Czy cegły konstrukcyjne eksplodowałyby, gdyby zostały użyte do budowy piekarnika?

8

Buduję piec do pizzy i, aby to zrobić, kupiłem cały ładunek cegieł inżynieryjnych (nie tych, ale podobnych). Mają przez nie pięć otworów w pionie, każdy otwór ma wymiary 2x6x6,5 cm (80 ml), a ściany, zarówno końcowe, jak i dzielące, mają grubość 2 cm i wysokość 6,5 cm.

Po rozpaleniu piekarnik osiągnie ~ 500 ° C. Jeśli użyjemy dobrego litego betonu jako muru dla cegieł, które uszczelnią końce otworów, martwię się, że gdy powietrze się nagrzeje, ciśnienie wewnątrz zamieni je w rodzaj ceramicznej bomby, która zrobi gotującą pizzę raczej bardziej ekscytujące doświadczenie.

Czy to się może zdarzyć? Jak obliczyć ciśnienie wywierane na cegły przez 80 ml powietrza o temperaturze 500 ° C?

— Toby Abel
źródło

2

jeśli w cegłach są kieszenie wodne, ciśnienie będzie znacznie wyższe.

— maniak zapadkowy

2

Cegły są porowate, niektóre bardziej niż inne. Taki jest konkret. Nie będziesz w stanie nałożyć na nie ust i wydmuchać powietrza, ale nie jestem pewien, czy możesz założyć, że kieszenie powietrzne są całkowicie zamknięte. Wpływ ciepła na cegłę wydaje się być głównym problemem, nawet bez otworów przez cegłę.

— Air

2

Na wypadek, gdyby ktoś doszedł do tego teraz: sześć miesięcy później cegły są w porządku, ale 3-calowa solidna betonowa płyta chodnikowa, której użyłem jako podstawy piekarnika, prawie się pękła. Morał: prawo gazu i eksplozje były zabawniejsze, ale powinny były uważniej słuchać porowatych / wodnych kawałków.

— Toby Abel,

9

Wzrost ciśnienia można łatwo obliczyć na podstawie prawa gazu doskonałego W twoim przypadku , i są stałe, więc możesz przekonwertować to na prosty stosunek Uważaj tutaj, aby użyć bezwzględnej skali temperatury (zwykle mierzonej w kelwinach). Z podanych liczb ciśnienie wzrośnie do około 2,6 atm, zakładając, że początkowo uwięzione powietrze miało 1 atm.

P V = n R T .

$PV=nRT.$

V

$V$

n

$n$

R

$R$

P_{2} = P_{1} \frac{T_{2}}{T_{1}} .

$P_2=P_1\frac{T_2}{T_1}.$

Ponadto możemy obliczyć energię uwolnioną przez gaz, gdyby miał się on rozszerzyć, wydmuchując ściany bez zmiany temperatury. Praca wykonana w procesie izotermicznym jest podana przez gdzie ostatnia linia zakłada, że jest ona zgodna z prawem gazu doskonałego w tym procesie. Jeśli początkowa objętość wynosi w 500 ° C, to końcową objętość podaje . Wstawienie pozostałych stałych daje uwolnienie energii które jest mniej energii niż jest uwalniane przez typową petardę .

W_{A \to B} = - \int_{V_{a}}^{V_{b}} p d V = - n R T \ln (\frac{V_{b}}{V_{a}}),

$W_{A\rightarrow B}=-\int_{V_a}^{V_b}p\ dV = -nRT\ln\left(\frac{V_b}{V_a}\right),$

V_{a} = 80 mL

$V_a=80\ \text{mL}$

V_{b} = 2.6 * V_{a} = 208 mL

$V_b=2.6*V_a=208\ \text{mL}$

\sim 22 J

$\sim 22\ \text{J}$

Nie udzielam żadnych gwarancji bezpieczeństwa, ale z pewnością nie sądzę, że spowoduje to wybuch twojej konstrukcji. Poza tym, że ciśnienie nie jest szczególnie wysokie, ogrzewanie do 500 ° C jest procesem stosunkowo wolnym i podejrzewam, że powietrze przedostanie się przez pęknięcia lub dziury, zanim osiągnie pełne ciśnienie.

— Chris Mueller
źródło

1

Według Wolfram Alpha 2.6atm jest ~ nacisk wywierany przez wąż ogrodowy, a uszczelnienie cegły i wbicie w niego węża ogrodowego nie dałoby mi wiele powodów do przerażenia. Czas na budowę! Dzięki Chris!

— Toby Abel

Nie ma problemu. Dodałem też trochę o ilości uwolnionej energii, gdyby gaz nagle się rozszerzył i okazuje się, że jest znacznie mniejszy niż typowa petarda. Myślę, że twoje cegły wytrzymają to. Baw się dobrze budując piekarnik.

— Chris Mueller

@TobyAbel Ze względu na proces przewodzenia ciepła jest bardziej prawdopodobne, że powietrze osiągnie temperaturę tylko w połowie między temperaturą otoczenia a 500 ° C, więc wzrost ciśnienia będzie prawdopodobnie niższy. Będzie to zależeć od stopnia izolacji wewnątrz i na zewnątrz cegieł.

— Fibonatic

10

Byłbym mniej zaniepokojony odłamkami, a bardziej strukturalną integralnością piekarnika. Kiedy cegły pękają, tracą większość integralności strukturalnej. Może to doprowadzić do zapadnięcia się piekarnika.

O wiele bezpieczniej jest wyłożyć wnętrze klockami ogniowymi. Są solidne i droższe, ale możesz mieć pewność, że nie pękną pod wpływem ciepła. Będą również chronić ścianę za nimi.

— maniak zapadkowy
źródło

5

Same cegły powinny być w porządku, przynajmniej przez jeden cykl, JEŚLI są one ogrzewane dość powoli. Wiele osób wkłada cegły do grilla i ogniska. Pamiętajcie, że już je wypalano w piecu, kiedy zostały wykonane, aby stopić cząsteczki gliny, aby nie zamieniły się w błoto, gdy tylko spadnie deszcz. Jedynym wyjątkiem jest sytuacja, gdy cegły są mokre. W takim przypadku woda w środku zamieni się w parę. Ciśnienie będzie rosło, a one pękają i kruszą się.

Lepiej byłoby z odpowiednimi cegłami ognistymi. Te, oprócz tego, że są przeznaczone do wysokiej temperatury, mają wyższą zawartość powietrza / niższą gęstość, co poprawia ich właściwości izolacyjne.

Cegły ogniotrwałe najlepiej układać luźno lub z odpowiednim cementem. Pojedyncza cegła nie ulegnie znacznej różnicowej rozszerzalności cieplnej, ale duża konstrukcja prawie na pewno tak, więc spodziewam się, że twój cement / zaprawa pęknie dość szybko.

Podsumowując, zgadzam się z ratchetfreak. Cegły techniczne do budowy, cegły ogniotrwałe do wysokich temperatur oraz do izolacji i ochrony konstrukcji.

— Level River St
źródło

1

Cegły inżynierskie (stałe) są wypalane w piecu w temperaturze 1200 stopni, więc nie martw się o swoją skomplikowaną matematykę, twój piec do pizzy nigdy nie osiągnie tej temperatury. Jeśli tak, lub nawet jeśli będzie znacznie wyższy, cegły po prostu się stopią (Nazywają ich klinkierami) Jestem murarzem z 47-letnim doświadczeniem i dużo czasu spędzałem na budowie i naprawie pieców. Podczas naprawy pieca używa się zwykłej gliny na korony (wewnętrzne), ponieważ po wypaleniu pieca glina staje się twarda, podobnie jak cegły, które gotujesz. Do otworów przeciwpożarowych używasz tylko cegieł ognistych, które są cementowane razem z texacrete.

— Dave
źródło