В отечественном производстве наибольшее распространение получили теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструкционные высокопористые материалы [4]. <...> . Проектные режимы сушки теплоизоляционных изделий эффективны, если обеспечено постоянство управления всем технологическим процессом на всех предшествующих сушке операциях [7]. <...> Грамотная организация процесса сушки позволяет получить материал с требуемыми свойствами, снизить энергетические затраты на этот процесс, оптимизировать длительность сушки, уменьшить и материальные затраты. <...> Теплоизоляционные материалы Теплоизоляционные материалы (ТИМ) и теплоизоляционные изделия классифицируют по следующим основным признакам (ГОСТ 16381–77): по виду исходного сырья: неорганические, органические. <...> Совелитовые, вулканитовые, известковокремнеземистые, перлитоцементные изделия; минераловатные плиты на битумном связующем; минераловатные шнуры и др. <...> Пенодиатомитовые, диатомитовые, трепельные изделия из ячеистого бетона; монолитный битумоперлит и др. должны декларироваться производителями теплоизоляционных материалов вне зависимости от того, в какой конструкции применяется данный материал. <...> Изоплит, Тверская обл., 2013 Таблица 3 Федеральный округ Производители минераловатных изделий Производители Центральный ЗАО «Минеральная вата» (РОКВУЛ), ООО «Завод Техно», ЗАО «Изорок», Завод нестандартного оборудования (Izovol, Izobel), ООО «Изомин», ООО «Базальт-Мост», ЗАО «Дмитровская теплоизоляция» (Экобазальт), ООО «Луховицкая базальтовая вата», ООО «НПФ «Изомат», ООО «Базальт» (HITROCK), ООО «Базальт-Экология», ОАО «Фирма Энергозащита», Завод минераловатных изделий Уральский ЗАО «Завод Минплита» (Linerock), ОАО «АКСИ» (ТехноНИКОЛЬ), ООО «ЧЗТИ», ОАО «Тизол», ЗАО «Троицкий ЗМП» (РОКВУЛ-Урал), ЗАО «Нижнетагильский ЗТИ», ОАО «Билимбаевский ЗТМ», «Эковер» Приволжский ООО «Техно», «Термостепс-МТЛ» (Teplant), ОАО «Стройизоляция», ООО «Евроизол-Термо», ГК «Электрощит-ТМ Самара <...>
Высокопористые_материалы_структура_и_тепломассоперенос.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ
А.Д. Жуков
ВЫСОКОПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ:
СТРУКТУРА И ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС
Москва 2014
Стр.1
УДК 517.28+536.491+699.86
ББК 22.161+22.317+38.637
Ж86
СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор В.Ф. Коровяков,
заместитель директора НИИМосстрой;
кандидат технических наук И.В. Бессонов,
ведущий научный сотрудник НИИСФ РААСН
Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом МГСУ
Ж86
Жуков, А.Д.
Высокопористые материалы : Структура и тепломассоперенос : монография
/ А.Д. Жуков : М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск.
гос. строит. ун-т. Москва : МГСУ, 2014. 208 с. (Библиотека научных разработок
и проектов НИУ МГСУ).
ISBN 978-5-7264-0923-8
Тепло- и массоперенос в высокопористых материалах проявляется как на
стадии формирования высокопористой структуры материалов, так и на стадии их
эксплуатации.
Рассмотрены основные законы тепло- и массопереноса. Раскрыты закономерности
проявления этих законов в капиллярно-пористых коллоидных телах. Проанализированы
условия и особенности формирования свойств высокопористых теплоизоляционных
материалов и предложены критерии оценки этих свойств, а также
конструктивных или технологических приемов, направленных на их оптимизацию.
Для инженерно-технических и научных работников строительной отрасли, отрасли
производства строительных материалов, изделий и конструкций, а также аспирантов
и студентов магистратуры.
УДК 517.28+536.491+699.86
ББК 22.161+22.317+38.637
ISBN 978-5-7264-0923-8
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2014
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ________________________________________________ 3
1. Высокопористые теплоизоляционные материалы ____________ 5
1.1. Производство теплоизоляционных материалов _______________ 5
1.1.1. Теплоизоляционные материалы ______________________ 5
1.1.2. Производство волокнистых
теплоизоляционных материалов _____________________ 9
1.1.3. Производство ячеистых теплоизоляционных материалов ___ 11
1.1.4. Автоклавные ячеистые бетоны _______________________ 15
1.2. Свойства высокопористых материалов ______________________ 17
1.2.1. Функциональные свойства __________________________ 17
1.2.2. Строительно-эксплуатационные свойства _____________ 19
1.2.3. Акустические свойства _____________________________ 23
1.2.4. Воздухопроницаемость волокнистых материалов _______ 26
1.2.5. Пористость теплоизоляционных материалов ___________ 28
1.3. Закономерности формирования пористой структуры __________ 32
1.3.1. Способы создания пористой структуры _______________ 32
1.3.2. Оптимизация структуры высокопористых материалов ___ 48
2. Распространение тепла в материалах ______________________ 57
2.1. Теплопроводность материалов при различных условиях _______ 57
2.1.1. Общие положения учения о теплообмене ______________ 57
2.1.2. Теплопроводность при стационарном режиме __________ 58
2.1.3. Теплопроводность плоской стенки ___________________ 60
2.1.4. Теплопроводность цилиндрической стенки ____________ 62
2.2. Конвективный теплообмен _______________________________ 64
2.2.1. Закономерности переноса тепла
в условиях конвективного теплообмена _______________ 64
2.2.2. Коэффициент теплоотдачи __________________________ 66
2.2.3. Дифференциальные уравнения теплообмена ___________ 67
2.3. Теплоотдача при свободном движении жидкости _____________ 70
2.3.1. Теплоотдача в неограниченном пространстве __________ 70
2.3.2. Теплоотдача в ограниченном пространстве ____________ 73
205
Стр.205
2.4. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости __________ 75
2.4.1. Теплоотдача при движении жидкости в трубах и каналах ___ 75
2.4.2. Теплоотдача при поперечном омывании труб ___________ 82
2.4.3. Теплоотдача при движении жидкости
вдоль плоской стенки (плиты) _______________________ 88
2.5. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния жидкости _____ 90
2.5.1. Теплоотдача при кипении жидкости __________________ 90
2.5.2. Пузырчатый и пленочный режимы кипения ____________ 94
2.5.3. Критическая тепловая нагрузка ______________________ 96
2.5.4. Обобщенные зависимости теплоотдачи
в условиях парообразования _________________________ 97
2.5.5. Теплоотдача при конденсации паров __________________ 98
2.6. Теплопередача излучением _______________________________ 101
2.6.1. Законы теплового излучения ________________________ 101
2.6.2. Лучистый обмен между телами ______________________ 104
2.6.3. Лучеиспускание газов ______________________________ 105
3. Теплофизические свойства материалов и систем ____________ 108
3.1. Применение теплоизоляционных материалов ________________ 108
3.1.1. Энергоэффективность строительных конструкций ______ 108
3.1.2. Мониторинг применения теплоизоляционных
материалов в конструкциях _________________________ 109
3.2. Моделирование структуры и свойств
высокопористых материалов ______________________________ 113
3.2.1. Построение универсальных структурных моделей ______ 113
3.2.2. Прогнозирование свойств высокопористых
материалов с помощью универсальной модели _________ 116
3.3. Передача тепла в высокопористых материалах _______________ 119
3.3.1. Теплопроводность высокопористых материалов ________ 119
3.3.2. Объединенный закон теплопроводности _______________ 126
3.3.3. Влияние температуры на распространение тепла
в высокопористых материалах _______________________ 130
3.3.4. Объединенный закон теплопроводности
и методы математической статистики _________________ 133
3.3.5. Структура материала и тепловые потоки ______________ 136
4. Тепломассоперенос при тепловой обработке
теплоизоляционных изделий _____________________________ 140
4.1. Основы теории сушки теплоизоляционных изделий ___________ 140
4.1.1. Сушка как технологический процесс __________________ 140
4.1.2. Законы переноса тепла и влаги ______________________ 143
4.1.3. Режим и критерии сушки ___________________________ 146
206
Стр.206
4.2. Тепловая обработка штучных теплоизоляционных изделий ____ 147
4.2.1. Теория конвективной сушки штучных изделий _________ 147
4.2.2. Тепло- и влагообмен между влажным материалом
и окружающей газовой средой _______________________ 149
4.2.3. Внутренний влагообмен ____________________________ 154
4.2.4. Расчет продолжительности сушки ____________________ 155
4.2.5. Усадка и деформации при сушке штучных изделий ______ 157
4.2.6. Методика исследования
конвективной сушки штучных изделий ________________ 159
4.3. Сушка безобжиговых теплоизоляционных изделий ___________ 165
4.3.1. Перлитоцементные изделия _________________________ 165
4.3.2. Минераловатные плиты на битумном связующем _______ 168
4.3.3. Вулканитовые изделия _____________________________ 174
4.3.4. Перлитобитумные плиты ___________________________ 177
4.3.5. Торфяные теплоизоляционные плиты _________________ 178
4.4. Сушка обжиговых теплоизоляционных изделий ______________ 183
4.4.1. Диатомовые изделия с выгорающими добавками _______ 183
4.4.2. Пенодиатомитовые изделия _________________________ 187
4.4.3. Перлитокерамические изделия _______________________ 190
4.4.4. Вермикулитокерамические изделия ___________________ 194
4.4.5. Легковесные огнеупорные перлитошамотные изделия ___ 196
Заключение ______________________________________________ 201
Библиографический список ________________________________ 203
207
Стр.207