201. База знаний

Гидравлика и теплотехника

Этот раздел посвящаю тем, кто хочет освоить курсы по гидравлике и теплотехники простым языком. Данный раздел нужен обязательно людям изучающим мастерство по системам водоснабжение, водоотведение и отопления.

На будущее положены специальные вопросы, касающиеся раздела Гидравлики и теплотехники :

  • Необходимо уметь рассчитывать диаметр трубы, в зависимости от расхода потребления воды.
  • Необходимо точно уметь рассчитывать диаметр трубы, предназначенный для того, чтобы пропустить тепло на определенное количество радиаторов и на определенное количество теплоты.
  • Необходимо знать, как создавать различные схемы трубопроводов для отопления, то есть знать все законы которые мне помогут рассчитывать весь комплекс сети отопления.
  • Необходимо знать, как посчитать, сколько литров необходимо расширительному бачку для системы отопления.
  • Как подбирать циркуляционный насос в зависимости от характеристик систем отопления.
  • Рассчитывать скорости потока воды в трубопроводах и определять эффективность прохождения тепла и полезных теплопотерь.

    На все выше изложенные задачи я постараюсь ответить!

    Основные разделы:

    Гидравлика специальная наука, изучающая равновесие и движение жидкости в пространстве, а также ее взаимодействие с твердыми телами, погруженными в нее, и твердыми поверхностями, граничащими с жидкостью.

    Гидравлика позволяет разрабатывать методики решения различных прикладных задач в строительстве, коммунальном хозяйстве, охране водных ресурсов и других многогранных сферах человеческой деятельности, связанных с водой и другими жидкостями.

    Физические свойства жидкостей:

    Жидкости. В природе различают четыре вида состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазменное. Основное отличие жидкостей от твердых тел заключается в их текучести, т.е. способности легко принимать форму сосуда, в который жидкость поместили, при этом объем жидкости не изменяется. Газ тоже обладает текучестью, но при этом занимает любой предоставленный ему объем. В сосудах жидкость образует свободную поверхность, а газ аналогичной поверхностью не обладает. Однако с точки зрения механики и жидкость, и газ подчиняются одним и тем же закономерностям в случае, если сжимаемостью газа можно пренебречь. Поэтому в гидравлике под термином «жидкость» понимаются и собственно жидкости которые часто называют капельными жидкостями , и газы газообразные жидкости .

    Основные свойства жидкости при рассмотрении задач механики жидкости это плотность, способность изменять свой объем при нагревании охлаждении и изменениях давления, вязкость жидкости.

    Имеющиеся разделы в наличие:

    Теплотехнические свойства строительных материалов

    Под теплоизоляцией обычно подразумеваются строительные материалы с пористой или волокнистой структурой, занимающие большой объем при минимальном весе. Воздух, находящийся в порах или между волокнами, плохо проводит тепло и обеспечивает теплозащитные свойства материалов. При грамотном утеплении в доме хорошо удерживается тепло, выводится избыточная влага и поступает свежий воздух. Все свойства утеплителя, такие как теплопроводность, паро-и воздухопроницаемость, взаимосвязаны.

    Под теплопроводностью подразумевается способность материалов транспортировать тепловую энергию от более нагретых частей тела к менее нагретым, что приводит к выравниванию температуры. При теплопроводности перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц, обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией. Основная задача теплоизоляционных материалов снизить потери тепла. Чем меньше теплопроводность, тем меньше тепла уходит за пределы здания. Теплопроводность теплоизоляционных материалов должна быть не более 0,1 Вт/м К. Материалы с теплопроводностью от 0,03 до 0,05 Вт/м К считаются хорошими, а с теплопроводностью менее 0,03 Вт/м-К самыми лучшими. Для материалов, эксплуатируемых при температуре до 200 С, теплопроводность нормируется при температуре 25 С, до 500 С при 125 С, свыше 500 С при 300 С.

    Не стоит буквально воспринимать выражение «стена дышит». Даже при высокой паропроницаемости материала стена не играет никакой роли в воздухообмене и снижении влажности в доме. Для этого она слишком плотная. Воздухообмен обеспечивает только вентиляция. «Дыхание стен», а правильнее говорить «паропроницаемость стен», имеет другое назначение: обеспечивает сохранность стеновой конструкции путем выведения из нее парообразной влаги.

    Не все так однозначно с двумя другими параметрами. От них зависит важное качество конструкции, которое в просторечии описывают словами «стена дышит». Дело в том, что в воздухе жилого помещения всегда много водяных паров. Влага выделяется во время приготовления пищи и мытья посуды около 2,5 кг в сутки , при мытье полов 0,15 кг/м2 , а также комнатными растениями и цветами до 0,8 кг в сутки каждым . Во время сна тело человека испаряет около 45 г влаги в час, а при физической работе испарение увеличивается до 250 г/ч. И все это содержится в воздухе в виде водяных паров, которые обусловливают его влажность. Однако воздух способен насыщаться водой только до определенных пределов. Например, при температуре 20 С в 1 м3 воздуха может содержаться 17,5 г воды. При превышении этой величины при той же температуре избыточная вода сжижается на охлаждающихся поверхностях в виде мелких капель росы . При охлаждении воздуха его относительная влажность увеличивается и из водяного пара опять же выпадает конденсат. Чем ниже температура воздуха, тем меньше в нем остается воды. Например, при температуре 0 С ее количество составляет всего 5 г на 1 м3. Таким образом, если воздух, имеющий температуру 20 С, начать охлаждать до 5 С, то из каждого кубометра выпадет в виде конденсата 12,5 г влаги.

    Часть водяных паров зимой стремится проникнуть из помещения на улицу, где воздух суше. Эти пары и порождают массу проблем. В той зоне конструкции, где температура ниже значения точки росы, пары конденсируются и стена намокает, промерзает и постепенно разрушается кирпич крошится, а дерево загнивает . Температура внутренней поверхности ограждения, безусловно, никогда не должна быть ниже точки росы. А если эта зона находится в толще теплоизолятора, расположенного снаружи стены, последствия будут зависеть от его паропроницаемости. Парциальное давление лат. partialis частичный давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси при той же температуре.

    Паропроницаемость способность материалов пропускать водяные пары, содержащиеся в воздухе, под действием разности их парциальных1 давлений на противоположных поверхностях слоя материала. С повышением температуры парциальное давление водяных паров увеличивается, и они стремятся попасть в область меньшего давления на сторону слоя материала с меньшей температурой. Движение водяного пара можно оценить, зная сопротивление материала паропроницанию, по формуле:

    R n ? / ? где

    ? толщина слоя ограждающей конструкции, м

    ? коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/м ч Па. Коэффициент паропроницаемости определяется количеством водяных паров в граммах, проходящим в течение 1 ч через слой материала площадью 1 м2 и толщиной 1 м. У рыхлых материалов он больше, чем у плотных. Значение ? для некоторых материалов представлено в табл.

    Паропроницаемость помогает конденсату в слое утеплителя испаряться, а свежему воздуху проникать внутрь помещения. Но этот поток не должен быть интенсивным, чтобы не терялось тепло. Если утеплитель имеет малое значение сопротивления паропроницанию, то водяные пары, стремящиеся из помещения наружу в холодное время года, легко его преодолевают и конденсируются на холодной поверхности внутри ограждения. Для защиты утеплителя и всей конструкции от намокания необходима пароизоляция прокладка материала с высоким сопротивлением паропроницанию под внутренней обшивкой. Например, очень высокое сопротивление имеет полиэтиленовая пленка. При ее использовании стена проветривается только наружным воздухом.

    Значения этого параметра для некоторых материалов представлены в таблице ниже.

    Расположение слоев из различных материалов не влияет на величину общего термического сопротивления строительной конструкции, однако диффузия водяного пара, возможность и место выпадения конденсата определяют расположение утеплителя на внешней поверхности стены. В ограждающих конструкциях, состоящих из нескольких слоев, слой с большим сопротивлением паропроницанию следует располагать ближе к внутренней поверхности, а с меньшим сопротивлением ближе к наружной, защитив его от продувания плотным, но паропроницаемым материалом. Пароизоляция наружной стены не нужна, если:

    • стена выполнена из однородного материала брус, кирпич
    • стена выполнена в 2 слоя, причем у внутреннего слоя сопротивление паропроницанию R n 1,6 м? ч Па/мг брус толщиной 100 мм, пенополистирол толщиной 80 мм, плотно прилегающий к стойкам .

    Способность материала впитывать и удерживать воду характеризуется еще одним важным свойством водопогло-щением гигроскопичностью . Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала.

    Это очень важная характеристика теплоизоляционных материалов, контактирующих с окружающей средой, т. к. с повышением влажности их теплопроводность резко увеличивается и соответственно снижается теплозащитная способность.

    Значения водопоглощения теплоизоляционных материалов по объему и по массе составляют соответственно:

    • для материалов с ячеистой структурой:
      • с закрытой пористостью пеностекло, некоторые пено-пласты 2-15 и 80-120 %
      • с сообщающейся пористостью перлит и др. 30-40 и 350-400 %
    • для материалов с волокнистой структурой 80-85 и 400-650 %.

    Значительно снизить водопоглощение теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация например, путем введения кремнийорганических добавок .

    Важнейшими показателями, определяющими теплотехнические и эксплуатационные характеристики теплоизоляционных материалов, являются теплоемкость, плотность, морозостойкость, прочность и огнестойкость.

    Теплоемкость свойство материала поглощать тепло при повышении температуры. Его характеризует удельная теплоемкость количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг данного вещества для повышения его температуры на 1 С Дж/кг С . Удельная теплоемкость материалов зависит от их природы и в незначительной степени от объема пористости, что объясняется близкими абсолютными значениями удельной теплоемкости твердой фазы и воздуха. Например, у воздуха и плотного бетона они равны соответственно 1,04 и 0,92 Дж/кг С. Материалы органического происхождения имеют значительно большую удельную теплоемкость, чем минерального: у древесно-волокнистых плит она в 3,2 раза, у пенопластов в 1,8 раза больше, чем у минерало-ватных изделий.

    Плотность это соотношение массы материала к его объему измеряется она в кг/м3. Низкая плотность предполагает большую пористость. Обширный объем пустот внутри материала снижает его теплопроводность, улучшая теплозащитные свойства. Плотность различных теплоизоляционных материалов обычно варьируется от 20 до 100 кг/м?. Всего различают 17 марок по средней плотности от 15 до 500 кг/м?.

    Морозостойкость это способность материала без разрушения выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. От этого показателя во многом зависит долговечность всей конструкции. Теплоизоляционные материалы должны обладать морозостойкостью не менее 20 25 циклов, чтобы сохранять свои свойства до капитального ремонта здания.

    Прочность на сжатие, изгиб, растяжение, сопротивление трещинообразованию способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения. Прочность теплоизоляционных материалов зависит от структуры и пористости. Жесткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами.

    Классы огнестойкости в Европе определяют согласно стандарту DIN 4102 по шестибалльной шкале, где А является высшим показателем, a F самым низким. К классу А относятся несгораемые материалы, к классу В воспламеняемые, и они являются основными для стройматериалов, включая теплоизоляционные. Несгораемые материалы, в свою очередь, делятся на А1 не содержащие органических добавок, неспособные к возгоранию вообще, и А2 содержащие незначительную часть органических компонентов, способных к горению. Воспламеняемые материалы делятся на В1 труд-новоспламеняемые могут гореть, но после затухания огня не способны возгораться повторно и В2 воспламеняемые могут вторично самостоятельно возгораться, когда пламя уже потушено, и продолжать тлеть . Для классов В. С и D существует три уровня степени выброса дыма s smoke , s1 чрезвычайно малый выброс дыма, или же он отсутствует вовсе s2 достаточно большое количество дыма s3 очень большое количество дыма. Кроме того, для классов А2 Е добавляется информация о трех уровнях выброса твердых частиц и капель при горении d flaming droplets/particles . Некоторые строительные материалы, например полистирен, в процессе горения могут образовывать горящие капли droplets . С другой стороны, продукция из дерева имеет тенденцию к обугливанию до того, как начнут выделяться продукты горения particles . Эти капли и частицы могут служить причиной возникновения новых очагов пожаров. Классификатор распределяет уровни выбросов капель и твердых частиц следующим образом: d0 отсутствует, d1 небольшое количество, d2 достаточно большое количество.

    Информация о воспламеняемости, горючести и других связанных с ними параметрах тот минимум, который необходим для понимания условных обозначений, встречающихся в технических описаниях строительных материалов. Кроме того, при выборе не менее важны показатели химической стойкости, жесткости, экологической чистоты следует учитывать и удобство в работе, и доступность материала, и, разумеется, стоимость

    Согласно СНиП 21-01 97 строительные материалы тоже подразделяются на два класса: негорючие НГ и горючие Г . Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются.

    Информация о воспламеняемости, горючести и других связанных с ними параметрах тот минимум, который необходим для понимания условных обозначений, встречающихся в технических описаниях строительных материалов. Кроме того, при выборе не менее важны показатели химической стойкости, жесткости, экологической чистоты следует учитывать и удобство в работе, и доступность материала, и, разумеется, стоимость

    По воспламеняемости они подразделяются на три группы: В1 трудновоспламеняемые, В2 умеренновоспламеняе-мые и ВЗ легковоспламеняемые. По дымообразующей способности горючие стройматериалы подразделяются на три группы: Д1 с малой дымообразующей способностью, Д2 с умеренной дымообразующей способностью, ДЗ с высокой дымообразующей способностью. По распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы: РП1 нераспространяющие, РП2 слабораспространяю-щие, РПЗ умереннораспространяющие, РП4 сильнорас-пространяющие. И наконец, по токсичности продуктов горения горючие стройматериалы подразделяются на четыре группы: Т1 малоопасные, Т2 умеренноопасные, ТЗ высокоопасные, Т4 чрезвычайно опасные.

    Строительно-физические свойства теплоизоляционных материалов зависят от сырья, из которого они изготовлены. По виду исходного сырья все теплоизоляционные материалы делятся на две большие группы: неорганические и органические. К неорганическим относят теплоизоляционныематериалы, изготовленные на основе неорганических веществ асбеста, шлаков, стекла, кремнезема, перлита, вермикулита и других веществ минерального происхождения. Это минеральные ваты, пеностекло, керамзит, вспученные перлит и вермикулит, газобетон, газосиликат и т. д. Неорганические теплоизоляционные материалы долговечны, плохо впитывают влагу, не гниют, огнестойки, не повреждаются грызунами.

    Существует миф, что некоторые утеплители отпугивают мышей. На самом деле такого стройматериала не существует. Мыши живут везде, где тепло и какой бы ни применялся теплоизоляционный материал. Другой вопрос могут ли они им питаться? Мыши не едят неорганические материалы стекловату и каменную вату, но могут грызть, например, пено-полистирол: в нем есть органика.

    Органические теплоизоляционные материалы в зависимости от природы сырья разделяют на две категории: на основе природного органического сырья древесина, отходы деревообработки, торф, однолетние растения, шерсть животных и так далее и искусственные газонаполненные пластические массы ячеистой или сотовой структуры. Характерная особенность большинства органических теплоизоляционных материалов низкая огнестойкость, поэтому обычно их применяют при температурах не выше 150 С.

    Теплоизоляционные материалы, сделанные только из природного органического сырья пробка, ДВП и ДСП, соломит, камышит, торфоплиты , в строительной практике применяют довольно редко за исключением пробки они отличаются весьма низкой водо- и биостойкостью. Гораздо шире распространены материалы смешанного состава арболит, фибролит , получаемые из смеси минерального вяжущего вещества и органического наполнителя древесных стружек, опилок .

    По форме и внешнему виду все утеплители подразделяют на штучные изделия плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты , рулонные и шнуровые маты, шнуры, жгуты , рыхлые и сыпучие материалы вата минеральная, стеклянная, вспученные перлит, вермикулит . По структуре материалы подразделяют на волокнистые, ячеистые и зернистые. На современном строительном рынке можно найти самые разнообразные теплоизоляторы, каждый из которых по-своему хорош.

  • Комментарии запрещены.

    Реклама