Теплоемкость керамики – Теплопроводность, теплоемкость, плотность керамики и огнеупоров: таблицы значений

Теплоемкость керамики и огнеупоров

В таблице представлены значения удельной массовой теплоемкости керамики и огнеупоров в зависимости от температуры.
Теплоемкость огнеупоров в таблице дана в интервале температуры от 273 до 1773К (от 0 до 1500°С). Размерность теплоемкости кДж/(кг·град).

Теплоемкость приведена для следующих огнеупорных материалов: алундум, глинозем, карборунд, кирпич динасовый, магнезитовый, хромитовый, шамотный кирпич, силлиманит, уголь электродный, фарфор высоковольтный, низковольтный и установочный, циркон.

Теплоемкость шамота, динаса, корунда и магнезита

Теплоемкость высокоогнеупорных материалов и керамики

В таблице даны значения удельной массовой теплоемкости высокоогнеупорных материалов в зависимости от температуры.
Теплоемкость огнеупорных материалов и керамики в таблице приведена в интервале температуры от 100 до 1400°С (размерность теплоемкости кДж/(кг·град)).

Теплоемкость указана для следующих огнеупоров и керамических материалов: корунд (искусственный), глинозем, муллит, кианит (борисовский), андалузит (Семиз-Бугу), силлиманит, муллитовые изделия, магнезитовые изделия 88% MgO, спекшийся магнезит, серпентин, шпинель, известь (плавленая), окись циркония ZrO2, циркон (ильменский), хромитовые изделия, хромит (халиловский), карборунд (кристаллический), карборундовые изделия типа карбофракс SiC, графит С.

Источники:
1. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
2. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
3. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975.- 368 с.

thermalinfo.ru

Теплоемкость твердых материалов и жидкостей

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

temperatures.ru

Плотность и удельная теплоемкость кирпича: таблица значений

Кирпич — ходовой стройматериал в строительстве зданий и сооружений. Многие различают только красный и белый кирпич, но его виды намного разнообразнее. Они различаются как внешне (форма, цвет, размеры), так и такими свойствами, как плотность и теплоемкость.

Традиционно различают керамический и силикатный кирпич, которые имеют различную технологию изготовления. Важно знать, что плотность кирпича, его удельная теплоемкость и теплопроводность кирпича у каждого вида может существенно отличаться.

Керамический кирпич изготавливается из глины с различными добавками и подвергается обжигу. Удельная теплоемкость керамического кирпича равна 700…900 Дж/(кг·град). Средняя плотность керамического кирпича имеет значение 1400 кг/м³. Преимуществами этого вида являются: гладкая поверхность, морозо- и водоустойчивость, а также стойкость к высоким температурам. Плотность керамического кирпича определяется его пористостью и может находится в пределах от 700 до 2100 кг/м³. Чем выше пористость, тем меньше плотность кирпича.

Силикатный кирпич имеет следующие разновидности: полнотелый, пустотелый и поризованный, он имеет несколько типоразмеров: одинарный, полуторный и двойной. Средняя плотность силикатного кирпича составляет 1600 кг/м³. Плюсы силикатного кирпича в отличной звуконепроницаемости. Даже если прокладывать тонкий слой из такого материала, звукоизоляционные свойства останутся на должном уровне. Удельная теплоемкость силикатного кирпича находится в пределах от 750 до 850 Дж/(кг·град).

Значения плотности кирпича различных видов и его удельной (массовой) теплоемкости при различных температурах представлены в таблице:

Необходимо отметить еще один популярный вид кирпича – облицовочный кирпич. Он не боится ни влаги, ни холодов. Удельная теплоемкость облицовочного кирпича составляет 880 Дж/(кг·град). Облицовочный кирпич имеет оттенки от ярко-желтого до огненно-красного. Таким материалом можно производить и отделочные и облицовочные работы. Плотность кирпича этого вида имеет величину 1800 кг/м³.

Стоит отметить отдельный класс кирпичей — огнеупорный кирпич. К этому классу относятся динасовый, карборундовый, магнезитовый и шамотный кирпич. Огнеупорный кирпич достаточно тяжел — плотность кирпича этого класса может достигать значения 2700 кг/м³.

Наименьшей теплоемкостью при высоких температурах обладает карборундовый кирпич — она составляет величину 779 Дж/(кг·град) при температуре 1000°С. Кладка из такого кирпича прогревается намного быстрее, чем из шамотного, но хуже держит тепло.

Огнеупорный кирпич применяется, при строительстве печей, с рабочей температурой до 1500°С. Удельная теплоемкость огнеупорного кирпича существенно зависит от температуры. Например, удельная теплоемкость шамотного кирпича имеет величину 833 Дж/(кг·град) при 100°С и 1251 Дж/(кг·град) при 1500°С.

Источники:

1. Франчук А.У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
2. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с. строительной физики, 1969 — 142 с.
3. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975.- 368 с.
4. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.

thermalinfo.ru

Коэффициенты теплопроводности керамики кислотоупорной — Справочник химика 21

    Кислотоупорная керамика и каменныйтовар сравнительно дешевы и химически стойки, но непрочны, хрупки и обладают низкой теплопроводностью, что с появлением химически стойких сплавов ограничило их применение. Основные свойства изделия из керамики з дельный весу = 2,5ч-2,7, теплоемкость с = 0,19 к Ал//сг°С, коэффициент температурного расширения а = 4,5 X 10 — . Предел прочности при рзстяжении = 95 ч- 100 кг/см , при сжатии к.г/см . Для понижения пористости, достигающей [c.54]

    Кислотоупорная керамика характеризуется следующими свойствами плотность 2,5—2,56 г/см объёмный вес 2,1—2,3 г/см пористость по водо-поглощению 0,3—10% пределы прочности, кг1см при растяжении 50—100 сжатии-—до 5000 изгибе 100—400 огнеупорность 1500—1650° коэффициент линейного расширения — 4,3-10 теплопроводность 0,9—1,05 ккал/м-ч-град, теплоемкость 0,185—0,187 ккал// -spao кислотоупорность 92—99,8. [c.507]

chem21.info

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость: таблица теплопроводности материалов

thermalinfo.ru

Таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, жидкостей, металлов, продуктов

thermalinfo.ru

Техническая керамика – часть 2

керамических материалов при их испытании на дефор* мацию под постоянной нагрузкой при повышающейся температуре. На рис. 2 кривая деформации различных по фазовому составу материалов имеет различный вид.

Как указывалось, на прочностные свойства керамики влияют ее структура и пористость. С повышением пори­стости все ее прочностные характеристики снижаются вследствие концентрации напряжений вокруг пор и уменьшения – контактной поверхности соприкосновения отдельных зерен (рис. 3). Керамика мелкозернистого строения, как правило, обладает большей прочностью, чем крупнозернистая, при одном и том же фазовом и химическом составе.

При оценке механических свойств керамики следует иметь в виду, что результаты измерений в значительной степени определяются методикой подготовки образца и проведения испытаний, в первую очередь степенью об­работки его поверхности, скоростью нагружения и ха­рактером распределения нагрузки.

§ 3. Теплофизические свойства

К теплофизическим свойствам керамики относятся ее теплоемкость, теплопроводность, тепловое расшире­ние, лучеиспускание. Теплоемкость керамического ма­териала кристаллической структуры подчиняется зако­ну Дюлонга и Пти, по которому она приблизительно рав­на 24,7 Дж/(г-атом-К). Теплоемкость весьма сильно меняется при низких температурах и незначительно при высоких, особенно после 1000°С. Теплоемкость есть свойство самого вещества, она не зависит от структур­ных особенностей конкретного изделия, его пористости и плотности, размеров кристаллов и других факторов, поэтому теплоемкость единицы структурно различных, но одноименных по составу материалов одинакова.

Теплопроводность характеризует скорость перено­са теплоты керамическим материалом. Она очень раз­лична и зависит от состава кристаллической и стекло­видной фаз, а также от пористости. Теплопроводность материала принято характеризовать уравнением теплово­го потока

*, = Q6/[tF (k-t2)],

где Q — количество теплоты, Вт; б — толщина стенки, см; F — пло­щадь прохождения теплового потока, см2″, т — время; 11, f2— темпе­ратура, °С, соответственно на горячей и холодной поверхностях.

Теория теплопроводности основана на представле­нии о переносе теплоты в твердых неметаллических телах тепловыми упругими волнами—фононами. Тепло­проводность вещества зависит от длины свободного про­бега фононов и степени нарушения гармоничности коле­баний тепловых волн во время их прохождения через данное вещество. В связи с этим степень теплопровод­ности определяют структура вещества, число и вид ато­мов и ионов, рассеивающих волновые колебания. Кри­сталлы с более сложным строением решетки, как пра­вило, имеют более низкую теплопроводность, так как степень рассеивания тепловых упругих волн в такой ре­шетке больше, чем в простой. Снижение теплопроводно­сти наблюдается также при образовании твердых рас­творов, так как при этом возникают дополнительные центры рассеивания тепловых упругих волн. В стеклах, характеризующихся разупорядоченным строением, дли­на пробега фононов не превышает межатомных рассто­яний, и теплопроводность стекла соответственно мень­ше, чем теплопроводность керамического материала, со­держащего, как правило, значительное количество кри­сталлических фаз.

Особенно важно учитывать при применении керами­ки изменение теплопроводности во время ее нагрева. Общая закономерность здесь такая: теплопроводность спеченной керамики кристаллического строения, особен­но оксидной, с повышением температуры, как правило, сильно падает. Исключение составляет диоксид цирко­ния, теплопроводность которого с повышением темпера­туры возрастает. Теплопроводность стекла, а также ке­рамики, содержащей значительное Количество стекла, например муллитокремнеземистой, с повышением тем­пературы увеличивается. На рис. 4 показано изменение теплопроводности некоторых видов керамики в зависи­мости от температуры. Теплопроводность пористой теп­лоизоляционной керамики, изготовляемой из чистых ок­сидов,— основное свойство, по которому определяют область ее применения. Теплопроводность тесно связа­на с пористостью.

Термическое расширение керамики — следствие уве.-’ лличения амплитуды колебаний ее атомов или ионов от­носительно их среднего положения, происходящих под влиянием температуры. Поэтому температурный коэф­фициент линейного расширения ТКЛР керамики (далее употребляется «коэффициент линейного расширения») непостоянен при любой температуре. Для подавляюще-

t ii, if К

го большинства керамических материалов он повыша­ется с температурой (рис. 5). Различают истинный ко­эффициент линейного расширения и средний, т. е. от­несенный к определенному интервалу температур:

Онст=(1/1) {dL/d Т)

°cp = i/1 — LtJLtt Cs — Mi­ls-некоторых случаях для наглядности коэффициент линейного расширения удобно выразить в процентах (%):

шетки приводит к тому, что коэффициент линейного рас­ширения в одном из направлений может оказаться ■отрицательным, а объемное расширение поликристалличе­ской керамики очень мало. Такими материалами явля­ются, например, кордиерит 2MgO • 2А12

Керамические материалы представляют собой поли­кристаллические тела. Поэтому они из-за хаотического расположения элементарных кристалликов становятся практически изотропными. Значение коэффициента ли­нейного расширения различных видов технической ке­рамики колеблется в очень широком диапазоне — от О до (13—14)10-6-°С. В табл. 2 приведены указанные ко­эффициенты некоторых видов технической керамики в порядке их убывания.

Термическая стойкость — это способность керамиче­ского изделия выдерживать без разрушения резкие сме­ны температуры. Термическая стойкость характеризует в Определенной степени материал, но в большей степе­ни изделие из данного материала, так как на результаты испытаний оказывают очень большое влияние размер и форма изделия. Условия эксплуатации керамических изделий настолько разнообразны, что предложить еди­ный критерий термической стойкости не представляется ^возможным. Действительно, температурные перепады и скорость’ изменения температуры этих изделий бывают совершенно несопоставимы, и едва-ли может быть еди­ный критерий оценки их термической стойкости. Однако качественная сторона процесса изменения свойств й разрушения изделия под влиянием резких Температур – ных перемен в основном одинакова для всех керамиче­ских материалов и почти во всех случаях.

Разрушение керамического изделия под влиянием температурных перемен происходит в результате напря­жений, возникающих в материале этого изделия. Такие напряжения могут вызываться разными причинами и иметь различный характер. Главные из этих причин: различие температуры в разных частях нагреваемого или охлаждаемого изделия, т. е. наличие температурно­го перепада; разные значения TKJIP компонентов в мно­гофазовой керамике; ограничение возможности расши­рения.

Изделия разрушаются в том случае, если возника­ющие при термическом напряжении силы растяжения, сжатия или сдвига превосходят пределы допустимой прочности материала этого изделия.

В общем виде, если не учитывать размерные и струк­турные особенности керамики и условия ее испытания, термическая стойкость керамики может быть охаракте­ризована некоторым коэффициентом термической стой­кости:

К = А. о/с у а Е,

где X — теплопроводность; а — предел прочности при разрыве; с — теплоемкость; у—плотность; а — TKJIP; Е — модуль упругости.

Из этой формулы следует, что термическая стойкость материала возрастает с увеличением его теплопроводно­сти и механической прочности и снижается с увеличе­нием коэффициента линейного расширения, модуля упругости и кажущейся плотности. Теплоемкость опреде­ленного материала постоянна. Однако эта формула, вы­ражая общую закономерность -’ изменения термической прочности изделий, не может дать сравнимых результа­тов, определяющих термическую стойкость керамиче­ских изделий.

Термическая стойкость различных видов изделий тех­нической керамики в настоящее время оценивается по различным методикам. В их основе лежат следующие критерии:

1) число теплосмен, при котором изделие разруша­ется полностью или частично при нагревании до темпе­ратуры со скоростью п, град/мин, и последующем медленном или резком охлаждении на воздухе или в другой среде. Эта методика определения термической стойкости довольно распространена и стандартизована для испытания массовых видов огнеупоров при нагреве до 800°С и охлаждении в воде при 20°С. В различных образцах, отличающихся размером и формой, темпера­турой, средой и скоростью нагрева и охлаждения, этот метод находит широкое применение;

2) потеря механической прочности специально подго­товленного образца (чаще всего балочки) после ряда последовательных нагревов и охлаждений до различных температур с различной скоростью и в различной среде. Термическая прочность выражается как потеря механи­ческой прочности в процентах к первоначальной после определенного числа теплосмен. Этот метод применяют для относительной оценки термической стойкости мате­риала главным образом в научных экспериментах;

3) предельный температурный перепад, при котором изделие разрушается или частично теряет необходимые технические свойства (например, вакуумную плотность, электрическую прочность). Этот метод наиболее широко применяют для определения термической стойкости электроизоляционных изделий, вакуумной керамики.

На термическую стойкость керамики сильно влияет ее макро – и микроструктура. Материал с зернистой струк­турой, как правило, более термостоек, чем плотный. В плотных спекшихся материалах заметна определенная тенденция к улучшению их термостойкости при крупной кристаллизации основной фазы (например, в корунде).

§ 4. Электрофизические свойства

Важнейшими электрофизическими свойствами элект­роизоляционной керамики, как и всякого диэлектрика, являются диэлектрическая проницаемость е, темпера­турный коэффициент диэлектрической проницаемости ТК е, удельное объемное и поверхностное сопротивле­ние pv и ре, диэлектрические потери, выражаемые чаще всего через тангенс угла диэлектрических потерь tg6, электрическая прочность или пробивная напряженность (Упр.

Электрофизические свойства керамики самым тесным образом связаны с составом и структурой кристалличе­ских фаз, образующих данный вид керамики, с составом /стекловидного вещества и соотношением кристаллической и стекловидной фаз в керамике. Кристаллические фазы керамических материалов в подавляющем большинстве случаев характеризуются преимущественно ионными связями. Ковалентные связи присуши лишь определен­ным классам соединений, в основном некоторым бескис – /.

/

/

лородным соединениям. Свободные электроны в кера­мических материалах в противоположность металлам почти полностью отсутствуют.

Специальные виды керамики, предназначенные для электрической. изоляции в тех или иных условиях, отли­чаются от массовых видов керамики и огнеупоров повы­шенными электрофизическими свойствами. Эти свойст­ва получают, применяя сырьевые и искусственные мате­риалы соответствующей чистоты, тщательно подготав­ливая и перерабатывая массы и обжигая изделия в строго регламентированных условиях.

Диэлектрическая проницаемость. Относительную ди­электрическую проницаемость определяют как отноше­ние зарядов на обкладках конденсатора при замене пла­стин из данного диэлектрика на вакуум.

е = Qm/Qb,

где Qm — заряд конденсатора с пластинкой из диэлектрика; Qn — заряд конденсатора с вакуумом.

Такое изменение электрической емкости конденсато­ра происходит в результате явления поляризации ди­электрика.

Поляризация представляет собой процесс смещения структурных элементов (электронов, атомов, ионов и др.) кристаллической решетки со своего нормального поло­жения под влиянием электрического поля. В результа­те взаимодействия с внешним электрическим полем про­исходит нарушение и перераспределение электростати­ческих сил, действующих внутри кристалла, при сохра­нении его общей нейтральности. Механизм поляризации может быть различен в зависимости от того, какие струк­турные элементы участвуют в процессе поляризации. В керамических материалах имеются следующие основ­ные виды поляризации: электронная, ионная, электрон­но – и ионно-релаксационная, спонтанная (самопроиз­вольная). Степень поляризации керамического диэлект­рика и его поляризуемость в целом складываются-как сумма поляризаций каждого вида. Диэлектрическая проницаемость керамики отражает ее поляризуемость.

Электронная поляризация представляет собой упру­гое смещение центра тяжести и деформацию отрицатель­но заряженного электронного облака под влиянием элек­трического поля. Электронная поляризация протекает практически мгновенно, не связана с потерей энергии и для большинства видов керамики не является характер­ной.

pandia.ru