docDobór materiałów konstrukcyjnych
download 
Reklamacja Transkrypt
Dobór materiałów konstrukcyjnych
Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 12 dr inż. Hanna Smoleńska Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania Wydział Mechaniczny, Politechnika Gdańska Materiały edukacyjne Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przewodność i dyfuzyjność cieplna Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przewodność cieplna λ jest to strumień (określona ilość) ciepła przepływający pod wpływem gradientu temperatury dT/dX Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Dyfuzyjność cieplna ( współczynnik wyrównania temperatury) - a Ma znaczenie w warunkach nieustalonego strumienia ciepła w czasie, np. o charakterze impulsowym). Zwykle podawany w m2 /s a c p - gęstość materiału, cp – ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu [kJ/kgK] Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Jakie materiały nadają się na izolacje cieplne? Z jakiego materiału można wykonać kaloryfer a z jakiego piec w domu? Dlaczego? Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa 1998 Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Lekkie pojemniki izotermiczne do krótkotrwałego użytkowania Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa 1998 Należy zmaksymalizować czas po jakim wewnętrzna temperatura Ti zmieni się o zakładaną wartość np. 1°C •Założona średnica zewnętrzna •Minimalna masa •Odporność na uszkodzenia •Jaki materiał? •Czy coś takiego jest potrzebne? Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego RADIOPŁAWA AWARYJNA, ang. Emergency Position Indicating Radio Beacon (EPIRB), wodoszczelne, pływające nadawcze urządzenie radiowe uruchamiane automatycznie, gdy znajdzie się w wodzie; emituje fale radiowe o określonych częstotliwościach, wskazując miejsce katastrofy statku lub samolotu. -masa: 700g -częstotliwość: 406.025MHz +/- 2kHz Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Dla stanu ustalonego istotna jest przewodność cieplna: Dla stanu nieustalonego – jak w tym przypadku –ważniejsza jest dyfuzyjność cieplna: Przy analizowaniu dyfuzyjności cieplnej należy rozważyć głębokość penetracji ciepła: X odległość jaką fala ciepła pokonuje w czasie t jest przyrównywana do grubości ścianki w 2 w t 2a t → max jeżeli dobierzemy materiał o a → min Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Jakie są możliwości wyboru? Dlaczego dobre są elastomery a nie pianki? Czy można wyobrazić sobie materiały o lepszych własnościach niż elastomery? A może zmiana konstrukcyjna? Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Materiały na ściany akumulujące ciepło Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa 1998 Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Ściana akumulująca ciepło. Słońce nagrzewa jej powierzchnię zewnętrzną w ciągu dnia. Ciepło jest odbierane przez wnętrze domu w ciągu nocy. Czas przenikania ciepła przez ścianę powinien wynosić ok. 12 godzin Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Funkcja : magazynowanie energii cieplnej Cel:maksymalna pojemność cieplna Q na jednostkę powierzchni nagrzewanej ściany Ograniczenia: czas nagrzewania (dyfuzji ciepła) ~12h grubość ściany w ≤ 0.5 m Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Droga dyfuzji: Dyfuzyjność cieplna max max Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Ograniczenie wynikające z grubości ściany: Dla w ≤ 0,5 m i t = 12 h: Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego M1= 1000 [W· s1/2/(m2· K)] M2=3 10-6 [m2/s] http://www.grantadesign.com Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Materiał na ściany akumulujące ciepło Materiał M1 Względna cena [GBP/m3] 3·103 3·103 0,35 1,0 Szkło 103 10 Cegła 103 0,8 HDPE lód 103 3·103 3 0,1 Beton Typowe skały Uwagi Poprawny wybór; zależny od dostępności iceny Dobry M1; przepuszcza światło Gorsza od betonu Zbyt drogi Topi się! Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Materiały zmieniające fazę www.micronal.de Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Micronal PCM to polimerowe kuleczki wypełnione woskiem, który w momencie zmian temperatury otoczenia topi się lub zestala. Gdy temperatura rośnie, materiał zmieniający fazę (phase change materials - PCMs) absorbuje ciepło, a przy spadku temperatury – oddaje je. Cały proces jest odwracalny, a zjawisko to zachodzi w przedziale temperatur topnienia wosku (22-26C). Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Magazynowane ciepło określa się mianem „ciepła utajonego”. W wyniku zachodzących procesów materiały zmieniające fazę, mogą więc absorbować, przechowywać lub uwalniać ciepło. Ich podstawową zaletą jest duża pojemność cieplna przy małej objętości oraz masie. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Stopa żelazka Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Funkcja:……. Wymagania wobec materiału: Bardzo dobra przewodność cieplna Temperatura pracy do 250C Masa nie większa niż 0,3 kg przy powierzchni roboczej ok. 200 cm2 (A) Wysoka twardość powierzchni, odporność na zarysowanie i zużycie (także w temperaturze pracy!) Niski współczynnik tarcia w kontakcie z tkaninami Odporność korozyjna Cechy technologiczne i ekonomiczne Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Masa: m= ρAd d = grubość stopy Strumień ciepła: Q=λΔTA/d Q= ΔTm/d2 Q⇒max M= (λ/ ρ) ⇒max Jakie materiały? Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Własności niektórych materiałów: Stopy na bazie Gęstość względna M=λ/ρ 1.74 2.70 8.92 Temperatura topnienia [C] 650 660 1083 Mg Al Cu Ti Zn Fe 4,51 7,14 7,87 1660 420 1568 6 16 10 A dlaczego nie ceramika? Dlaczego nie stopy berylu? Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 90 88 44 Ostateczny wybór: stop AlSi7Mg odlewany ciśnieniowo. Dlaczego? Nie ma najwyższej wartości M? Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Polecenie. Zastanowić się nad doborem materiału na ceramiczną płytę grzejną. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
![Ä1LH RPLMDMP\ IDQWDVW\F]Q\FK ]DE\WNyZ´](http://s2.doczz.pl/store/data/002556197_1-0ee70f362441a1c21beeb6761f691291-70x70.png "Ä1LH RPLMDMP\ IDQWDVW\F]Q\FK ]DE\WNyZ´")