0,128 |
+ 0,001 |
+ |
0,069) |
= 10,9 (°C ). |
|||
Температура на внутренней поверхности слоя минераловатной плиты |
||||||||||||
стеновой панели по формуле (54) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
= |
t BB |
" |
Я ( Л |
+ |
R06+ RBB + R e p ) |
= |
|
|
|
|||
= 20>- 45,73 х (0,128 + 0,001 + |
0,069 |
+ 0,321) |
= - 3 ,7 |
(°С ). |
||||||||
Температура на внутренней поверхности наружного фактурного слоя |
||||||||||||
бетона стеновой панели по формуле (54) |
|
|
|
|
|
|||||||
*бн = |
Ч е |
' |
Я C R y + |
R 0 B + R BB + |
К ф + 0 |
= |
|
|
||||
= 20 - 45,73 |
х |
(0,128 |
+ 0,001 + |
0,069 |
+ q32I + |
0,714) |
= -3 6 ,4 (°С ).( |
График изменения температуры по толщине стеновой панели строим по
точкам, данным в условии задачи и установленным в ходе её решения
(см. рис. 3 8 ). Кроме рассмотренного способа, температуры между от дельными слоями панели могут быть также определены из условия, что
температурный перепад в каждом слое ограждения пропорционален егг термическому сопротивлению.
Площадь наружной |
стены |
фотолаборатории |
|
||
S |
= |
-6 К |
= |
5 ,2 x 2 ,05 |
= 14,82 (м2 ) . |
Тепловой поток, направленный через |
стену из |
помещения фотолаборато |
рии наружу |
здания, |
по формуле |
(52) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
14,82 |
х |
45,73 |
|
» 677,7 |
(В т). |
|
|
|
|||||
Количество передаваемой через наружную стену фотолаборатории тепло |
||||||||||||||||||||||
ты за одни |
сутки |
(фактически теряемой те*шоты) |
по формуле |
|
(51) |
|||||||||||||||||
|
|
|
а |
= хЧ GI* т п |
|
|
86400 |
х |
6 7 7 / |
|
58555000 |
(Дк) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или 58,56 |
МДж. |
|
||||
Потребное количество угля, способного при |
сожжении обеспечить |
в фото |
||||||||||||||||||||
лаборатории устойчивую температуру +20 °С в течение^одних суток, |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
гг\ |
_ |
J L |
_ |
58,56 |
= |
2 |
(к г). |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
а , |
|
|
29,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О т в е т |
|
график изменения температуры по |
толщине наружной |
|||||||||||||||||||
стеновой панели представлен на рис. |
38* |
коэффициент теплопередачи |
||||||||||||||||||||
стеновой |
панели - |
0,762 |
Вт/(м^ • °С); |
|
для |
поддержания |
в фотолабора |
|||||||||||||||
тории устойчивой температуры +20 °С требуется |
ежесуточно |
сжигать |
||||||||||||||||||||
2 кг угля. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗАДАЧИ |
ДЛЯ САМХТОЯШЬНОГО |
|
РЕШЕНИЯ |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Задачи по |
свойствам, |
характеризующим особенности |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
физического |
строения |
материалов |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
I . |
|
|
Масса зерна |
туфового |
щебня |
в |
сухом |
состоянии |
- |
100 г . После |
||||||||||||
покрытия этого зерна парафином с истинной |
плотностью 0 ,9 |
г/см^ масса |
||||||||||||||||||||
его при гидростатическом взвешивании (в воде) составила 46 г . Опреде |
||||||||||||||||||||||
лить среднюю плотность |
туфа, |
|
есл i известно, |
что |
на |
парафинирование |
||||||||||||||||
израсходовано |
1,17 г парафина. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 . Известно, что масса осколка витринного стекла толщиной 6 мм |
||||||||||||||||||||||
составляет |
183 г |
|
на воздухе |
|
и 109 |
г |
в воде |
при |
гидростатическом |
|||||||||||||
взвешивании. Определить поверхностную плотность этого стекла. |
||||||||||||||||||||||
3 . Установить среднюю и линейную плотности пороизола, использу |
||||||||||||||||||||||
емого для |
герметизации швов наружных стеновых панелей, если известно/ |
|||||||||||||||||||||
что диаметр |
исследуемого |
образца |
этого |
|
материала |
б виде |
не |
|||||||||||||||
большого |
обрезка |
неправильной |
геометрической |
формы |
составляет с |
|||||||||||||||||
40 мм, масса егб на воздухе - 22,62 |
г , |
масса |
парафинированного об |
|||||||||||||||||||
разца |
на |
воздухе |
- |
24,45 г, |
|
масса |
|
|
парафинированного |
об |
42?
разца в воде при гидростатическом взвешивании |
-5 2 ,9 5 |
г , истинная |
||
плотность |
парафина - 0 |
,915 г/см 3 . |
|
|
4 . |
Определить |
марку керамзита, если известно, что |
этот керамзит |
характеризуется межзерновой пустотностью 4 7,8 %%пористостью зёрен -
- 59,7 %и |
истинной плотностью - 2,61 г/см3 . |
|
5 . |
Суммарное содержание межзерновых пустот и пор зёрен щебня из |
|
вспученного обсидиана, точно соответствующего марке 300, составляет |
||
87,34 %от |
объёма этого щебня в насыпном состоянии. Определить меж |
|
зерновую пустотность щебня и пористость его |
зёрен в отдельности, ес |
|
ли известно, что средняя плотность их - 484 |
кг/м3 . |
|
6 . |
Определить пористость зёрен из вспученного обсидиана и его |
|
насыпную плотность в теплоизоляционной засыпке, если известно, что |
||
коэффициент упаковки этой засыпки составляет |
0,127, средняя плот |
ность вспученных зёрен - 484 кг/м3, а межзерновая их пустотность - - 38,02 %0
7 0 Для теплозащиты технологического оборудования использовался
керамзит, которым были заполнены специальные пазухи общим объёмом 2,185 м3. Определить коэффициент упаковки теплоизоляционной засыпки и её*вес, если известно, что средняя плотность и пористость зёрен керамзита соответственно равны 1,052 г/см 3 и 59,7 Й» а межзерновая
пустотность керамзита в пазухах доставила 47,8 %.
8 в При дозировке песка и щебня в соотношении I 1,957 по объёму
была получена песчано-щебёночная, смесь с максимально возможным зна чением насыпной плотности - 1894 кг/м3 . Определить долю песка по массе в смеси заполнителей, а также насыпную плотность песка и щебня, если известно, что эти заполнители изготовлены из отвального домен
ного шлака со средней плотностью 2525 кг/м3 . Условно считать, что в полученной смеси зёрна песка не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня.
9 . |
Известно, что песчано-щебёночная смесь из дроблёного отваль |
|
ного доменного шлака достигла максимального значения насыпной плот |
||
ности 1894 |
кг/м3 , когда в ней доля песка с насыпной плотностью |
|
1290 кг/м3 |
составила 3 4 ,8 %по массе. Определить межзерновую пустот |
|
ность песка, щебня и приготовленной иэ них песчано-щебёночной смеси |
||
условно считая при этом, что в полученной смеси зёрна |
песка не ока |
|
зывают расклинивающего действия назёрна щебня. |
|
|
Ю. При каком соотношении по массе между песком |
и щебнем может |
|
быть получена песчано-щебёночная смесь с максимально |
возможной меж |
зерновой пусто^ностью, если известно, что песок и щебень изготовле
ны путём дробления отвального доменного шлака со средней плотностью
2525 кг/м3 , а насыпная плотность песка и щебня составляет соответст
венно 1290 и 1235 кг/м3 ? Определить межзерновую пустотность такой
смеси условно считая при этом, что зёрна песка в ней не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня»
II» Из отвального доменного шлака надроблены песок и щебень с межзерновой пустотностью соответственно 48,91 и 51,09 %* В результа
те перемешивания 659 кг песка с I щебня получена песчано-щебёноч
ная смесь с максимально возможной насыпной плотностью» Определить долю щебня по массе в этой смеои заполнителей, а также насыпную плотность песка, щебня и приготовленной на их основе песчано-щебё ночной смеси. Условно считать, что в полученной смеси зёрна песка не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня»
12. Из отвального доменного шлака с истинной плотностью |
||
2,985 г/см 3 |
и средней плотностью 2525 кг/м** |
изготовлены заполнители |
для тяжёлого |
бетона: п’есок с насыпной плотностью 1290 кг/м** и щебень |
|
с насыпной плотностью 1235 кг/м**. При каком |
соотношении по объёму |
|
между песком |
и щебнем может быть получена иесчано-щебёночная смесь |
с максимально возможной насыпной плотностью? Определить насыпную плотность такой смеси и пористость зёрен шлакового заполнителя. Условно считать, что в полученной смеси зёрна песка не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня.
|
|
13. Установлен расчётный номинальный состав бетонной смеси на |
|
I |
м3 , |
в которой |
соотношение между цементом, песком и щебнем состави |
ло |
по |
массе I |
1,2 : 2 ,4 при цементно-водном отношении 2 ,5 . В про |
цессе корректировки состава бетонной смеси по консистенции в опытный замес были добавлены I кг песка и 2 кг щебня, после чего была достиг
нута требуемая консистенция, а фактическая’средняя плотность бетон ной смеси составила 2421 кг/м3 . Установить фактический состав бетон ной смеси на I м3 по массе Сс округленном до целых чисел), если из
вестно, что на опытный замес было израсходовано материалов в общей сложности 23 кг.
14. Установить в бетонной смеси расчётное соотношение по массе между цементом, песком, щебнем и водой, если известно, что приготов ленная по расчётной дозировке бетонная смесь корректировалась по консистенции путём дополнительного введения в опытный замес 660 г цемента и 330 г воды, после чеч> объём этого замеса достиг 7 л, а о
429
фактическая дозировка |
|
о |
|
||
материалов на I м° смеси составила: цемент - |
|||||
- 380 |
кг, песок - 600 |
кг, щебень - 1200 кг, вода - |
190 кг. |
||
15. |
Доказать справедливость предложенной Ю.Л.Гречка формулы |
||||
(1 8 0 ), |
дающей |
возможность установить долю мелкого заполнителя по |
|||
массе |
*2 |
в смеси |
ет'о с |
крупным заполнителем, |
исходя из усло |
вия достижения |
в этой |
смеси |
минимальной межзерновой |
пустотности: |
|
|
Рим |
О |
- |
Р н к ) |
(130) |
|
|
?м |
= |
|
|
|
|
|
|
|
Рнм ^ Хк |
“ |
Рнк) |
+ |
pH* Хк |
|
где |
- |
насыпная плотность |
мелкого |
заполнителя, |
О |
||
кг/м ; |
|||||||
|
J н м |
|
|
|
|
|
о |
-средняя плотность зёрен крупного заполнителя, кг/м ;
Рнк “ насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м^ (раскли нивающим действием з*рен мелкого заполнителя на зёрна -срупного за полнителя пренебречь).
16. Доказать справедливость предложенной Ю.Л.Гречка формулы ( I 8 J), дающей возможность установить насыпную плотность смеси из
мелкого и крупного заполнителей р*н с , кг/м°, исходя из усло вия достижения в этой смеси минимальной межзерновой пустотности:
|
|
Рнм |
|
- Рнк ) |
+ Рнк^к |
( 181) |
|
|
рнс |
|
Гк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
р нм - насыпная плотность |
мелкого |
заполнителя, |
кг/м~: |
|
у'к |
- |
средняя плотность |
зёрен |
крупного |
заполнителя, |
кг/м'3; |
р ик |
- |
насыпная плотность |
крупного заполнителя, кг/м^ (расклини |
вающим действием зёрен мелкого заполнителя на зёрна крупного запол
нителя пренебречь).
Г7. Доказать справедливость предложенной Ю.Л,Гречка формулы (1 8 2 ), дающей возможность установить усреднённый показатель сред
ней плотности зёрен смешаннсго гэ разных каменных материалов запол
нителя |
у сп # |
кг/м^, |
исходя из условия достижения в этой сме |
си минимальной межзерновой |
пустотности: |
Гм [Рим 0 -Р нк)+рн кГ к]
( 182)
Хсп
Рнм ( V K “ Рнк ) + Рнк 5Гм
130
где |
- |
средняя плотность зёрен мелкого заполнителя,кг/м3 ; |
рнасыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м3 ; У” -
средняя плотность зерен крупного заполнителя, |
кг/м ; |
р нк - на |
сыпная плотность крупного заполнителя, кг^м3 |
(расклинивающим дей |
ствием зёрен мелкого заполнителя на зёрна крупного заполнителя пренебречь).
18. Доказать справедливость предложенной Ю,Л,Гречка формулы (183), позволяющей устанавливать минимальную межзерновую пустотность ^ пмк двухфракционной смеси из всех возможных вариантов смесей с различными соотношениями в них мелкого и крупного запол нителей из одного и того же каменного материала:
|
|
|
|
()Гмк • Рим ) Q ймк * р н к ) |
|
|
|
||
|
|
|
Vггмк |
|
|
|
(183) |
||
|
|
|
|
' М К |
|
|
|
|
|
где |
|
- |
средняя плотность зёрен мелкого и крупного запол |
||||||
нителя |
из |
одного и того же каменного |
материала, |
кг/м , |
р нм |
- |
|||
насыпная плотность медного заполнителя, кг/м3 ; |
р нк |
- |
насып |
||||||
ная плотность |
крупного заполнителя, |
кг/м3 (расклинивающим действи |
|||||||
ем зёрен мелкого заполнителя на зёрна крупного заполнителя пренеб |
|||||||||
речь) . |
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
19. |
|
теплоизоляционного |
материала спосо |
|||||
|
|
Для изготовления I м |
|||||||
бом объёмного омоноличивания требуется фракционированный вспучен |
|||||||||
ный обецдиан: крупной фракции со средней плотностью зёрен |
400 |
кг/м3- |
|||||||
- |
280 |
кг, |
средней фракции со средней плотностью зёрен 500 кг/м** - |
||||||
- |
1 2 0 |
кг, |
мелкой фракции со средней плотностью зёрен 600 кг/м3 - |
||||||
- |
30 кг. |
Установить насыпную плотность каждой фракции |
вспученного |
обсидиана и межзерновую пустотность смеси из всех этих фракций (возможную взаимную раздвижку зёрен в процессе их омоноличивания не учитывать).
20. При изготовлении теплоизоляционного материала способом
объёмного омоноличивания использовался вспученный обсидиан трёх фракций: крупной, средней и мелкой. Обсидиан крупной фракции харак
теризовался насыпной плотностью 280 кг/м3 и средней |
плотностью |
- |
|||
- 400 кг/м3 ; обсидиан |
средней фракции характеризовался |
насыпной |
|||
плотностью 400 кг/м3 |
и средней плотностью - |
500 кг/м |
, |
обсцпиан |
|
мелкой фракции характеризовался насыпной плотностью |
500 |
кг/м3 |
и |
||
средней плотностью - |
600 кг/м3 . Определить |
насыпную |
плотность |
сме |