Os tijolos de engenharia explodiriam se usados ​​para construir um forno?

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Estou construindo um forno de pizza e, para fazer isso, comprei uma grande quantidade de tijolos de engenharia (não esses, mas similares). Eles têm cinco orifícios na vertical, cada orifício tem 2x6x6,5 cm (80 ml) e as paredes, tanto na extremidade quanto na divisão, têm 2 cm de espessura por 6,5 cm de altura.

Quando o forno é acionado, ele atinge ~ 500 ° C. Se usarmos um bom concreto sólido como alvenaria para os tijolos, o que selará as extremidades dos buracos, estou preocupado que, à medida que o ar se aquece, a pressão interna os transforme em uma espécie de bomba de cerâmica que fará cozinhar pizza uma experiência um pouco mais emocionante.

É provável que isso aconteça? Como posso calcular a pressão que será exercida sobre os tijolos por 80 ml de ar a 500 ° C?

mechanical-engineering thermodynamics pressure mechanical-failure masonry Toby Abel
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se houver bolsas de água nos tijolos, a pressão será muito maior.
catraca aberração
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Tijolos são porosos, alguns mais que outros. Então é concreto. Você não será capaz de colocar a boca neles e soprar ar, mas não tenho certeza de que pode assumir que os bolsos de ar estejam totalmente contidos. O efeito do calor no tijolo parece ser a principal preocupação, mesmo sem buracos no tijolo.
Ar
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No caso de mais alguém chegar a isso agora: seis meses depois, os tijolos estão bem, mas a laje de concreto maciço de 3 polegadas de espessura que usei como base do forno quase quebrou. Moral: a lei do gás e as explosões eram mais divertidas, mas deveriam ter escutado mais de perto os pedaços porosos / de água.
Toby Abel

Respostas:

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O aumento da pressão é fácil de calcular a partir da lei ideal dos gases No seu caso , , e são corrigidos para que você possa converter isso em uma proporção simples Tenha cuidado aqui para usar uma escala de temperatura absoluta (geralmente medida em Kelvin). A partir dos números que você fornecer, a pressão aumentará para cerca de 2,6 atm, assumindo que o ar retido estava inicialmente a 1 atm.

PV=nRT.
VnR
P2=P1T2T1.

Além disso, podemos calcular a energia liberada por um gás, caso ele se expanda soprando as paredes sem alterar a temperatura. O trabalho realizado em um processo isotérmico é dado por que a última linha assume que segue a lei do gás ideal no processo. Se o volume inicial for a 500 ° C, o volume final será dado por . Colocar o restante das constantes fornece uma liberação de energia de que é menos energia do que a liberada por um típico fogo de artifício .

WA→B=−∫VaVbp dV=−nRTln⁡(VbVa),
Va=80 mLVb=2.6∗Va=208 mL∼22 J

Não garanto sua segurança, mas certamente não acho que isso fará com que sua estrutura exploda. Além do fato de a pressão não ser particularmente alta, o aquecimento a 500 ° C é um processo relativamente lento e suspeito que o ar encontre uma saída através de rachaduras ou buracos antes de atingir a pressão total.

Chris Mueller
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De acordo com Wolfram Alpha 2.6atm, a pressão exercida por uma mangueira de jardim, e selar o tijolo e enfiar uma mangueira nele não me causaria muito motivo de terror. Hora de construir! Obrigado Chris!
Toby Abel
Sem problemas. Também acrescentei um pouco sobre a quantidade de energia liberada se o gás se expandisse repentinamente e acaba sendo significativamente menor do que um foguete típico. Eu acho que seus tijolos vão aguentar isso. Divirta-se construindo seu forno.
Chris Mueller
@TobyAbel Devido ao processo de condução de calor, também será mais provável que o ar atinja apenas as temperaturas a meio caminho entre a temperatura ambiente e 500 ° C, portanto o aumento da pressão provavelmente será menor. Isso dependerá de quanto isolamento haverá dentro e fora dos tijolos.
fibonatic
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Eu ficaria menos preocupado com os fragmentos e mais com a integridade estrutural do forno. Quando os tijolos quebram, perdem a maior parte de sua integridade estrutural. Isso pode levar ao colapso do forno.

É muito mais seguro alinhar o interior com tijolos refratários. Eles são sólidos e mais caros, mas você pode ter certeza de que eles não racharão sob o calor. Eles também protegerão a parede atrás deles.

catraca arrepiante
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Os tijolos em si devem estar bem, pelo menos por um ciclo, se forem aquecidos razoavelmente lentamente. Muitas pessoas colocaram tijolos em churrascos e fogueiras. Lembre-se de que eles já foram disparados em um forno quando foram feitos, para fundir as partículas de argila para que não se transformassem em lama assim que chovesse. A única exceção é se os tijolos estiverem molhados. Nesse caso, a água no interior se transformará em vapor. A pressão aumentará e eles se quebrarão e desmoronarão.

Você seria melhor com tijolos de tijolos adequados. Estes, além de serem projetados para alta temperatura, têm um maior teor de ar / menor densidade, o que melhora suas propriedades isolantes.

Os tijolos de tijolos são melhor empilhados a granel ou com o cimento adequado. Um tijolo individual não sofrerá muita expansão térmica diferencial, mas uma estrutura grande quase certamente sofrerá, então eu esperaria que seu cimento / argamassa se rachasse rapidamente.

Em resumo, concordo com o ratchetfreak. Tijolos de engenharia para estrutura, tijolos para altas temperaturas e para isolar e proteger a estrutura.

Level River St
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Os tijolos de engenharia (sólidos) são disparados a 1200 graus em um forno; portanto, não se preocupe com sua matemática complicada, seu forno de pizza nunca chegará a essa temperatura. (Eles os chamam de clínquer) Sou um pedreiro com 47 anos de experiência e muito tempo construía e reparava fornos. Quando você repara um forno, você só usa argila normal para as coroas (internas), uma vez que o forno é acionado, a argila fica dura, exatamente como os tijolos que você está cozinhando. Você só usa tijolos de fogo para os furos de incêndio e eles são cimentados juntamente com o texacrete.

Dave
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