Tepelné vlastnosti dřeva. Velká ruská encyklopedie

Hlavní vlastnosti dřeva, které je třeba vzít v úvahu při výběru materiálu.

Pro správný výběr dřeva pro vnější i vnitřní práci je nutné pochopit jeho silné a slabé stránky. Důležité jsou navíc jak základní vlastnosti dřevěného materiálu, tak vlastnosti jeho jednotlivých druhů, kterým jsme se již věnovali v jiném článku; Zde prozkoumáme hlavní soubor vlastností dřeva jako materiálu, které vždy berou v úvahu zkušení stavitelé a tesaři.

Fyzikální vlastnosti

Hustota. Fyzikální veličina, kterou lze definovat poměrem hmotnosti k objemu. Avšak vzhledem k tomu, že hmotnost dřeva je silně ovlivněna jeho vlhkostí, je obvyklé vypočítat hustotu pro srovnání a klasifikaci s použitím jediné vlhkosti 12 %.

Pro hustotu se používá následující klasifikace (jako příklad jsou uvedeny pouze některé horniny):

Vlhkost. Poměr hmotnosti vlhkosti k hmotnosti absolutně suchého dřeva, vyjádřený v %. Podle vlhkosti se dřevo dělí do následujících skupin:

• absolutně suché (neexistuje prakticky žádná vlhkost), získané v důsledku sušení při teplotě 105 stupňů Celsia;
• pokojově suché (vlhkost 8-12 %), sušení se přirozeně vyskytuje uvnitř;
• suché umělé sušení (vlhkost 12-18%), sušení probíhá průmyslově ve speciálních zařízeních;
• atmosféricky suchý (vlhkost 18-23 %), sušení probíhá přirozeně na čerstvém vzduchu;
• mokro (vlhkost více než 23 %);
• mokré (od 100% vlhkosti), některé čerstvě nařezané druhy a dřevo, které dlouho leželo ve vodě.

Barva. Jedna z nejdůležitějších vnějších vlastností dřeva. Zohledňuje se při výběru dřevin pro výzdobu interiéru, například šindel, imitace dřeva nebo parketové desky, stejně jako při výrobě nábytku. Barevné odstíny dřeva se velmi liší (od žluté po fialovou).

Lesk. Schopnost dřeva cíleně odrážet světlo od svého povrchu. Záleží na druhu a hladkosti povrchu a odstínu dřeva. Světlé dřevo se navíc bude lesknout lépe než dřevo tmavé.

Nejvyšší stupeň lesku je charakteristický pro bělové dřevo osiky, jeřábu, vrby a borovice (stupeň lesku je podle výsledků výzkumu od 12 do 16 %).

Tepelná vodivost. Schopnost dřeva vést teplo. Dřevo má standardně nízký součinitel tepelné vodivosti (0,17-0,31 W/(moC)), proto dřevostavby v zimě dobře udržují teplo, špatně prochází stěnami.

Tepelná vodivost závisí na druhu dřeva, hustotě a vlhkosti. Čím vyšší je hustota a čím nižší je obsah vlhkosti, tím nižší je tepelná vodivost. Ze dřeva s nízkou tepelnou vodivostí vytvářejí imitaci dřeva, která úspěšně plní nejen dekorativní funkce, ale slouží také jako další vrstva tepelné izolace.

Zvuková vodivost dřeva. Schopnost vést zvuk. Přirozená zvuková vodivost suchého dřeva je vyšší než u vzduchu, proto se při stavbě používá dodatečná zvuková izolace. Tato vlastnost se ale využívá i při kontrole kvality dřeva. Když narazíte na kmen zdravého stromu, měli byste slyšet nepřetržitý zvuk, pokud je zvuk přerušen, znamená to, že dřevo hnije.

Elektrická vodivost. Odolnost dřeva proti průchodu elektrického proudu. Elektrická vodivost suchého dřeva je nízká, což umožňuje jeho použití jako izolačního materiálu, proto se často používá k výrobě obkladů a imitací dřeva.

Je však třeba si uvědomit, že odolnost dřeva je výrazně snížena při vysoké vlhkosti (což je základem pro návrh elektronických vlhkoměrů), stejně jako při impregnaci minerálními antiseptiky.

Mechanické vlastnosti

Mezi mechanické vlastnosti patří:

• síla;
• tvrdost
• schopnost ohýbat se;
• rázová houževnatost;
• schopnost držet kovové spojovací prvky.

Mechanické vlastnosti se zjišťují experimentálně pro jednotlivé dřeviny pomocí zatěžovacích zkoušek. Zatímco procento obsahu vlhkosti hrálo hlavní roli ve fyzikálních vlastnostech, mechanické vlastnosti závisí spíše na struktuře vláken konkrétního stromu.

Důležité! K deformaci dřeva dochází nejen mechanickým poškozením, ale také nesprávným sušením nebo skladováním. Pokud si chcete koupit kvalitní dřevěný stavební materiál, je třeba dávat pozor na podmínky, ve kterých je skladován.

Nárazová síla. Schopnost dřeva absorbovat energii při nárazu, aniž by se zlomila. Viskozita listnatého dřeva je 1,5-2x vyšší než viskozita jehličnatého dřeva. Nejvyšší viskozitu má jasanové dřevo (8,9 J/cm3,1), naopak nejnižší viskozitu má cedr (3,2 J/cmXNUMX) a jedle (XNUMX J/cmXNUMX).

Odolnost proti opotřebení. Schopnost dřeva odolávat destrukci třením. Čím vyšší je hustota dřeva, tím vyšší je odolnost proti opotřebení. Je důležité vzít v úvahu tuto vlastnost při nákupu parketových desek, obložení a dalších dokončovacích materiálů, které budou často přicházet do kontaktu s jinými předměty.

Pevnost Schopnost dřeva odolávat zničení při mechanickém namáhání. Pevnost závisí na druhu dřeva, hustotě, vlhkosti a přítomnosti vad. Dřevo samo je ve své struktuře velmi pevný materiál, ale jelikož má vláknitou strukturu, mez pevnosti přímo závisí na povaze a směru zatížení.

Tvrdost. Schopnost dřeva odolávat pronikání tvrdších těles do něj. Čím je dřevo tvrdší, tím je jeho zpracování obtížnější. Silně závisí na hustotě dřeva, ale určuje se experimentálně pomocí Brinellovy metody. Nejdůležitější ukazatel při výběru podlahové krytiny, protože určuje, jak rychle budou vaše parkety pokryty škrábanci a stopami od podpatků.

Tepelné vlastnosti dřeva, soubor vlastností, které určují schopnost dřeva absorbovat, vést a přemisťovat tepelnou energii. Patří mezi ně tepelná kapacita, tepelná vodivost, tepelná difuzivita a tepelná roztažnost. Tepelné vlastnosti jsou důležité při použití dřeva ve stavebnictví, jsou nezbytné pro výpočet procesů jeho ohřevu, sušení, rozmrazování, mrazení, tepelných ztrát dřevěnými ploty atd.

Tepelná kapacita dřeva

Tepelná kapacita materiálu charakterizuje jeho schopnost akumulovat teplo. Ukazatelem této vlastnosti je měrná tepelná kapacita (c) (c) (c). Měrná tepelná kapacita dřeva nezávisí na druhu, protože složení dřevní hmoty je u všech druhů stejné a při 0 °C pro absolutně suché dřevo je to 1,55 kJ/kg °C. S rostoucí teplotou ( t ) ( t ) ( t ) se měrná tepelná kapacita dřeva mírně zvyšuje; vlhkost dřeva na něj působí mnohem silněji; současný vliv teploty a vlhkosti (W) (W) (W) na tepelnou kapacitu dřeva je znázorněn v diagramu. Zmrazování surového dřeva vede ke snížení tepelné kapacity; tepelná kapacita zmrazeného dřeva je více ovlivněna teplotou než vlhkostí. Měrná tepelná kapacita se stanovuje experimentálně pomocí kalorimetrů.

Diagram měrné tepelné kapacity pro dřevo. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987. Diagram měrné tepelné kapacity dřeva. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987.

Tepelná vodivost a tepelná difuzivita dřeva

Procesy šíření (přenosu) tepla v materiálu jsou charakterizovány koeficienty tepelné vodivosti a tepelné difuzivity.

Součinitel tepelné vodivosti (λ) (lambda) (λ) charakterizuje intenzitu pohybu tepla v materiálu. Schopnost dřeva vést teplo je ovlivněna jeho hustotou. S rostoucí hustotou suchého dřeva ( ρ 0 ) ( rho _0 ) ( ρ 0 ) se zvyšuje jeho tepelná vodivost, protože dřevní hmota má přibližně 20krát větší tepelnou vodivost než vzduch. Přesný údaj o tepelné vodivosti dřevní hmoty napříč vlákny je 0,42–0,5 W/(m °C), podél vláken 0,65–0,94 W/(m °C). Součinitel tepelné vodivosti dřeva závisí na teplotě, vlhkosti, druhu a směru tepelného toku vzhledem k vláknům.

Závislost tepelné vodivosti dřeva přes vlákno na hustotě v absolutně suchém stavu. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007. Závislost tepelné vodivosti dřeva napříč vlákny na hustotě v absolutně suchém stavu. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007. Tepelná vodivost v podélném směru je přibližně 1,5–2krát vyšší než v příčném směru, protože mikrofibrily jsou orientovány převážně podél osy buňky. V radiálním a tangenciálním směru je součinitel tepelné vodivosti jehličnatého dřeva a většiny listnatých dřevin prakticky stejný, s výjimkou listnatých dřevin s velkým objemem jádrových paprsků (dub, buk), u kterých je součinitel tepelné vodivosti v radiálním směru. je přibližně o 15 % větší než v tangenciálním směru. Hodnotu součinitele tepelné vodivosti lze určit z diagramu, výpočtem, také pomocí měřičů tepelné vodivosti apod.

Vliv teploty a vlhkosti na hodnotu součinitele tepelné vodivosti ukazuje zobecněný diagram pro březové dřevo [základní hustota (ρ b) (rho_b) (ρ b ​) 500 kg/m 3 ] napříč vlákny. Pro určení součinitele tepelné vodivosti jiných dřevin v různých směrech použijte tento diagram a vzorec:

λ = λ nom ⋅ K ρ ⋅ K x lambda = lambda_ cdot K _ rho cdot K_x λ = λ nom ​ ⋅ K ρ ⋅ K x ​,

kde λ nom lambda_ λ nom ​ – jmenovitá hodnota součinitele tepelné vodivosti podle diagramu; K ρ K_ rho K ρ ​ – koeficient zohledňující vliv základní hustoty dřeva; K x K_x K x – koeficient zohledňující vliv směru tepelného toku.

Součinitele tepelné vodivosti dřeva jsou poměrně malé, jedná se o poměrně dobrý tepelně izolační materiál a je široce používán ve stavebnictví.

Diagram součinitele tepelné vodivosti březového dřeva napříč vláken. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987. Diagram součinitele tepelné vodivosti březového dřeva napříč obilím. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987. Koeficient tepelné difuzivity (a) (a) (a) charakterizuje rychlost změny teploty materiálu při nestacionárním přenosu tepla (ohřev nebo chlazení). Tepelná difuzivita dřeva je ovlivněna jeho hustotou a vlhkostí. S klesající hustotou absolutně suchého dřeva roste jeho tepelná difuzivita, protože hodnota součinitele tepelné difuzivity vzduchu je přibližně 100x větší než u dřevní hmoty. Zvýšení obsahu volné vody [při vlhkosti nad mez nasycení buněčných stěn (Wp.n) (W_) (Wp.n​)] vede k prudkému poklesu tepelné difuzivity (hodnota koeficientu tepelné difuzivity vody je přibližně 150krát menší než vzduch); v oblasti pod W p. n W_ W p . n ​ vliv vlhkosti na hodnotu aaa není prakticky pozorován, protože hodnoty koeficientů tepelné difuzivity dřevní hmoty a vody jsou velmi blízké.

Závislost součinitelů tepelné vodivosti a tepelné difuzivity borového dřeva na vlhkosti s tepelným tokem v radiálním směru. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007. Závislost součinitelů tepelné vodivosti a tepelné difuzivity borového dřeva na vlhkosti s tepelným tokem v radiálním směru. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007.

Tepelná roztažnost dřeva

Při zahřívání dochází k tepelné roztažnosti dřeva a je pozorováno zvětšení jeho objemu. Koeficient lineární tepelné roztažnosti ( α ′ ) ( < alpha >^prime ) ( α ′ ) je změna v jednotkové délce tělesa při jeho zahřátí o 1 °C. Lineární tepelná roztažnost napříč vlákny je mnohem větší (někdy 10–15krát) než podél vláken [koeficient lineární tepelné roztažnosti pro suché dřevo je v rozmezí (2,5–5,4) 10 –6 °C –1 ]; v tangenciálním směru – 1,5–1,8krát vyšší než v radiálním směru. Koeficient lineární tepelné roztažnosti podél dřevěných vláken je 0,1–0,3 koeficientu tepelné roztažnosti kovů, betonu a skla. Při zahřívání vlhkého dřeva dochází kromě tepelné roztažnosti napříč vlákny současně k výrazně větší deformaci vlhkostí. Smrštění a bobtnání maskuje čistě teplotní deformace dřeva napříč strukturou, protože změna vlhkosti o 1% v oblasti pod Wp. n W_ W p . n způsobuje deformaci desítkykrát větší než změna teploty o 1 °C.

Publikováno 26. března 2024 v 12:07 (GMT+3). Poslední aktualizace 26. března 2024 v 12:07 (GMT+3). Kontaktujte redakci