Würden technische Steine explodieren, wenn sie zum Bau eines Ofens verwendet würden?

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Ich baue einen Pizzaofen und habe dazu eine ganze Ladung technischer Ziegel gekauft (nicht diese, aber ähnlich). Sie haben vertikal fünf Löcher, jedes Loch ist 2 x 6 x 6,5 cm (80 ml) groß und die Wände, sowohl endend als auch teilend, sind 2 cm dick und 6,5 cm hoch.

Wenn der Ofen angezündet wird, erreicht er ~ 500 ° C. Wenn wir einen guten festen Beton als Mauerwerk für die Ziegel verwenden, der die Enden der Löcher abdichtet, mache ich mir Sorgen, dass der Druck im Inneren die Luft in eine Art Keramikbombe verwandelt, die das Kochen von Pizza ermöglicht eine etwas aufregendere Erfahrung.

Ist das wahrscheinlich? Wie kann ich den Druck berechnen, den 80 ml Luft bei 500 ° C auf die Ziegel ausüben?

mechanical-engineering thermodynamics pressure mechanical-failure masonry Toby Abel
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Wenn sich in den Ziegeln Wassertaschen befinden, ist der Druck viel höher.

Ratschenfreak

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Ziegel sind porös, manche mehr als andere. So ist konkret. Sie werden nicht in der Lage sein, Ihren Mund auf sie zu legen und Luft durchzublasen, aber ich bin nicht sicher, ob Sie davon ausgehen können, dass die Lufteinschlüsse vollständig enthalten sind. Die Wirkung der Hitze auf den Ziegel scheint das Hauptanliegen zu sein, auch ohne Löcher durch den Ziegel.

Air

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Für den Fall, dass jetzt noch jemand dazu kommt: Sechs Monate später sind die Ziegel in Ordnung, aber die 3 Zoll dicke Pflasterplatte aus massivem Beton, die ich als Boden des Ofens verwendet habe, ist fast durchgebrochen. Moral: Gasgesetz und Explosionen machten mehr Spaß, hätten aber genauer auf die porösen / Wasserteile hören sollen.

Toby Abel

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Der Druckanstieg ist leicht genug, um aus dem idealen Gasgesetz zu berechnen In Ihrem Fall sind , und fest, sodass Sie dies in ein einfaches Verhältnis umwandeln können Achten Sie hier darauf, eine absolute Temperaturskala zu verwenden (normalerweise gemessen in Kelvin). Aus den von Ihnen angegebenen Zahlen steigt der Druck auf etwa 2,6 atm, vorausgesetzt, die eingeschlossene Luft befand sich ursprünglich bei 1 atm.

P V = n R T .

$PV=nRT.$

V

$V$

n

$n$

R

$R$

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

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

Zusätzlich können wir die Energie berechnen, die ein Gas freisetzt, wenn es sich ausdehnt, indem es die Wände ausbläst, ohne die Temperatur zu ändern. Die in einem isothermen Prozess geleistete Arbeit ist gegeben durch wobei die letzte Zeile davon ausgeht, dass sie dabei dem idealen Gasgesetz folgt. Wenn das Anfangsvolumen bei 500 ° C , ist das Endvolumen gegeben durch . Wenn Sie den Rest der Konstanten eingeben, erhalten Sie eine Energiefreisetzung von die weniger Energie enthält als ein typischer Kracher .

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

$\sim 22\ \text{J}$

Ich gebe keine Garantie für Ihre Sicherheit, aber ich glaube nicht, dass dies dazu führen wird, dass Ihre Struktur explodiert. Abgesehen von der Tatsache, dass der Druck nicht besonders hoch ist, ist das Erhitzen auf 500 ° C ein relativ langsamer Prozess, und ich vermute, dass die Luft durch Risse oder Löcher herauskommt, bevor sie den vollen Druck erreicht.

Chris Mueller
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Laut Wolfram Alpha 2.6atm ist der Druck, den ein Gartenschlauch ausübt, und das Versiegeln des Ziegels und das Einstecken eines Gartenschlauchs in ihn nicht viel Grund zum Schrecken. Zeit zu bauen! Danke Chris!

Toby Abel

Kein Problem. Ich habe auch ein wenig über die Menge an Energie hinzugefügt, die freigesetzt wird, wenn sich das Gas plötzlich ausdehnt und es deutlich weniger als ein typischer Kracher ist. Ich denke, deine Steine werden es aushalten. Viel Spaß beim Bauen Ihres Ofens.

Chris Mueller

@TobyAbel Aufgrund des Wärmeleitungsprozesses ist es auch wahrscheinlicher, dass die Luft nur auf halbem Weg zwischen Umgebungstemperatur und 500 ° C Temperaturen erreicht, sodass der Druckanstieg wahrscheinlich geringer ist. Dies hängt davon ab, wie stark die Innen- und Außenseiten der Steine isoliert sind.

Fibonatic

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Ich würde mir weniger Sorgen um die Scherben als vielmehr um die strukturelle Integrität des Ofens machen. Wenn die Steine reißen, verlieren sie den größten Teil ihrer strukturellen Integrität. Dies kann dazu führen, dass der Ofen zusammenbricht.

Es ist viel sicherer, das Innere mit Schamottsteinen auszukleiden. Sie sind solide und teurer, aber Sie können sicher sein, dass sie unter der Hitze nicht reißen. Sie werden auch die Wand hinter ihnen schützen.

Ratschenfreak
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Die Steine selbst sollten mindestens für einen Zyklus in Ordnung sein, wenn sie einigermaßen langsam erhitzt werden. Viele Leute haben Ziegel in Grills und Lagerfeuer gelegt. Denken Sie daran, dass sie bereits in einem Ofen gebrannt wurden, als sie hergestellt wurden, um die Tonpartikel miteinander zu verschmelzen, damit sie sich nicht in Schlamm verwandeln, sobald es regnete. Die einzige Ausnahme ist, wenn die Steine nass sind. In diesem Fall wird das Wasser im Inneren zu Dampf. Der Druck wird sich aufbauen und sie werden brechen und bröckeln.

Mit richtigen Schamottsteinen wären Sie besser dran. Diese sind nicht nur für hohe Temperaturen ausgelegt, sondern haben auch einen höheren Luftgehalt / eine geringere Dichte, was ihre Isoliereigenschaften verbessert.

Schamottesteine werden am besten lose oder mit dem richtigen Zement gestapelt. Ein einzelner Ziegel wird nicht viel unterschiedliche Wärmeausdehnung erleiden, aber eine große Struktur wird es mit ziemlicher Sicherheit tun, so dass ich erwarten würde, dass Ihr Zement / Mörtel ziemlich schnell reißt.

Zusammenfassend stimme ich Ratchetfreak zu. Technische Ziegel für Bauwerke, Schamottesteine für hohe Temperaturen und zum Isolieren und Schützen des Bauwerks.

Level River St.
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Technische Ziegel (fest) werden bei 1200 Grad in einem Ofen gebrannt. Machen Sie sich also keine Sorgen um Ihre komplizierte Mathematik. Ihr Pizzaofen wird diese Temperatur nie erreichen. Wenn dies der Fall ist oder selbst wenn es viel höher wird, schmelzen die Ziegel einfach zusammen (Sie nennen sie Klinker) Ich bin Maurer mit 47 Jahren Erfahrung und habe viel Zeit damit verbracht, Öfen zu bauen und zu reparieren. Wenn Sie einen Ofen reparieren, verwenden Sie nur normalen Ton für die Kronen (innen), da der Ton nach dem Brennen des Ofens genauso hart wird wie die Steine, die Sie kochen. Sie verwenden nur Feuersteine für die Feuerlöcher und diese werden zusammen mit Texakret zementiert.

Dave
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