9. Kafli - Hitastigsháðar breytingar og bruni
Efni sem eru notuð í byggingariðnaði eru flest á föstu formi, hitastig þegar efni bráðnar er nefnt bræðsluhiti (sjá töflu 9.1 í “bókinni”):
Sum efni bráðna ekki heldur brenna, önnur efni bráðna fyrst og brenna við enn hærra hitastig (tendrunarhitatsig), bruni efna er ýmist orkukræfur (þarf orku til að halda bruna gangandi) eða orkugæfur (orkan sem verður til við brunann nægir til að viðhalda brunanum).
Til þess að bruni geti átt sér stað þarf;
Brennanlegt efni
Súrefni
Varma (til að hækka efnishita upp að tendrunarhitastigi)
Tendrunarhitastig efna er mjög mismunandi;
Timbur á bilinu \(250 - 280 ^{\circ}C\)
Blaðapappír \(180 ^{\circ}C\)
Varmatregða efna (d: termisk træghed) hefur áhrif á hversu hratt, eða auðveldlega, efnishiti breytist;
þar sem
\(c_p\) |
eðlisvarmi |
\(\textrm{J}/(\textrm{kg} \cdot \textrm{K})\) |
\(\rho\) |
eðlisþéttleiki |
\(\textrm{kg}/(\textrm{m}^3)\) |
\(\lambda\) |
leiðnitala |
\(\textrm{W}/(\textrm{m} \cdot \textrm{K})\) |
Brunahraði efna skiptir einnig mjög miklu máli (atriði í brunahönnun); Barrviður brennur (samkvæmt “bókinni”) 0,8 mm/mín (oft er miðað við 0,5 mm/mín í brunahönnun)..
Brunahraði efna fer eftir aðgangi að súrefni, og þá jafnframt yfirborðinu sem súrefni kemst að.. hægt er að auka brunahraða með því að mala efni niður.. Brunahraði timburs er svo hægur sem raun ber vitni vegna þess m.a. að gas sem leitar útúr efninu heldur súrefni frá yfirborðinu..
Efnisraki hefur áhrif á brunahraða.. !
9.1. Breyting efniseiginleika við hátt hitastig
Almennt breytast allir styrk og stífleikaeiginleikar efna með hækkuðu hitastigi, gott dæmi um þetta er stál;
Við \(600^{\circ}C\) er flotspenna stáls = 0.. og brotstyrkur lítillega hærri..
Við \(600^{\circ}C\) er þrýstiþol steypu helmingur af þrýstiþoli við \(20^{\circ}C\), og við \(100^{\circ}C\) er þrýstiþolið svo til ekkert..
Ástæður breytinga í þrýstiþoli steypu eru (bls. 207);
Aukinn gufuþrýstingur
Hitaspennur vegna hitahreyfinga
Breyting í gerð fylliefnis
Breyting í gerð sementsefjunnar
Skrið efna vex með hækkandi hitastigi .. Hæsta nothitastig efna stýrist af eiginleikum við hátt hitastig, tímalengd sem hiti stendur yfir; breyting í eiginleikum, brunahættu ofl. (tafla 9.4)
9.2. Niðurbrot efna
Við snögga hitabreytingu, sérstaklega snögga kælingu eftir upphitun, hættir (stökkum) efnum til að springa… til marks um þessa hættu er
þar sem
\(\lambda\) |
leiðnitala |
\(\textrm{W}/(\textrm{m} \cdot \textrm{K})\) |
\(f_t\) |
togþol |
\(\textrm{Pa}\) |
\(\alpha\) |
hitaþanstuðull |
\(\textrm{1/}^{\circ}\textrm{C}\) |
\(E\) |
fjaðurstuðull |
\(\textrm{Pa}\) |
… því stærri sem sjokk stuðullinn er, því betur þolir efnið snöggar hitabreytingar