Влияние пустот на теплозащитные свойства

pustotelij-kirpichПри изготовлении пустотелого кирпича экономятся глина и песок. Однако  обычный раствор в кладке необходимо заменить более теплопроводным и дорогостоящим раствором, содержащим до 25 % цемента. В строительной практике заполнение пустот кирпичей раствором достигает и большей величины в результате добавления воды в целях повышения удобоукладываемости и «омолаживания» раствора. По этой причине перерасход раствора увеличивается до 60 — 80 %.

Для того чтобы не выполнять трудоемких исследований теплозащитных свойств фрагментов стен в климатической камере, изготовленных из кирпичей с другими размерами и формой пустот, была разработана математическая модель, учитывающая также конвективный и лучистый теплообмен в пустотах с последующим решением задачи по теплопередаче с применением ЭВМ.

Полученные на интерферометре закономерности теплоотдачи в воздушных прослойках кирпичей и камней позволили их аппроксимировать зависимостью числа Нуссельта (Nu) от Рэлея (Ra).

Nu=173Ra0.23

Поскольку на конвективный и лучистый теплообмен оказывает существенное влияние соотношение высоты прослойки к толщине, а также отношения толщины прослойки к длине, то на интерферометре исследование выполнялось при различных их соотношениях. Полученные критические значения числа Ra позволили установить зависимость для рациональной ширины воздушных прослоек в стенах из красного или белого кирпича.

belij-kirpich

Для расчета лучистого теплообмена между поверхностями пустот использовался закон Ламберга и Кирхгофа, на основании которого и определялось поверхностное количество передаваемой теплоты.

Для определения термического сопротивления стены помимо отмеченных факторов в математической модели для расчета на ЭВМ необходимо было учесть плотность черепка, степень заполнения пустот раствором, а также расположение кирпича в кладке. Такая многофакторная зависимость решалась с использованием программы расчета трехмерного температурного поля. Распределение температур получают при решении системы дифференциальных уравнений в частных производных типа Пуассона. Для решения трехмерной задачи теплопроводности для участков со сложными теплопроводными включениями использован численный метод, который позволяет решать задачу для каждой новой комбинации исходных данных по определенной последовательности вычислений без построения аналитического решения в конечном виде. Решение задачи получают путем замены производных конечными разностями. Дифференциальное уравнение в частных производных.

В основу алгоритма решения положен метод эквивалентных цепей, который представляет собой разновидность метода конечных разностей. Для расчета по условиям используемой программы выделяется симметричный фрагмент стены. Изучив этот фрагмент стало ясно, что он состоит из объемной структуры растворных швов, ячейки между которыми заполнены кирпичами и камнями с различными размерами и формой пустот. Для установления влияния раствора, частично заполнившего пустоты в кладке, расчетная модель в этом случае соответствовала фактическому расходу раствора, зафиксированного при вскрытии экспериментальных фрагментов стен из керамического красного кирпича. При расчете количества передаваемой теплоты через тело керамики, растворных швов учитывалось в эквивалентном виде количество тепла, передаваемого конвективным и лучистым теплообменом посредством введения в расчет результатов, полученных при интерферометрических исследованиях теплообмена в воздушных прослойках.

В результате было установлено, что теплозащитные свойства уменьшаются из-за наличия больших пустот, а вследствие этого и возрастает передача тепла, так как очень много кладочного раствора попадает в пустоты. Также увеличение передачи тепла происходит за счет интенсивного конвективного теплообмена в пустотах.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>