Таблица физических тел с малой теплопроводностью: Коэффициенты теплопроводности для различных материалов

Коэффициенты теплопроводности для различных материалов

Как было сказано, коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества. В общем случае коэффициент теплопроводности зависит от температуры, давления и рода вещества в большинстве случаев коэффициент теплопроводности для различных материалов экспериментального определения коэффициента теплопроводности [Л. 122, 39, 143, 190, 193]. Большинство из них основано на измерении теплового потока и градиента температур в заданном веществе.  [c.12]
Коэффициенты линейного расширения металлов и сплавов 28 Коэффициенты теплопроводности для различных материалов 30 Кузнечная сварка 140 Кристаллизация металла шва 163 Карбиды 176  [c.638]

Коэффициент теплопроводности для различных материалов неодинаков. Кроме того, для данного материала % зависит от температуры, удельного веса, влажности и в некоторой степени от давления. В таблице 2-1 даны ориентировочные значения Я, при 20° С.

[c.23]

Как было сказано, коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества. В общем случае коэффициент теплопроводности зависит от температуры, давления и рода вещества. В большинстве случаев коэффициент теплопроводности для различных материалов определяется опытным путем. Известен ряд методов экспериментального определения коэффициента теплопроводности [Л. 189, 194, 259, 263]. Большинство из них основано на измерении теплового потока и градиента температур в заданном веществе. Коэффициент теплопроводности при этом определяется из соотношения  [c.15]

Количество тепла, передаваемого в 1 час чер ез стенку площадью 1 и толщиной в 1 м при разности температур между нагреваемой и охлаждаемой сторонами в 1°С, называется коэффициентом теплопроводности. Для различных материалов колич ество тепла, передаваемого при указанных условиях, различно, следовательно,. материалы обладают различны.ми коэффициентами теплопроводности одни тела хорошо проводят тепло, другие плохо.

[c.101]

Коэффициент теплопроводности является физическим параметром и зависит от химической природы вещества и его физического состояния (плотности, влажности, давления, температуры). Диапазоны изменения Л для различных материалов приведены на рис.2.1.  

[c.8]

Пользуясь методом регулярного режима, можно определять экспериментально коэффициенты температуропроводности различных материалов, а также и другие теплофизические параметры. Для этого проще всего создать условия нагревания или охлаждения выбранного образца материала при весьма больших критериях 5г. Такие условия сравнительно легко создать для материалов с небольшими коэффициентами теплопроводности (пористые, сыпучие материалы и пр.), помещая их (в соответствующей защит-  [c.226]

Величина X оказывается весьма различной для разных материалов стенки и более или менее значительно зависит от температуры. Как показывает табл. 2-1, коэффициент теплопроводности наиболее высок у металлов, значительно ниже у неметаллических строительных материалов и достигает особенно низких значений у пористых материалов, применяемых специально для тепловой изоляции.

Малая теплопроводность, т. е. хорошие изоляционные качества в последнем случае связаны с наличием пор, заполненных воздухом, теплопроводность которого весьма низка поэтому коэффициент теплопроводности пористых изоляционных материалов, как правило, тем меньше, чем ниже их объемный вес. Значения X для воздуха приведены в 2-5 (табл. 2-4).  [c.96]


В металлах перенос тепла теплопроводностью в значительной мере определяется переносом энергии свободными электронами. Различия в коэффициенте теплопроводности разнообразных неоднородных материалов объясняются эффектом пористости. Для волокнистых материалов типичным нарушением однородности является анизотропия, проявляющаяся в неодинаковой теплопроводности в различных направлениях. Коэффициент теплопроводности зависит от температуры для многих металлов он уменьшается с повышением температуры по линейному закону.  [c.9]

Зависимость коэффициента теплопроводности материала от его температуры.

Коэффициент теплопроводности материала увеличивается с повышением его средней температуры, при которой происходит передача тепла. Для иллюстрации этого в табл. 3 приведены коэффициенты теплопроводности некоторых изоляционных материалов, определенные при различных температурах.  [c.27]

Так как тела могут иметь различную температуру, а при наличии теплообмена и в самом теле температура будет распределена неравномерно, то в первую очередь важно знать зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Опыты показывают, что для многих материалов с достаточной для практики точностью зависимость коэффициента теплопроводности от температуры можно принять линейной  

[c.13]

Для различных веществ коэффициент теплопроводности Я различен и в общем случае зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры. Все вместе взятое сильно затрудняет выбор правильного значения коэффициента теплопроводности. Поэтому при ответственных расчетах значение коэффициента теплопроводности следует определять путем специального изучения применяемого материала. В технических же расчетах значения коэффициента теплопроводности обычно принимаются по справочным таблицам. При этом надо следить лишь за тем, чтобы физические характеристики материала (структура, плотность, влажность, температура, давление) были соответственны. Так как при распространении тепла температура в различных частях тела различна, то в первую очередь важно знать зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Для большого числа материалов эта зависимость оказывается почти линейной, т. е.  

[c.10]

Для тепловой изоляции могут применяться любые материалы с низкой теплопроводностью. Однако собственно изоляционными обычно называют такие материалы, коэффициент теплопроводности которых при температуре 50—100° С меньше 0,2 Вт/(м-°С). Многие изоляционные материалы берутся в их естественном состоянии, например асбест, слюда, дерево, пробка, опилки, торф, земля и др., но большинство их получается в результате специальной обработки естественных материалов и представляет собой различные смеси.

В зависимости от технологии обработки или процентного состава отдельных компонентов теплоизоляционные свойства материалов меняются. К сыпучим изоляционным материалам почти всегда добавляются связующие материалы, которые ухудшают изоляционные свойства.  [c.200]

Рис. зло. Зависимость коэффициента теплопроводности, приведенной к нулевой пористости, от диаметра областей когерентного рассеяния для различных углеродных материалов  

[c.111]

Для разрушающихся теплозащитных материалов характерны высокий уровень рабочих температур и существенное изменение структуры материала. Оба этих фактора сильно отражаются на теплофизических свойствах вещества. Однако если учесть степень влияния изменений различных свойств на температурное поле в материале, то прежде всего следует выделить коэффициент теплопроводности. Изменениями других теплофизических параметров в инженерной практике часто пренебрегают. Так, хотя плотность может уменьшиться почти вдвое по мере роста температуры и разложения части компонент композиционного материала, на температурное поле влияет не она сама, а произведение плотности на теплоемкость.

У большинства же реальных теплозащитных материалов теплоемкость с увеличением температуры возрастает (см. приложение), и изменение произведения рс, входящего в уравнение теплопроводности, оказывается в итоге ограниченным. Как правило, оно отклоняется от первоначального значения менее чем в 2 раза.  [c.75]

В задачу этого раздела не входит детальный анализ зависимости коэффициента теплопроводности от температуры для различных теплозащитных материалов, поэтому мы ограничимся лишь общими схематическими представлениями. Для сравнения будут использованы также общие сведения из теории переноса тепла в жидкостях и газах.  

[c.75]


Комбинируя в кладке материалы с разными коэффициентам,и теплопроводности, можно получить Кладку трех принципиально различных типов, для каждой из которых существует своя область применения. Однослойная кладка (р ис. 203, а) или кладка из нескольких слоев, коэффициенты теплопроводности которых  [c. 402]

Различные физические тела обладают разными значениями коэффициента теплопроводности. Кроме того, для данного вещества коэффициент теплопроводности зависит от температуры, объемного веса, влажности, структуры и в некоторой мере от давления. При технических расчетах изменением Я с температурой обычно пренебрегают и принимают в качестве расчетного значение, среднее для того интервала температур, для которого предназначен данный материал. В приложении дается таблица значений коэффициента теплопроводности X для наиболее употребительных материалов.,  

[c.13]

Коэффициент теплопроводности X. для различных твердых материалов  [c.19]

Рассмотрим пример постановки задачи нестационарного тепло-переноса. Пусть дан длинный стальной трубопровод, покрытый слоем теплоизоляции, который предназначен для транспортировки теплоносителя. Трубопровод подключен в общую сеть. Необходимо определить нестационарный тепловой режим трубопровода в период пуска теплоносителя. Исходя из поставленной практической задачи, формулируем физическую модель процесса (рис. 1 -5). Дан двухслойный полый цилиндр бесконечной длины с внутренним радиусом ri и наружным Гз. Материалы слоев стенки цилиндра различны и имеют следующие теплофизические и конструктивные параметры первый слой —Xi, Си pi, ai, 6i( i, Гг) второй слой — Хг, С2, р2, 02. 62, (Г2, з). При этом коэффициенты теплопроводности и теплоемкости материала слоев меняются с температурой по линейному закону, а плотность остается при нагревании постоянной. Начальная температура обоих слоев одинакова, постоянна и равна Гн- В начальный момент времени внутренняя поверхность цилиндра подвергается воздействию горячей среды с тем-  [c.30]

Рассмотрим вначале особенности температурного поля в шиповом экране. Для шипового экрана характерно наличие нескольких разнородных материалов разной конфигурации и с различными коэффициентами теплопроводности.  [c.105]

За период 1953—1960 гг. в лаборатории тепловых приборов и измерений Ленинградского института точной механики и оптики разработана группа приборов и установок, предназначенных для скоростных измерений коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и истинной теплоемкости различных материалов. Созданные приборы и установки по принципу работы и целевому назначению могут быть разделены на две группы.  [c.3]

В тех случаях, когда требуется знать температурный ход коэффициента теплопроводности полупроводниковых материалов, а также более точно определить величину измерения проводятся на установке, представленной на рис. 8. Конструкция установки построена на том же принципе, что и прибор для измерения /-a при комнатных температурах, но приведена в соответствие с условиями измерения величины коэффициента теплопроводности в вакууме при различных температурах. В этом случае резко уменьшается методическая ошибка измерения величины /-а за счет исключения тепловых потерь, обусловленных теплопроводностью воздуха и конвективным теплообменом, а потери на излучение при малых перепадах температуры на образце малы и составляют небольшую долю от теплообмена в воздухе.[c.32]

Для проверки предлагаемого метода расчета температурных полей были изготовлены клинья с углами 6°, 8°30 и —-15°. С целью получения большого количества режимов клинья изготавливались из материалов с существенно различными коэффициентами теплопроводности (использовались парафин, эпоксидная смола,свинец и цинк). Все образцы изготавливались методом литья. В каждый из клиньев по его оси на расстоянии примерно 20—30 мм друг от друга заделывались по три термопары. Спаи и проволоки термопар заливались материалом образца в момент отливки самого образца. В свинцовых и цинковых образцах термопары изолировались специальной нитью из кремнеорганического волокна, пропитанного жидким стеклом. Участки выводов термопар из тела образцов заделывались в специальные латунные трубки диаметром 4 мм. Термопары изготовлялись из константановой проволоки диаметром 0,5 мм.  [c.346]

Для стены, состоящей из нескольких материалов (например, участок с теплопроводным включением), электромодель выполняется из станиолевого листа различной проводимости, что достигается путем вырезания квадратной решетки в местах меньшей проводимости так, чтобы отношения проводимостей участков модели соответствовали отношению коэффициентов теплопроводности участков образца .[c.86]

Коэффициент пропорциональности X, в формуле (10.1) имеет размерность Вт/(м К) и называется коэффициентом теплопроводности. Коэффициент теплопроводности i. для различных веществ берут из справочных таблиц. Следует иметь в виду, что А, существенно зависит от температуры. Для больщинства материалов  [c.125]

Опытным путем установлено, что коэффициент теплопроводности зависит от свойств вещества (его плотности, структуры, влажности и т.п.) и параметров состояния (давления, температуры). Значения X для различных веществ и условий сводятся в соответствующие таблицы. В ответственных случаях для специфических условий их определяют непосредственно в лаборатории. Зависимость X от температуры для больщинства материалов имеет линейный характер  [c.64]

Достаточно часто встречаются ситуации, когда теплопроводность к меняется в зависимости от расстояния х. Это может происходить из-за того, что тело состоит из различных материалов или теплопроводность зависит от температуры. В большинстве случаев не имеется формулы для зависимости к от х, известны лишь дискретные значения к в расчетных точках. Тогда наша задача заключается в том, чтобы получить коэффициенты расчетных точках. Для этой цели можно применить различные интерполяции. Методика, которая будет использоваться в этой книге, основана на простой физической концепции и имеет множество преимуществ. Подробное обсуждение этой темы можно найти в [5, 6]. Здесь будет дана только рекомендуемая формулировка.  [c.49]


В физических лабораториях коэффициенты теплопроводности строительных материалов определяются обычно на предварительно просушенных образцах, чтобы получить сравнимые коэффициенты теплопроводности для различных материалов, исключая влияние влажности на полученные результаты. В наружных ограждениях строительные материалы всегда имеют некоторую влажность, повышающую их теплопроводность. Вследствие этого пользоваться для теплотехнических расчетов ограждающих конструкций непосредственно коэффициентами теплопроводности, полученными для сухого материала, нельзя — эти коэффициенты необходимо увеличивать. Коэффициенты тепло-проЁодности ряда строительных материалов приведены в приложении 1.  [c.27]

Вспененная теплоизоляция. Вспененная теплоизоляция имеет ячеистую структуру, образованную выделяющимся при вспенивании газом. Так как пена является неоднородным материалом, эффективная теплопроводность вспененной теплоизоляции зависит от ее объемной плотности, используемого для пенообразования газа и средней рабочей температуры. Теплопередача через вспененную изоляцию определяется конвекцией и излучением внутри ячеек и теплопроводностью твердого материала. Вакуумирование теплоизоляции является эффективным средством уменьшения ее теплопроводности, что указывает на наличие открытых ячеек в ее структуре, однако результирующие значения коэффициента теплопроводности вспененной изоляции все же значительно выше, чем у многослойной или у вакуумированной порошковой теплоизоляции. С другой стороны, диффузия атмосферных газов в ячейки может вызвать существенное повышение эффектиБного коэффициента теплопроводности. Повышение теплопроводности особенно значительно при диффузии в ячейки водорода и гелия. Данные по коэффициенту теплопроводности для различных вспененных материалов, используемых при криогенных температурах, представлены Кропшотом [60]. Из всех видов вспененной теплоизоляции.  [c.44]

Коэффициент теплопроводности для большинства неметаллических твердых тел линейно изменяется с температурой. Ряд керамических веществ (окись бериллия, алюминия, двуокись титана и др.) имеет сложную температурную зависимость для коэффициента теплопроводности. Его велчина вначале падает, а затем возрастает за счет увеличения лучистого переноса тепла внутри этих тел. Указанные керамические. вещества являются твердыми диэлектриками и одновременно пористыми телами. Кроме них, многие твердые тела имеют не сплошное, а пористое или волокнистое строение Различные пористые материалы характеризуются наличием пустых промежутков (пор) между отдельными твердыми частицами. Часть этих пор представляет собой небольшие замкнутые объемы, а некоторые из них сообщаются между собой, образуя открытую пористость. Наполнителем пор может являться различная среда. Распространение тепла обусловливается совокупностью различных явлений. Внутри твердых частиц тела, а также в местах непосредственного контакта между ними тепло переносится за счет теплопроводности. В среде, заполняющей поры, перенос тепла осуществляется также теплопроводностью и, кроме того, за счет конвекции и теплового излучения. С увеличением размеров пор роль конвекции увеличивается. При уменьшении размеров пор и увеличении их количества имеет место одновременное уменьшение размеров твердых частиц, составляющих пористое тело. Это приводит к уменьшению поверхности соприкосновения между частицами, соответствующему увеличению контактного теплового сопротивления, а следовательно, уменьшению коэффициента теплопроводности.  [c.9]

Наряду с изотропными материалами, для которых коэффициент теплопроводности во всех направлениях одинаков, в технике находят применение анизотропные материалы, у которых способность передавать теплоту теплопроводностью раалшша в различных направлениях. Это свойство анизотропных материалов обычно связано с особенностями их структуры (кристаллической, волокнистой, слоистой и Т.П.). В анизотропном теле угол между направлениями векторов q и grad 7 может быть меньше я, но всегда остается больше ж/2, что следует из второго закона термодинамики. Коэффициент теплопроводности для такого тела является не скаляром, как в выражении (4.3.1), а симметричным тензором второго ранга, что приводит к соответствутощему обобщению гипотезы Фурье [27, 55]  [c.196]

Потери теплоты через стенку печн тем выше, чем ниже теплопроводность огнеупорного и теплоизоляционного материалов X и больше толщина стенки /. Наиболее эффективный способ снижения тепловых потерь — использование огнеупорных и теплоизоляционных материалов с низким коэффициентом теплопроводности. В табл. 5.10.1 приведены значения Я в зависимости от температуры I для различных материалов, используемых при изготовлении печей. Удельный тепловой поток от теплопроводности т равен удельному тепловому потоку от конвекции и излучения к. и на наружной стенке печи, который может быть определен по формуле Ньютона  [c.114]

В табл. 35 приведены вышеперечисленные величины и показатели для наиболее распространенных поршневых материалов. Для удобства сравнений все величины даны при нормальной температуре (20° С). С повышением температуры модуль упругости всех материалов снижается [58], [60], [61] в различной степени. Так, модуль упругости у серого чугуна СЧ-ХНММ снижается с 1,4 10 кгс/см при / = 20° С до 1,2 10 при I = 500° С, у стали 2X13 — с 2,2 10 до 1,85 10 и у сплава АК-4 — с 0,7 10 до 0,5 10 кгс/см (при повышении температуры до 300° С). Коэффициент линейного расширения увеличивается с повышением температуры для всех материалов. Так, в диапазоне температур 20—400° С для чугуна СЧ-ХНММ этот коэф—фициент возрастает с 8,9 до 14,5 10 на Г С. Изменение коэффициентов теплопроводности основных поршневых материалов приведено в табл. 36. Из таблицы видно, что у одних материалов теплопроводность с повышением температуры снижается (серые чугуны), у других повышается (алюминиевые сплавы).[c.188]

Различные исследователи дают эмпирические формулы зависимости коэффициента теплопроводности от влажности для отдельных материалов, но эти формулы применимы только для данного материала. Зависимости величин коэффициентов теплопроводности строительных материалов от их влажности для различных материалов, обработанные в виде таблиц, даны проф. А. У. Франчукам [31].  [c.27]

Экономически целесообразно не только уменьшать относительную поверхность стенок, цо и 1минимизир0вать сумму затрат на их сооружение и ремонт, а также на топливо, необходимое для покрытия потерь тепла стснками. Эти потери слагаются из тепла, отдаваемого вслед—ствие теплопроводности (95т), и тепла, аккумулируемого стенками (Qe/for). Первый вид потерь имеет место во всех печах, второй — только в печах периодического действия. Во всех случаях qti пропорционально коэффициенту теплопроводпости стенки ( ст — теплопроводность материала однослойной стенки или какого-либо ео слон, S — соответствующая толщина), а Qe/f T (с. м. гл. П1 и V)—величине( ст — удельная теплоемкость, рот—плотность материала стенки). Для различных материалов стенок значения Сст примерно одинаковы, а меньшим Лет соответствуют и меньшие рст-Для уменьшения необходимо снижение .ст, что также приводит к уменьшению Qe/f (такой же эффект вызывает и понижение рст).  [c.16]


При трении фрикционного материала по металлам с различными значениями коэффициента теплопроводности Я в той паре, в которой металл обладает большим коэффициентом теплопроводности, поверхностная температура будет меньше, а температурный градиент во фрикционном материале — больше. Для этой пары значения коэффициента трения и износостойкость будут соответственно выше. На фиг. 327 показано изменение износостойкости вальцованной ленты 6КВ-10 при трении в одинаковых условиях по металлическим элементам, имеющим различную теплопроводность. Так, точка А получена при трении по стали 55ЛП, точка Б — по чугуну СЧ 15-32, а точка В — по биметаллическому шкиву, имеющему металлизированный слой, состоящий из 50% стали 10 и 50% Си.[c.551]

Для поперечно-обтекаемых пучков труб до последнего времени не было достаточно данных ни для введения температурного критерия, ни для обоснованного выбора определяющей температуры, которая в неявном виде учла бы влияние температурных условий. Поэтому различные авторы, располагая, по существу, одними и теми же экспериментальными материалами, приходили к различным выводам. Так, например, при составлении норм теплового расчета котельных агрегатов ЦКТИ издания 1945 г. (Л. 2] и ВТИ издания 1952 г. [Л. 3] на основе анализа экспериментальных работ по теплоотдаче В. М. Антуфьева и Л. С. Козаченко [Л. 33], Н. В. Кузнецова и В. А. Локшина [Л. 34] и ряда других даны различные рекомендации по выбору определяющей температуры в нормах ЦКТИ в качестве таковой принимается температура стенки, а в нормах ВТИ физические константы в критериях Nu и Re рекомендовано определять по различным температурам, причем коэффициент теплопроводности определяется по более высокой из температур потока и стенки, коэффициент вязкости — по более низкой, а удельный вес у или плотность р — по температуре потока.[c.63]

С. Создаются автоматизированные установки для измерения коэффициента теплопроводности сыпучих, волокнистых и пористых теплоизоляционных материалов в интервале температур от—120 до 1300° С при различных давлениях газа-наполнителя, для измерения коэффициента температуропроводности металлов в интервале от —100 до 1100°С и для импульсных динамических измерений истинной теплоемкости металлов в интервале 20—1100° С. Теоретическое обос-  [c.5]

Предлагаемый способ решения задач по теплопроводности позволил разработать целый ряд методов и создать приборы экспрессного комплексного определения в одном опыте теплофизичеюких коэффициентов различных материалов, действующие в условиях нестационарного температурного поля. Решены задачи для двухслойных сред.  [c.186]

Текстолит, ДСП (древесно-слоистый пластик) и прессованную древесину используют в подшипниках для тяжелого машиностроения. Полимерные самосмазывающиеся материалы на основе полиамидов, полиацетилена, политетрафторэтилена и различных смол используют для подшипников, ра ающих в температурном диапазоне 200. .. + 280°С при значительных скоростях скольжения. Фторопласты (полимеры и сополимеры галогенопроизводных, этилена и пропилена) обладают хорошими антифрикционными свойствами, химической инертностью, но высоким коэффициентом линейного расширения и низким коэффициентом теплопроводности. Подшипники с резиновыми вкладышами хорошо работают с водяной смазкой.  [c.464]

Особенности теплового расчета углеграфитовой теплообменной аппаратуры, а также справочные данные по коэффициентам линейного расширения, теплопроводности и теплопередачи для различных марок фафита приведены в монофафиях [18, 23]. Расчет основных элементов теплообменников на прочность производят по ГОСТ 14249. При этом нужно учитывать, что модуль упругости фафитовых материалов примерно на два порядка ниже, чем для углеродистых сталей, а временное сопротивление меньше в 30 раз.  [c.392]


Теплопроводность коэффициент теплопроводности — Справочник химика 21

    Через плоскую однородную стенку поверхностью Р и толщиной б (рис. 1Х-4) тепло Q передается теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности материала стенки равен к. Согласно закону Фурье, можно записать  [c.156]

    Коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплопроводности рабочего тела берут из таблиц физических величин при температуре газа 1=1 и). [c.111]


    Основным требованием, предъявляемым к тепловой изоляции трубопроводов, является низкая теплопроводность. Коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции зависит от его природы, строения и физических свойств. Теплоизоляционные материалы имеют пористое строение. Характер пористости во многом определяет изоляционные свойства материала. Кроме того, высокая пористость обусловливает малый объемный вес материала, что очень важно с конструктивной точки зрения. [c.339]

    Коэффициент теплопроводности. Значения коэффициента теплопроводности многих материалов в зависимости от температуры можно найти в гл. I. Наличие примесей, особенно в металлах, приводит к изменению теплопроводности на 50—75%. Пользуясь значениями коэффициентов теплопроводности, не следует забывать, что в процессе теплообмена (в особенности, в жидкостях и газах) лучеиспускание и конвекция, могут иг-, рать значительно большую роль, чем механизм теплопроводности. Коэффициент теплопроводности при данной температуре является функцией объемной массы [c.191]

    Общий коэффициент теплопередачи зависит от состояния грунта, глубины заложения газопровода, типа и состояния изоляции. Тепловые потери в зависимости от сезонов года изменяются циклически, хотя температура грунта на обычной глубине заложения трубопроводов изменяется в пределах 2—10° С. Значение коэффициента теплопередачи зависит от многих причин. На практике было установлено, что к близко к единице, но во многих случаях оно менее 0,25. Определить к более точно можно, только оценив тепловые потери через следующие сопротивления потоку тепла пленка потока, термическое сопротивление па границе поток—стенка , металлическая стенка, термическое сопротивление изоляции и грунта. Все эти сопротивления моншо охарактеризовать с помощью теплопроводности. Коэффициент теплопроводности Х для песка составляет 0,45, хотя для большинства горных пород он больше не менее, чем в четыре раза. Конечно, ничто не может быть лучше экспериментальных данных, однако для расчетов можно принимать к, равным 1,7 для заглубленных газопроводов. [c.169]

    В качестве высокотемпературных защитных покрытий и клеев нами были использованы органосиликатные материалы. Покрытия из органосиликатных материалов имеют хорошую адгезию к различным поверхностям. После отверждения (максимальная температура 200—270° С) они обладают повышенной термостойкостью (длительно выдерживают воздействие температур 300— 700° С), высокими электроизоляционными свойствами (удельное объемное сопротивление 10 —10 Ом-см, тангенс угла диэлектрических потерь 0.05—0.08, диэлектрическая проницаемость 3—7, электрическая прочность 10—50 кВ/мм), низкой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности 0.3—0. 5 ккал/м-ч °С), высокой механической прочностью, выдерживают резкие перепады температур от —60 до +600° С. Покрытия из органосиликатных материалов устойчивы к условиям тропического климата, гидрофобны, морозо- и радиационностойки [293]. [c.118]


    Теплопроводность. Теплопроводность — способность веществ самопроизвольно передавать тепловую энергию в направлении более низкой температуры за счет колебательного движения частиц. Количественная мера теплопроводности — коэффициент теплопроводности X, Вт(м-град) он равен количеству теплоты, проходящего за 1 ч через площадку в 1 м при разности температур в 1°С на см перпендикулярно к этой площадке. Теплопроводность определяют при стационарном или нестационарном тепловом потоке. [c.172]

    В случае разреженной суспензии такие свойства газа, как вязкость (коэффициент вязкости л), теплопроводность (коэффициент теплопроводности х) и диффузия (коэффициент диффузии D), а также весь режим движения газа не изменяются от наличия частиц.[c.189]

    Коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплопроводности является основной величиной, определяющей выбор теплоизоляционного материала для низких температур. В этом случае, как правило, применяют наиболее эффективные материалы с коэффициентом теплопроводности менее 0,05 вт м-град) при температурах ниже 273° К. [c.73]

    Для тепловой изоляции трубопроводов, баков и другого криогенного оборудования используют материалы с низкой теплопроводностью — коэффициент теплопроводности при 320—370 К меньше 0,233 Вт/(м-К) [103]. [c.501]

    Основным требованием к теплоизоляции, применяемой в криогенной технике, является, как это ясно из изложенного, минимальная величина коэффициента теплопроводности. Коэффициент теплопроводности некоторых изоляционных материалов, применяемых при низких температурах, лишь в 1,5—2 раза больше теплопроводности спокойного воздуха, а аэрогель кремниевой кислоты имеет даже более низкий, чем у воздуха коэффициент теплопроводности.[c.5]

    Теплопроводность (коэффициент теплопроводности) — количество тепла (кДж, Дж, ккал, кал), которое проходит в 1 ч через 1 м стенки толщиной I м при разности температуры в 1 °С. Теплопроводность нефтепродуктов составляет примерно 0,1 Дж/М С °С с повышение.м те.мпературы эта величина уменьшается. [c.20]

    Основным коэффициентом переноса тепла является коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплопроводности зависит от температуры и влаго- [c.77]

    Пенополистирол выпускается в виде плит и тонких пленок. Отличаясь низкой теплопроводностью [коэффициент теплопроводности 0,035—0,046 Вт/(м-°С)], ППС широко применяется в качестве теплоизоляционного материала. ППС устойчив к действию воды и водных растворов кислот, щелочей и солей. Неустойчив к действию растворителей, горит. Свойства ППС указаны в таблице. [c.58]

    При применении пенополистирола в строительстве важнейшим его показателем является коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплопроводности пенополистирола (в сухом состоянии) составляет 0,028 ккал/ (м-ч-град). Ниже приведены данные о толщине стен и теплоизоляционных прослоек из различных материалов, обеспечивающих термическое сопротивление строительных элементов, равное 1 м-ч-град/ккал  [c.176]

    В случаях, если термостат с кипящей жидкостью или обогревание водяным паром использовать нельзя, применяют жидкостные бани. Для температур до 95° следует использовать воду, так как она по сравнению со всеми другими жидкостями (Я 0,0004), за исключением ртути (А, = 0,02), обладает самой высокой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности К = 0,0015). Почти такими же свойствами обладают растворы, которые в случае необходимости можно защищать еще несколькими миллиметрами парафинового масла. Приблизительно до 150° применим раствор хлорида кальция. Его насыщенный раствор, содержащий 305 г a la в 100 г воды, кипит при 176°. Кроме того, можно использовать растворы ацетата калия (626 г СН3СООК + 100 г Н2О, т. кип. 161°) или хлорида магния (128 г Mg l2 на 100 г воды, т. кип. при добавлении НС1 186°). [c.97]

    Нефтяные охлаждающие жидкости до настоящего времени не получили широкого применения, так как имеют существенные недостатки. Они обладают малыми теплоемкостью и теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности их в пять раз меньше коэффициента теплопроводности воды. Вследствие этого при высокой нагрузке двигателя охлаждение оказывается недостаточным и двигатель перегревается. Жидкость, нагретая в системе охлаждения до температуры выше 100°, при попадании воды бурно вскипает с выбросом. Кроме того, нефтяные охлаждающие [c.476]

    Введение антифрикционных наполнителей (двусернистого молибдена, графита, сернокислого бария и др.) существенно снижает износ подшипников и увеличивает их теплопроводность. Коэффициент теплопроводности чистого полиформальдегида составляет 3,67 10 кал/см-сек-град, а графита (100— 130) 10 кал/см сек град. Введение графита даже в небольших количествах увеличивает теплопроводность в несколько раз. Улучшение теплового режима подшипников, в свою очередь, приводит к снижению коэффициента трения и износа. Особенно эффективно влияние этих добавок при работе подшипников в условиях ограниченной смазки при сухом трении. В этом случае работоспособность подшипников увеличивается в несколько раз. [c.153]


    Недостатком стеклянной ваты является вредное воздействие осколков волокна на кожу и дыхательные органы. Разрушение волокна определяется его хрупкостью, зависящей от диаметра. Волокно толщиной 20— 25 мк колется легко, а менее 15 ж/с — не колется. Тонковолокнистая стеклянная вата имеет еще одно преимущество — более низкую теплопроводность. Коэффициент теплопроводности стеклянной ваты с диаметром волокна 7—10 мк и объемным весом 150 кГ/м при —90° С равен 0,024 ккал/м-ч-град. [c.380]

    Теплопроводность, коэффициент теплопроводности [c.10]

    Асбомагнезиальный порошок по ТУ 44-47 МСПТИ представляет собой порошок в виде смеси основного водного карбоната магния, получаемого переработкой магнезита и распушенного асбеста. Объемный вес 350 кГ/л1 Применяется для изоляции поверхностей промышленного оборудования и отличается малой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности 0,07—0,1 ккал/м-град-ч). [c.67]

    Для тепловой изоляции мокно применять любые материалы с низкой теплопроводностью — коэффициент теплопроводности которых при 5(3-100 °С менее 0,233 Вт/(м>К) [I]. Многие из таких материалов используют в естественном виде, но большую их часть получают при специальной обработке естественных материалов и изготовлении из них различных смесей. Теплоизоляционные свойства материалов из этих смесей зависят от технологии обработки компонентов или их соотношения. Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным латериалам, применяемым в криогенном оборудовании, следующие  [c.132]

    Тепловая энергия молекул более нагретого участка вещества передается соседним, более холодным. Это можно наблюдать, например, при нагреве одного конца медной проволоки над пламенем спиртовки. Этот виц теплообмена происходит до тех пор, пока температура во всех участках тела не сравняется. Количество теплоты, передаваемой через какую-нибудь стенку или тело, зависит, во-первых, от разности температур по обе стороны стенки или тела. Чем эта разность больше, тем большее количество теплоты передается через стенку или тело за определенный промежуток времени. Во-вторых, это количество зависит от площади стенки или тела. Вода в кастрюле с большим дном нагревается быстрее, чем в кастрюле с меньшим дном. Легко убедиться на опыте, что количество теплоты, передаваемой за единицу времени через стенку при определенной разности температур, тем больше, чем тоньше стенка. Наконец, теплопередача значительно зависит от материала стенки. Для характеристики различных материалов с точки зрения теплопередачи пользуются понятием коэффициента теплопроводности. Коэффициентом теплопроводности называют величину, показывающую, какое количество теплоты передается через плоскую стенку толщиной 1 м за единицу времени через единицу площади при разности температур между поверхностями стенки 1 °С. Если теплопроводность чистой меди к = 340 ккал/(м-ч)°С, то это означает, что через каждый квадратный метр медной стенки при толщине стенки 1 м и разности тем1Гератур 1°С передается 340 ккал в течение 1 ч. Как правило, материалы с большой объемной массой имеют более высокие значения коэффициента теплопроводности. Для влажного материала коэффициент теплопроводности значительно выше, чем для сухого и воды в отдельности. Так, для сухого кирпича X = 0,3, для воды X = 0,5, а для влажного кирпича >, = 0,9 ккал/(м-ч)°С. Материалы с низким значением коэффициента теплопроводности меньше 0,2 ккал/(м ч)°С, обычно применяемые для тепловой изоляции, называются теплоизоляционными. [c.24]

    В жидкостях и газах кроме теплопроводности теплопередача осуше-ствляется конвекцией, т. е. механическим перемешением нагретых частей. Почти всегда при соприкосновении жидкости или газа с твердыми стенками, имеюшими более высокую или более низкую температуру, в жидкости или газе возникают течения нагревшаяся жидкость (или газ) поднимается, а охладившаяся опускается. Этот процесс происходит вследствие уменьшения плотности жидкости или газа при повышении их температуры. В очень узких слоях, например в слое воздуха между двумя близко расположенными оконными стеклами, конвекционные течения слабы. Если конвекционные течения возникли, они способствуют быстрому прогреванию жидкостей и газов при отсутствии конвекции (в случае, когда вверху расположена нагретая жидкость, а внизу — охлажденная) прогревание и жидкостей, и газов замедляется вследствие их ничтожной теплопроводности. Коэффициент теплопроводности жидкостей лежит в пределах 0,08—0,6 ккал/(м-ч)°С, а газов — 0,05— 0,5 ккал/(м-ч)°С. [c.25]

    Часть, посвященная теплопроводности, состоит из двух глав. В первой рассматриваются стационарная теплопроводность, коэффициенты теплопроводности, вдияние формы тел и тепловые сопротивления параллельно и последовательно расположенных тел. Во второй главе рассматривается нестационарная теплопроводность, имеющая место при нагревании и охлаждении твердых тел задачи решаются с помощью графиков, включающих четыре безразмерных комплекса.[c.13]

    Жидкость с удельной теплоемкостью с р и коэффициентом теплопроводности k входит в трубу, обладая температурой /ь Температура внутренней поверхности обогреваемого участка принимается постоянной и равной Характер течения принимается ламинарным, так что распределение локальной скорости в любом поперечном сечении является параболическим с нулевой скоростью у стеики и максимальной на оси (см. кривую А, рис. 9-16). Предполагается, что влия ние вязкости входит в задачу только этим путем. Принимается, что тепло передается только радиальной теплопроводностью коэффициент теплопроводности жидкости принимается постоянным. Пользуясь этими допущениями, Грэтц проинтегрировал уравнение Фурье-Пуассона [c.315]

    Стеклопласты на основе полимерных материалов, в отличие от металлов, обладают малой теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности у стеклопластов при 20° составляет 0,02 кал/см-град-сек в то вр ля, как у стали он равен 0,07—0,10, а у алюминия и его сплавов — 0,4—0,5. Низкая теплопроводность стеклопластов в ряде случаев является их преимуществом перед металлами. Так, благодаря низкой теплопроводности детали из стеклопластмасс, подвергающиеся неоднократному кратковременному воздействию очень высоких температур (примерно 2500°), оказываются более стойкими и прочными, чем детали из стали. Кратковременное действие высокой температуры на стеклопласт приводит только к разрушению поверхностных слоев детали, в то время как деталь из металла сгорает или теряет прочность. В настоящее время установлено, что некоторые стеклопласты, благодаря низкой теплопроводности, при воздействии температур 200—300° теряют прочность меньше, чем алюминий, магний и их сплавы. Поэтому при длительной работе при температурах свыше 200° С рекомендуется применять специальные жаропрочные стеклопластмассы, например, стеклопласты на основе кремнийорганических и меланиновых смол. Из сопоставления характеристик механической прочности стеклопластов и металлов следует, что стеклопласты могут быть использо- [c. 133]

    Обычные методы переработки в изделия для ПОБ мало пригодны используется метод изотермической ковки, аналогичный используемому в порошковой металлургии. Покрытия из ПОБ получают методом плазменного напыления. ПОБ имеет высокую рабочую температуру 315°С (кратковременно возможен нагрев до 425 °С), повышенную теплопроводность [коэффициент теплопроводности 0,76 Вт/(м-°С)], большую жесткость, хорошие диэлектрические свойства, высокую химическую стойкость, малое водопоглощение, очень низкий линейный коэффициент термического расширения (0,5-10″ ), самосмазывающие свойства. [c.261]

    Графитопласт АТМ-1 изготовляют на основе феноло-формальдегидного полимера, наполненного мелкодис-персньш графитом. Стоек ко многим кислотам, растворам солей и органическим растворителям. Легко обрабатывается режущим инструментом, обладает высокой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности АТМ-1 равен 30—35 ккалДм -ч град). Температурный предел применения 140°С. Нестоек к щелочам.[c.188]


Теплопроводность строительных материалов. Теплопроводность основных строительных материалов Коэффициент теплопередачи строительных материалов таблица

Строительство частного дома – очень непростой процесс от начала и до конца. Одним из основных вопросов данного процесса является выбор строительного сырья. Этот выбор должен быть очень грамотным и обдуманным, ведь от него зависит большая часть жизни в новом доме. Особняком в этом выборе стоит такое понятие, как теплопроводность материалов. От неё будет зависеть, насколько в доме будет тепло и комфортно.

Теплопроводность – это способность физических тел (и веществ, из которых они изготовлены) передавать тепловую энергию. Объясняя более простым языком, это перенос энергии от тёплого места к холодному. У некоторых веществ такой перенос будет происходить быстро (например, у большинства металлов), а у некоторых, наоборот – очень медленно (резина).

Если говорить ещё более понятно, то в некоторых случаях, материалы, имея толщину в несколько метров, будут проводить тепло гораздо лучше, чем другие материалы, с толщиной в несколько десятков сантиметров. Например, несколько сантиметров гипсокартона смогут заменить внушительную стену из кирпича.

Основываясь на этих знаниях, можно предположить, что наиболее правильным будет выбор материалов с низкими значениями этой величины , чтобы дом быстро не остывал. Для наглядности, обозначим процентное соотношение потерь тепла в разных участках дома:

От чего зависит теплопроводность?

Значения данной величины могут зависеть от нескольких факторов . Например, коэффициент теплопроводности, о котором мы поговорим отдельно, влажность строительного сырья, плотность и так далее.

  • Материалы, имеющие высокие показатели плотности, имеют, в свою очередь, и высокую способность к теплоотдаче, за счёт плотного скопления молекул внутри вещества. Пористые материалы, наоборот, будут нагреваться и остывать медленнее.
  • На теплопередачу оказывает влияние и влажность материалов. Если материалы промокнут, то их теплоотдача возрастёт.
  • Также, сильно влияет на этот показатель структура материала. Например, дерево с поперечными и продольными волокнами будет иметь разные значения теплопроводности.
  • Показатель изменяется и при изменениях таких параметров, как давление и температура. С ростом температуры он увеличивается, а с ростом давления, наоборот – уменьшается.

Коэффициент теплопроводности

Для количественной оценки такого параметра, используются специальные коэффициенты теплопроводности , строго задекларированные в СНИП. Например, коэффициент теплопроводности бетона равен 0,15-1,75 ВТ/(м*С) в зависимости от типа бетона. Где С – градусы Цельсия. На данный момент расчёт коэффициентов есть практически для всех существующих типов строительного сырья, применяющихся при строительстве. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов очень важны в любых архитектурно-строительных работах.

Для удобного подбора материалов и их сравнения, используются специальные таблицы коэффициентов теплопроводности, разработанные по нормам СНИП(строительные нормы и правила). Теплопроводность строительных материалов , таблица на которых будет приведена ниже, очень важна при строительстве любых объектов.

  • Древесные материалы. Для некоторых материалов параметры будут приведены как вдоль волокон(Индекс 1, так и поперёк – индекс 2)
  • Различные типы бетона.
  • Различные виды строительного и декоративного кирпича.

Расчёт толщины утеплителя

Из вышеприведённых таблиц мы видим, насколько могут отличаться коэффициенты проводимости тепла у разных материалов. Для расчёта теплосопротивления будущей стены, существует нехитрая формула , которая связывает толщину утеплителя и коэффициент его теплопроводности.

R = p / k , где R -показатель теплосопротивления, p -толщина слоя, k – коэффициент.

Из этой формулы несложно выделить и формулу расчёта толщины слоя утеплителя для требуемого теплосопротивления. P = R * k . Значение теплосопротивление разное для каждого региона. Для этих значений тоже существует специальная таблица, где их и можно посмотреть при расчёте толщины утеплителя.

Теперь приведём примеры некоторых наиболее популярных утеплителей и их технических характеристик.

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Войлок шерстяной 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 0,035 0,041 0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 0,037 0,043 0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3 0,038 0,045 0,048
Стекловата 15 кг/м3 0,046 0,049 0,055
Стекловата 17 кг/м3 0,044 0,047 0,053
Стекловата 20 кг/м3 0,04 0,043 0,048
Стекловата 30 кг/м3 0,04 0,042 0,046
Стекловата 35 кг/м3 0,039 0,041 0,046
Стекловата 45 кг/м3 0,039 0,041 0,045
Стекловата 60 кг/м3 0,038 0,040 0,045
Стекловата 75 кг/м3 0,04 0,042 0,047
Стекловата 85 кг/м3 0,044 0,046 0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС) 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) 0,029 0,030 0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 0,13 0,22 0,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3 0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3 0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3 0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3 0,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м3 0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3 0,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м3 0,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м3 0,073
Эковата 0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 0,029 0,031 0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 0,035 0,036 0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 0,041 0,042 0,04
Пенополиэтилен сшитый 0,031-0,038
Вакуум 0
Воздух +27°C. 1 атм 0,026
Ксенон 0,0057
Аргон 0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels) 0,014-0,021
Шлаковата 0,05
Вермикулит 0,064-0,074
Вспененный каучук 0,033
Пробка листы 220 кг/м3 0,035
Пробка листы 260 кг/м3 0,05
Базальтовые маты, холсты 0,03-0,04
Пакля 0,05
Перлит, 200 кг/м3 0,05
Перлит вспученный, 100 кг/м3 0,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3 0,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3 0,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м3 0,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3 0,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3 0,078
Пробка техническая, 50 кг/м3 0,037

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50. 13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Название материала, плотность Коэффициент теплопроводности
в сухом состоянии при нормальной влажности при повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор) 0,58 0,76 0,93
Известково-песчаный раствор 0,47 0,7 0,81
Гипсовая штукатурка 0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3 0,21 0,33 0,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3 0,29 0,38 0,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3 0,23 0,39 0,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3 0,31 0,48 0,55
Оконное стекло 0,76
Арболит 0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3 1,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3 0,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м3 0,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3 0,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м3 0,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м3 0,3-0,7
Керамическийй блок поризованный 0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3 0,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м3 0,14
Керамзитобетон, 600 кг/м3 0,16
Керамзитобетон, 800 кг/м3 0,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м3 0,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м3 0,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3 0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м3 0,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м3 0,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР 0,56 0,7 0,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,35 0,47 0,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3) 0,41 0,52 0,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3) 0,47 0,58 0,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,7 0,76 0,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот 0,64 0,7 0,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот 0,52 0,64 0,76
Известняк 1400 кг/м3 0,49 0,56 0,58
Известняк 1+600 кг/м3 0,58 0,73 0,81
Известняк 1800 кг/м3 0,7 0,93 1,05
Известняк 2000 кг/м3 0,93 1,16 1,28
Песок строительный, 1600 кг/м3 0,35
Гранит 3,49
Мрамор 2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м3 0,1 0,11 0,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м3 0,108 0,12 0,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м3 0,115-0,12 0,125 0,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м3 0,12 0,13 0,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м3 0,13 0,14 0,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м3 0,14 0,15 0,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м3 0,14 0,17 0,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м3 0,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3 0,35 0,50 0,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3 0,23 0,35 0,41
Глина, 1600-2900 кг/м3 0,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3 1,4
Керамзит, 200-800 кг/м3 0,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3 0,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3 0,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3 0,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м3 0,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м3 0,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3 1,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м3 0,15 0,19 0,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3 0,15 0,34 0,36
Фанера клеенная 0,12 0,15 0,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м3 0,06 0,07 0,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м3 0,08 0,11 0,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м3 0,11 0,13 0,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м3 0,13 0,19 0,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3 0,15 0,23 0,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м3 0,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м3 0,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м3 0,2 0,29 0,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м3 0,29 0,35 0,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м3 0,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м3 0,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м3 0,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3 0,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3 0,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м3 0,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м3 0,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м3 1,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м3 0,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3 0,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3 0,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3 1,2

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование Коэффициент теплопроводности
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон 0,09 0,14 0,18
Сосна, ель вдоль волокон 0,18 0,29 0,35
Дуб вдоль волокон 0,23 0,35 0,41
Дуб поперек волокон 0,10 0,18 0,23
Пробковое дерево 0,035
Береза 0,15
Кедр 0,095
Каучук натуральный 0,18
Клен 0,19
Липа (15% влажности) 0,15
Лиственница 0,13
Опилки 0,07-0,093
Пакля 0,05
Паркет дубовый 0,42
Паркет штучный 0,23
Паркет щитовой 0,17
Пихта 0,1-0,26
Тополь 0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Название Коэффициент теплопроводности Название Коэффициент теплопроводности
Бронза 22-105 Алюминий 202-236
Медь 282-390 Латунь 97-111
Серебро 429 Железо 92
Олово 67 Сталь 47
Золото 318

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т. д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.


Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.

Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.

Понятие теплопроводности

В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.

Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.

Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.

Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.

Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.

Вернуться к оглавлению

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:

  1. Пористость — наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом. Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
  2. Структура пор — малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
  3. Плотность — при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
  4. Влажность — значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
  5. Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:

λ=λо*(1+b*t), (1)

где, λо — коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;

b — справочная величина температурного коэффициента;

t — температура.

Вернуться к оглавлению

Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов

Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление — нормируемая величина.

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

где, H — толщина слоя, м;

R — сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;

λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

  • ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
  • используемые стройматериалы имеют естественную влажность.

При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:

  • СНиП23-01-99 — Строительная климатология;
  • СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий;
  • СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий.

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность материалов: параметры

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы — это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Теплопроводность материалов влияет на толщину стен

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?

Теплопроводность определяется такими факторами:

  • пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;
  • повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;
  • повышенная влажность увеличивает данный показатель.

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике

Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.

При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений

При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.

Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.

Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:

  • показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;
  • влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;
  • толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
  • важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;
  • термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;
  • экологичность и безопасность;
  • звукоизоляция защищает от шума.

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

  • минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;
  • пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
  • базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
  • пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;
  • пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
  • экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;
  • пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.

Обратите внимание! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей

Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.

Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить, что пена не образует стыков.

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице

При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.

При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Теплопроводность строительных материалов (видео)

Возможно Вам также будет интересно:

Как сделать отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками Гидрострелка: назначение, принцип работы, расчеты Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома – решение проблемы с теплом

Теплопроводность — способность материала передавать тепло от одной своей части к другой в силу теплового движения молекул. Передача тепла в материале осуществляется кондукцией (путем контакта частиц материала), конвекцией (движением воздуха или другого газа в порах материала) и лучеиспусканием.

Теплопроводность зависит от средней плотности материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры слоя материала. С увеличением средней плотности материала, теплопроводность возрастает. Чем выше пористость, т.е. меньше средняя плотность материала, тем ниже теплопроводность. С увеличением влажности материала теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его теплоизоляционные свойства. Поэтому все теплоизоляционные материалы в теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги покровным слоем — пароизоляция.

Сравнительные данные строительных материалов с одинаковой теплопроводностью

Коэффициент теплопроводности материалов

Материал

Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К

Алебастровые плиты 0,47
Асбест (шифер) 0,35
Асбест волокнистый 0,15
Асбестоцемент 1,76
Асбоцементные плиты 0,35
Бетон термоизоляционный 0,18
Битум 0,47
Бумага 0,14
Вата минеральная легкая 0,045
Вата минеральная тяжелая 0,055
Вата хлопковая 0,055
Вермикулитовые листы 0,1
Войлок шерстяной 0,045
Гипс строительный 0,35
Глинозем 2,33
Гравий (наполнитель) 0,93
Гранит, базальт 3,5
Грунт 10% воды 1,75
Грунт 20% воды 2,1
Грунт песчаный 1,16
Грунт сухой 0,4
Грунт утрамбованный 1,05
Гудрон 0,3
Древесина — доски 0,15
Древесина — фанера 0,15
Древесина твердых пород 0,2
Древесно-стружечная плита ДСП 0,2
Зола древесная 0,15
Ипорка (вспененная смола) 0,038
Камень 1,4
Картон строительный многослойный 0,13
Каучук вспененный 0,03
Каучук натуральный 0,042
Каучук фторированный 0,055
Керамзитобетон 0,2
Кирпич кремнеземный 0,15
Кирпич пустотелый 0,44
Кирпич силикатный 0,81
Кирпич сплошной 0,67
Кирпич шлаковый 0,58
Кремнезистые плиты 0,07
Опилки — засыпка 0,095
Опилки древесные сухие 0,065
ПВХ 0,19
Пенобетон 0,3
Пенопласт 0,037
Пенополистирол ПС-Б 0,04
Пенополиуретановые листы 0,035
Пенополиуретановые панели 0,025
Пеностекло легкое 0,06
Пеностекло тяжелое 0,08
Пергамин 0,17
Перлит 0,05
Перлито-цементные плиты 0,08
Песок
0% влажности 0,33
10% влажности 0,97
20% влажности 1,33
Песчаник обожженный 1,5
Плитка облицовочная 105
Плитка термоизоляционная 0,036
Полистирол 0,082
Поролон 0,04
Пробковая плита 0,043
Пробковые листы легкие 0,035
Пробковые листы тяжелые 0,05
Резина 0,15
Рубероид 0,17
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450. ..550 кг/куб.м, 15% влажности) 0,15
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,23
Стекло 1,15
Стекловата 0,05
Стекловолокно 0,036
Стеклотекстолит 0,3
Толь бумажный 0,23
Цементные плиты 1,92
Цемент-песок раствор 1,2
Чугун 56
Шлак гранулированный 0,15
Шлак котельный 0,29
Шлакобетон 0,6
Штукатурка сухая 0,21
Штукатурка цементная 0,9
Эбонит 0,16
Эбонит вспученный 0,03
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,15

Обощающая таблица .

Виды теплопередачи

Обобщающая таблица.

Виды теплопередачи

Вид теплопередачи

определение

Существенный признак

Примеры использования в быту, в природе, в технике

Теплопроводность

Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.

Контакт тел с разной температурой или частей тела.

При теплопроводности не происходит перенос вещества от одного конца тела к другому.

Теплопроводность у различных веществ различна.

Имеют большую теплопроводность: металлы. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь. Плохой теплопроводностью обладают: жидкости, газы, пористые тела. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум.

Если нужно предохранять тело от нагревания или охлаждения, то применяют вещества с малой теплопроводностью: ручки сковородок, кастрюль и т. д.

(Привести свои примеры)

Конвекция

Энергия переносится самими струями жидкости и газа.

Конвекция невозможна в твердых телах. Для того, чтобы происходила конвекция жидкости и газы нужно подогревать снизу.

Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную.

Причина образования пассатов, бризов. Отопление жилых помещений.

(Привести свои примеры)

Излучение

Перенос энергии в виде электромагнитных волн.

Может происходить в вакууме. Темные тела лучше поглощают энергию излучения и лучше её отдают. Светлые тела хорошо отражают энергию излучения энергию.

Способность тел

по – разному поглощать энергию излучения широко используется на практике. Поверхность самолетов, метеозондов. Нефтяных цистерн красят серебристой краской.

(Привести свои примеры)

Источники

Перышкин А. В. Физика 8 класс , М. Дрофа 2014г.

Коэффициент температуропроводности — Словарь терминов | ПластЭксперт

Понятие и общие сведения

Значение данного коэффициента характеризует теплопроводность материала, которая, в свою очередь, является физическим параметром, отражающим скорость изменения температуры тела в течение нестационарных тепловых процессов. Теплопроводность является мерой тепло-инерционных свойств любого материала.

Численное значение коэффициента температуропроводности определяется как отношение коэффициента теплопроводности материала к произведению удельной теплоёмкости этого материала, взятой при постоянном давлении, на его плотность. Коэффициент температуропроводности измеряется в системе физических единиц СИ в кв.м/секунда. Рассмотрим все три величины – температуропроводность, теплопроводность и удельную теплоёмкость.

Значение коэффициента температуропроводности находится в зависимости от химической и физической природы материала. Вещества в жидкой и особенно газовой фазе имеют невысокие значения этого показателя. Для твердых тел и в особенности металлы, коэффициент температуропроводности обладает наибольшими значениями.

Температуропроводность

Характеристика вещества под названием «температуропроводность», которая собственно и описывается коэффициентом температуропроводности, является одной из физических величин. Она характеризует скорость изменения или выравнивания температуры материала в неравновесных процессах, связанных с тепловой энергией.

Температуропроводность характеризует материал. Вместе с теплопроводностью они являются важнейшими тепловыми свойствами материалов, т.к. они отражают процессы переноса теплоты и температурные изменения в веществе.

Теплопроводность

Теплопрово́дностью называется способность материалов осуществлять трансфер тепловой энергии по направлению от нагретых областей тела к более холодным областям тела. Перемещение тепла осуществляется в процессе хаотического перемещения элементарных частиц вещества, это могут быть молекулы, атомы, ионы и т.д. Указанный тепловой процесс протекает практически в любых веществах и предметах, имеющих разницу температур в разных своих частях. Сам механизм перемещения тепловой энергии при этом находится в зависимости от агрегатного состояния, в котором находится рассматриваемое тело.

Теплопроводностью в том числе именуют количественную характеристику тела по проведению через себя тепловой энергии. Это свойство подобно электрической проводимости в электротехнике. Такая особенность материала характеризуется специальной постоянной для каждого вещества – коэффициентом теплопроводности. Такой коэффициент принимается равным количеству теплоты, которое проходит через однородный образец вещества длиной 1 метр, через единицу площади 1 кв.метр за 1 секунду при разнице температур в 1 градус Кельвина (или Цельсия). В упомянутой ранее системе СИ единицей измерения данного коэффициента теплопроводности принят Вт/(м·K).

Изначально ученые считали, что трансфер теплоты осуществляется за счет перетекания предполагаемого «вещества» под названием «теплород» от одного тела или вещества к другому. Эта гипотеза была забракована в ходе развития молекулярно-кинетической теории. Тогда процесс теплопроводности стало возможно объяснить, основываясь на механизмах воздействий элементарных частиц материи друг на друга. Атомы, молекулы и ионы в областях вещества с более высокой температурой перемещаются активнее и таким образом передают свою избыточную энергию при помощи столкновений с менее скоростными «холодными» элементарными частицам, расположенными в менее нагретых областях материала.

Удельная теплоёмкость

Удельной теплоемкостью материала называется физическая величина, которая равна количеству тепловой энергии, необходимой для передачи телу с массой 1 килограмм для повышения температуры этого тела на 1 градус К. В международной системе единиц СИ удельная теплоемкость обозначается латинской буквой С, а единицей ее измерения является «джоуль на килограмм-кельвин» или Дж/кг*градусК.

Исходя из вышесказанного значение удельной теплоёмкости материала можно интерпретировать как теплоёмкость единицы его массы. Температура самого вещества и, следовательно, окружающей среды оказывает прямое влияние на величину удельной теплоёмкости. При различной температуре показатель удельной теплоёмкости любого материала будет отличаться.  

Значение для процессов переработки пластмасс


В полимерной промышленности коэффициент температуропроводности является значимой физической величиной пластиков. Он используется в расчетах при проектировании изделий из пластмасс и при эксплуатации конструкционных деталей из полимеров.


Рис.1. Пластиковые окна – важнейшая область расчетов теплопроводности полимеров

Важны тепловые расчеты при использовании би-материальных систем, например полимер-металл. Прочностные и тепловые расчеты таких деталей – важнейшее условия их успешного производства и экстплуатации.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

Доске объявлений ПластЭксперт

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

Форуме о полимерах ПластЭксперт

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Вернуться к списку терминов

Способность одежды проводить тепло

При подборе тканей, трикотажа или нетканых материалов для тех или иных видов одежды и в процессах их влажно-тепловой обработки имеют особое значение теплозащитные свойства (теплоемкость, температуропроводность и теплостойкость), которые характеризуют отношение этих материалов к действию на них тепловой энергии.

Через материалы для одежды тепло передается главным образом теплопроводностью. Теплопроводностью называется способность любого вещества проводить тепло:

Степень теплопроводности материала численно характеризуется коэффициентом теплопроводности %:

Коэффициент теплопроводности показывает количество тепла, которое проходит за 1 ч через 1 м2 однородного слоя толщиной в 1 м при разности температур на ее поверхностях в 1°С.

О теплозащитных свойствах материалов при их фактической толщине судят по коэффициенту теплопередачи К, определяемого по формуле :

Материалы для одежды не являются однородными слоями, а представляют собой систему из большого количества волокон, отделенных друг от друга порами различной формы и размеров, заполненных воздухом.

Рис. 11-63. Зависимость теплопроводности от числа слоев в одежде

Передача тепла в таких материалах слагается из передачи тепла теплопроводностью через порообразующий волокнистый слой, теплопроводностью и конвекцией через поры и излучением между стенками пор. Количество тепловой энергии, передающейся любым из этих способов, приблизительно пропорционально разности температур (t1—t2) двух прилегающих изотермических поверхностей.Для материалов одежды, величина коэффициента теплопроводности К изменяется приблизительно в пределах 0,033—0,070 ккал/м ч град, а для воздуха составляет 0,020 ккал/м — ч-град. Величина коэффициента теплопроводности для одного и того же материала не является постоянной, а. может изменяться в зависимости от объемного веса материала, влажности, температуры, воздухопроницаемости и направления теплового потока.

Из графика видно, что с увеличением количества слоев одежды теплопроводность снижается и повышаются ее теплозащитные свойства.

Чем больше тепловое сопротивление материала, тем выше его теплоизоляционные свойства. Тепловое сопротивление сложного слоя равно сумме сопротивлений каждого из составляющих слоев, т. е.

Ткани, трикотаж и нетканые материалы представляют собой дисперсную систему, в которой волокна относительно равномерно распределены в дисперсной среде (воздухе). Основной особенностью структуры этих материалов является высокая пористость и сравнительно малая величина контактных площадей между отдельными волокнами в материале. Поэтому теплопередача в материалах одежды осуществляется в значительной степени через слой сравнительно неподвижного воздуха, заключенного в материале.

Таблица 11-15. Коэффициент теплопроводности различных материалов при различном объемном весе.

Материалы

Объемный вес В кг/см3

Коэффициент теплопроводности в ккал/м-ч-град

Сукно

0,25

0,045

Шерстяной войлок

0,15

0,050

Хлопчатобумажный войлок

0,30

0,050

Вата хлопчатобумажная

0,05

0,046

Пух гагачий

0,02

0,056

Тепловое сопротивление текстильных материалов представляет собой некоторую среднюю величину от теплового сопротивления волокна и воздуха, находящегося в порах. В табл. 11-15 представлены данные о коэффициенте теплопроводности различных материалов при разном объемном весе

Как видно из таблицы, различные материалы при резко отличающемся объемном весе имеют близкий по значению коэффициент теплопроводности. Однако объемный вес материалов для одежды не оказывает существенного влияния на их тепловое сопротивление только в определенном интервале значений. При дальнейшем увеличении объемного веса и уменьшении пористости тепловое сопротивление уменьшается, а теплопроводность увеличивается. Так, при увеличении объемного веса ткани (бобрика) в 2,5 раза ее тепловое сопротивление снизилось более чем на 45%.

Рис. 11-64. Зависимость теплового сопротивления тканей от их толщины (в условиях спокойного воздуха)

Рис. 11-65. Влияние избыточной влажности пакета одежды на его тепловое сопротивление

Исходя из этого, сделаны выводы: 1) ткани с меньшим объемным весом являются более теплозащитными; 2) структура ткани при заданной толщине в условиях неподвижного воздуха непосредственно не влияет на тепловое сопротивление. Зато структура ткани оказывает существенное влияние на ее толщину и воздухопроницаемость, которые тоже непосредственно влияют на тепловое сопротивление материалов для одежды. Толщина ткани является одним из главных факторов, влияющих на тепловое сопротивление одежды независимо от ее волокнистого состава и плотности (рис. 11-64). С увеличением толщины материалов одежды пропорционально возрастает и их тепловое сопротивление. С повышением влажности материалов для одежды резко падает их тепловое сопротивление. На рис. 11-65 представлена зависимость теплового сопротивления материалов одежды от их влажности.

Резкое падение теплового сопротивления материалов одежды от их влажности объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды, проникающей в поры материала, равен 0,5 ккал/м-ч-град (в 20 раз больше, чем воздуха в порах среднего размера). Кроме того, наличие воды в порах материала увеличивает размеры контактных площадок между волокнами материала, что также оказывает влияние на снижение теплового сопротивления.

Рядом исследователей установлено, что увеличение коэффициента теплопроводности прямо пропорционально увеличению влажности. Степень влияния влажности текстильных материаллов на их теплопроводность неодинакова для различных тканей и зависит от рода волокон и объемного веса тканей. Так, теплопроводность тканей хлопчатобумажных более резко увеличивается с увеличением влажности, чем шерстяных тканей. Зависимость коэффициента теплопроводности тканей от их влажности может быть выражена следующей формулой:

где λвл — коэффициент теплопроводности влажной ткани; λСух — коэффициент абсолютно сухой ткани; W — объемная влажность ткани в %;

а —постоянный коэффициент, равный, приблизительно, для шерстяных тканей 0,0024 и для хлопчатобумажных — 0,0039. Зависимость теплового сопротивления от вида и объемного веса волокнистого материала приведена в табл. 11-16.

Таблица 11-16. Зависимость теплового сопротивления от вида и объемного веса материала

Материалы

Суммарное тепловое сопротивление в м2Ч-град1ккал при объемном весе в г/см3

0,0055

0,011

0,002

0,044

0,066

0,088

0,110

Шерсть

0,4340

0,462

0,636

0,647

0,646

0,618

0,623

Хлопок

0,4590

0,475

0,538

0,546

0,556

0,548

0,467

Хлорин

0,5990

0,603

0,628

0,635

0,614

0,601

0,603

Капрон

0,5000

0,501

0,601

0,617

0,536

0,537

0,536

Натуральный шелк

0,4920

0,466

0,503

0,505

0,493

0,505

0,500

 

 

 

 

 

 

 

 

При оценке теплозащитных свойств одежды ее воздухопроницаемость является одним из решающих факторов. При большой воздухопроницаемости одежда не может быть теплой независимо от ее толщины и веса. В условиях умеренного климата температура окружающего воздуха обычно ниже температуры человеческого тела. Ткань со стороны тела согревается, а с внешней охлаждается. При этом, если ткань имеет незначительную плотность, и особенно, если она выработана из гладких крученых нитей, которые не создают в ткани замкнутые воздушные прослойки, конвекционный поток устремляется наружу и в результате происходит непрерывная смена воздушных прослоек. Теплозащитные свойства таких тканей меньше, чем более плотных и подвергавшихся валке или начесу, и не имеющих открытых пор. Скорость проникания воздуха через материал зависит не только от величины отверстий между нитями, образующими материал, и разности температур его противоположных поверхностей, но и от скорости движения окружающего воздуха. С увеличением скорости воздушного потока тепловое сопротивление тканей резко снижается. При этом интенсивность снижения теплового сопротивления зависит от степени воздухопроницаемости ткани (табл. II-17).

Из таблицы ясно, что в условиях подвижного воздуха тепловое сопротивление более толстого материала при большей воздухопроницаемости меньше по сравнению с более тонким и менее воздухопроницаемым материалом. Известно, что в условиях неподвижного воздуха воздушная прослойка в пределах определенной толщины между телом и материалом увеличивает общее тепловое сопротивление ткани. Однако в условиях подвижного воздуха в результате усиления конвекционного теплообмена под образцом ткани общее тепловое сопротивление снижается и тем больше, чем больше воздухопроницаемость ткани.

Теплопроводность — обзор

0,19 СН), 6 (М), 5. 06 (CR) 08 900 Барит
Минералы кремнезема
Кварц — α 7,69 (CH), 7,69 (CR), 7,7 (B) 0,70 (CR), 0,74 (M)
Кварц — аморфный 1,36 (CH)
Кварц — средний 6,5 (Ca)
Орто- и кольцевые силикаты
Оливин — форстерит3
0,68 (M),
Оливин — фаялит 3,16 (CH), 3 (M), 3,16 (CR) 0,55 (CR), 0,84 (M)
Гранаты —Альмандин 3,31 (CH), 3,3 (M), 3,31 (CR)
Гранаты — гроссулярит 5,48 ± 0,21 (CH), 5,48 (CR)
Циркон 5,54 (CH ), 5,7 (M) 0,61 (CR)
Титанит (сфен) 2,34 (CH), 2,33 (CR)
Al 2 SiO 5 Группа — андалузит 7 .58 (CH), 7,57 (CR) 0,77 (CR)
Al 2 SiO 5 Группа — силлиманит 9,10 (CH), 9,09 (CR) 0,7 (M), 0,74 ( CR)
Al 2 SiO 5 группа — кианит 14,16 (CH), 14,2 (CR) 0,78 (M), 0,70 (CR)
Epidote 2,83 ± 0,21 ( CH), 2,82 (CR)
Цепные силикаты
Пироксен-энстатит 4. 47 ± 0,30 (CH), 4,8 (M), 4,34 (CR) 0,7–0,75 (M), 0,80 (CR)
Пироксен-диопсид, авгит 4,66 ± 0,31 (CH), 4,1–5,1 (M) 0,67 (M), 0,69 (CR)
Амфибол-роговая обманка 2,81 ± 0,27 (CH), 2,9–3,0 (M) 0,75 (M)
Силикаты листовые
Слюда-мусковит 2,28 ± 0,07 (CH), 2,32 (CR) 0,76 (M)
Слюда-биотит 2.02 ± 0,32 (CH), 0,7–1,6 (M) 0,78 (M)
Тальк 6,10 ± 0,90 (CH), 6,10 (CR) 0,87 (CR)
Хлорит 5,15 ± 0,77 (CH), 4,2 (M), 5,14 (CR) 0,6 (M)
Серпентин 3,53 ± 1,28 (CH), 1,8–2,9 (M) 0,65
Смектит 1,9 (B)
Иллит 1,9 (B)
Каолинит 2.6 (B) 0,93
Смешанные слои 1,9 (B)
Глинистые минералы (среднее значение) 2,9 (Q), 1,7 (Ca)
Силикаты каркаса — полевой шпат
Полевой шпат — среднее значение 2,3 (H), 2,0 (DJ)
Ортоклаз 2,31 (CH), 2,31 (CR), 2,40 (DJ) 0,63–0,75 (M) , 0,61 (CR)
Микроклин 2. 49 ± 0,08 (CH), 2,9 (M), 2,49 (CR) 0,67–0,69 (M), 0,68 (CR)
Альбит 2,14 ± 0,19 (CH), 2,31 (CR) 0,71 (CR)
Анортит 1,69 (CH), 1,68 (CR) 0,71 (CR)
Нефелин 1,73 (CR)
Оксиды 5,10 (CH), 4,7–5,3 (M), 5,1 (CR) 0,6 (M), 0,60 (CR)
Гематит 11.28 (CH), 11,2–13,9 (M), 0,62 (M), 0,61 (CR)
Ильменит 2,38 ± 0,18 (CH), 2,2 (M) 0,77 (M)
Шпинель 9,48 (CH), 8–13 (M), 9,48 (CR) 0,82 (M)
Рутил 5,12 (CH), 7,0–8,1 (M) 0,74–0,94 ( M)
Сульфиды
Пирит 19,21 (CH), 19,2 (CR) 0,5–0,52 (M), 0,5 (CR)
Пирротит 4. 60 (CH) 0,58–0,60 (M)
Galena 2,28 (CH), 2,28 (CR) 0,21 (M), 0,207 (CR)
Сульфаты
1,31 (CH), 1,5–1,8 (M), 1,33 (CR) 0,48–0,6 (M), 0,45 (CR)
Ангидрит 4,76 (CH), 4,76 (CR), 5,4 (Ca) 0,55–0,62 (M), 0,52 (CR)
Гипс 1,26 (CH), 1,0–1,3 (M) 1.07 (M)
Карбонаты
Кальцит 3,59 (CH), 3,25–3,9 (M) 0,8–0,83 (M), 0,79 (CR)
Доломит 5,51 (CH), 5,5 (CR), 5,3 (B) 0,86–0,88 (M), 0,93 (CR)
Арагонит 2,24 (CH), 2,23 (CR) 0,78–0,79 (M) , 0,78 (CR)
Магнезит 5,84 (CH), 4,6 (M), 5,83 (CR) 0,88 (M), 0,86 (CR)
Сидерит 3.01 (CH), 3,0 (M), 3,0 (B), 3,0 (CR) 0,72–0,76 (M), 0,68 (CR)
Фосфаты
Апатит 1,38 ± 0,01 ( CH), 1,4 (M), 1,37 (CR) 0,7 (M)
Галогениды
Галит, каменная соль 5,55 ± 0,18 (CH), 5,3–7,2 (D) 0,79 –0,84 (M)
Сильвит 6,40 (CH), 6,7–10 (M) 0,55–0,63 (M)
Флюорит 9. 51 (CH), 9–10,2 (M), 9,5 (CR) 0,9 (M), 0,85 (CR)
Органические материалы 0,25 (Q), 1,0 (B)

11.2 Тепло, удельная теплоемкость и теплопередача

Проводимость, конвекция и излучение

Теплообмен происходит всякий раз, когда возникает разница температур. Передача тепла может происходить быстро, например, через сковороду, или медленно, например, через стенки изолированного холодильника.

Существует три различных метода теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.Иногда все три могут происходить одновременно. См. Рисунок 11.3.

Рис. 11.3 В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в комнату. Передача тепла также происходит через теплопроводность в комнату, но гораздо медленнее. Теплообмен за счет конвекции также происходит через холодный воздух, поступающий в комнату вокруг окон, и горячий воздух, покидающий комнату, поднимаясь вверх по дымоходу.

Проводимость — это передача тепла при прямом физическом контакте.Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном сковороды, передается за счет теплопроводности. Иногда мы пытаемся контролировать теплопроводность, чтобы чувствовать себя более комфортно. Поскольку скорость теплопередачи у разных материалов разная, мы выбираем такие ткани, как толстый шерстяной свитер, которые зимой замедляют отвод тепла от нашего тела.

Когда вы идете босиком по ковру в гостиной, ваши ноги чувствуют себя относительно комфортно… пока вы не ступите на кафельный пол кухни.Поскольку ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру, почему один из них холоднее другого? Это объясняется разной скоростью теплопередачи: материал плитки отводит тепло от вашей кожи с большей скоростью, чем ковровое покрытие, что делает его более холодным.

Некоторые материалы просто проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом металлы (например, медь, алюминий, золото и серебро) являются хорошими проводниками тепла, тогда как такие материалы, как дерево, пластик и резина, плохо проводят тепло.

На рис. 11.4 показаны частицы (атомы или молекулы) в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия частицы в горячем теле выше, чем в более холодном теле. Если две частицы сталкиваются, энергия передается от частицы с большей кинетической энергией к частице с меньшей кинетической энергией. Когда два тела находятся в контакте, происходит много столкновений частиц, что приводит к чистому потоку тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Тепловой поток зависит от разности температур ΔT = Thot-TcoldΔT = Thot-Tcold.Таким образом, вы получите более сильный ожог от кипятка, чем от горячей воды из-под крана.

Рис. 11.4. Частицы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии. Столкновения, происходящие на контактной поверхности, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этой иллюстрации частица в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую кинетическую энергию перед столкновением, но ее кинетическая энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью. Напротив, частица в области более высоких температур (слева) имеет большую кинетическую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Конвекция — это передача тепла движением жидкости. Такой тип теплопередачи происходит, например, в котле, кипящем на плите, или во время грозы, когда горячий воздух поднимается к основанию облаков.

Советы для успеха

В обиходе термин жидкость обычно означает жидкость.Например, когда вы заболели и врач говорит вам «выпить жидкости», это означает только пить больше напитков, а не вдыхать больше воздуха. Однако в физике жидкость означает жидкость или газ . Жидкости движутся иначе, чем твердые тела, и даже имеют свой собственный раздел физики, известный как гидродинамика , который изучает их движение.

При повышении температуры жидкости они расширяются и становятся менее плотными. Например, на рис. 11.4 может быть изображена стенка воздушного шара с газами внутри воздушного шара с другой температурой, чем снаружи в окружающей среде.Более горячие и, следовательно, быстро движущиеся частицы газа внутри воздушного шара ударяются о поверхность с большей силой, чем более холодный воздух снаружи, вызывая расширение воздушного шара. Это уменьшение плотности по отношению к окружающей среде создает плавучесть (тенденцию к повышению). Конвекция обусловлена ​​плавучестью — горячий воздух поднимается вверх, потому что он менее плотен, чем окружающий воздух.

Иногда мы контролируем температуру в доме или в себе, контролируя движение воздуха. Герметизация дверей герметичным уплотнением защищает от холодного ветра зимой.Дом на рис. 11.5 и горшок с водой на плите на рис. 11.6 являются примерами конвекции и плавучести, созданными человеком. Океанские течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция переносят энергию из одной части земного шара в другую и являются примерами естественной конвекции.

Рис. 11.5 Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается, образуя конвективную петлю, которая передает энергию другим частям комнаты. По мере того, как воздух охлаждается у потолка и внешних стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем воздух в помещении, и опускается на пол.Правильно спроектированная система отопления, подобная этой, в которой используется естественная конвекция, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рис. 11.6 Конвекция играет важную роль в теплопередаче внутри этого котла с водой. Попав внутрь жидкости, передача тепла другим частям горшка происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, уменьшается по плотности и поднимается, передавая тепло другим частям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется, пока в кастрюле есть вода.

Излучение — это форма передачи тепла, которая происходит при испускании или поглощении электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение включает радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи, все из которых имеют разные длины волн и количество энергии (более короткие волны имеют более высокую частоту и больше энергии).

Вы можете почувствовать теплоотдачу от огня и солнца. Точно так же вы иногда можете сказать, что духовка горячая, не касаясь ее дверцы и не заглядывая внутрь — она ​​может просто согреть вас, когда вы пройдете мимо.Другой пример — тепловое излучение человеческого тела; люди постоянно излучают инфракрасное излучение, которое не видно человеческому глазу, но ощущается как тепло.

Излучение — единственный метод передачи тепла, при котором среда не требуется, а это означает, что тепло не должно вступать в прямой контакт с какими-либо предметами или переноситься ими. Пространство между Землей и Солнцем в основном пусто, без какой-либо возможности теплопередачи за счет конвекции или теплопроводности. Вместо этого тепло передается за счет излучения, и Земля нагревается, поскольку она поглощает электромагнитное излучение, испускаемое Солнцем.

Рис. 11.7 Большая часть тепла от этого пожара передается наблюдателям через инфракрасное излучение. Видимый свет передает относительно небольшую тепловую энергию. Поскольку кожа очень чувствительна к инфракрасному излучению, вы можете почувствовать присутствие огня, даже не глядя на него. (Дэниел X. О’Нил)

Все объекты поглощают и излучают электромагнитное излучение (см. Рисунок 11.7). Скорость передачи тепла излучением в основном зависит от цвета объекта. Черный — наиболее эффективный поглотитель и радиатор, а белый — наименее эффективный.Например, люди, живущие в жарком климате, обычно избегают ношения черной одежды. Точно так же черный асфальт на стоянке будет горячее, чем прилегающие участки травы в летний день, потому что черный поглощает лучше, чем зеленый. Верно и обратное — черный цвет излучает лучше, чем зеленый. Ясной летней ночью черный асфальт будет холоднее, чем зеленый участок травы, потому что черный излучает энергию быстрее, чем зеленый. Напротив, белый цвет — плохой поглотитель и плохой радиатор. Белый объект, как зеркало, отражает почти все излучение.

Виртуальная физика

Формы и изменения энергии

В этой анимации вы исследуете теплопередачу с различными материалами. Поэкспериментируйте с нагреванием и охлаждением железа, кирпича и воды. Для этого перетащите объект на пьедестал и затем удерживайте рычаг в положении «Нагреть» или «Охлаждать». Перетащите термометр рядом с каждым объектом, чтобы измерить его температуру — вы можете в реальном времени наблюдать за тем, как быстро он нагревается или охлаждается.

Теперь попробуем передать тепло между объектами.Нагрейте кирпич и поместите его в прохладную воду. Теперь снова нагрейте кирпич, но затем поместите его поверх утюга. Что ты заметил?

Выбор опции быстрой перемотки вперед позволяет ускорить передачу тепла и сэкономить время.

Проверка захвата

Сравните, насколько быстро различные материалы нагреваются или охлаждаются. Основываясь на этих результатах, какой материал, по вашему мнению, имеет наибольшую удельную теплоемкость? Почему? Какая из них имеет наименьшую удельную теплоемкость? Можете ли вы представить себе реальную ситуацию, в которой вы хотели бы использовать объект с большой удельной теплоемкостью?

  1. Вода занимает больше всего времени, а железу нужно меньше времени, чтобы нагреться и остыть.Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  2. Вода занимает меньше всего времени, а железу нужно больше времени, чтобы нагреться и остыть. Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  3. Кирпич занимает меньше всего времени, а железу нужно больше времени, чтобы нагреться и остыть.Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  4. Вода занимает меньше всего времени, а кирпичу нужно больше времени, чтобы нагреться и остыть. Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

Что такое теплопередача? | Документация SimWiki

В общем, теплопередача описывает поток тепла (тепловой энергии) из-за разницы температур и последующего распределения и изменений температуры.

Изучение явлений переноса касается обмена импульсом, энергией и массой в форме проводимости, конвекции и излучения. Эти процессы можно описать математическими формулами.

Основы этих формул находятся в законах сохранения количества движения, энергии и массы в сочетании с основными законами, соотношениями, которые описывают не только сохранение, но и поток величин, участвующих в этих явлениях. Для этого используются дифференциальные уравнения, чтобы наилучшим образом описать упомянутые законы и определяющие соотношения.Решение этих уравнений — эффективный способ исследования систем и прогнозирования их поведения.

Рисунок 1: Охлаждение радиатора с помощью SimScale, показывающее распределение температуры

История и терминология

Без внешней помощи тепло всегда будет течь от горячих объектов к холодным, что является прямым следствием второго закона термодинамики .

Мы называем это тепловым потоком . В начале девятнадцатого века ученые считали, что все тела содержат невидимую жидкость, называемую калорической (безмассовая жидкость, которая, как считается, течет от горячих объектов к холодным). Калорийности были присвоены свойства, некоторые из которых оказались несовместимыми с природой (например, у нее был вес, и ее нельзя было создать или уничтожить). Но самой важной его особенностью было то, что она могла перетекать из горячих тел в холодные. Это был очень полезный способ думать о тепле.

Томпсон и Джоуль показали, что эта теория о калорийности неверна. Тепло — это не вещество, как предполагалось, а движение на молекулярном уровне (так называемая кинетическая теория ).5 \).

Поток тепла происходит постоянно от любого физического объекта к окружающим его объектам. Тепло постоянно течет от вашего тела к окружающему вас воздуху. Небольшое плавучее (или конвективное) движение воздуха будет продолжаться в комнате, потому что стены никогда не могут быть идеально изотермическими, как в теории. Единственная область, свободная от теплового потока, должна быть изотермической и полностью изолированной от любой другой системы, допускающей передачу тепла. Такую систему создать практически невозможно.1 \).

Методы теплопередачи

Heat Transfer — это передача тепловой энергии за счет градиента температуры. Далее описаны различные режимы теплопередачи:

Рисунок 2: Проводимость, конвекция и излучение происходят одновременно.

Проводимость

Закон Фурье : Жозеф Фурье (см. Рис. 3) опубликовал свою книгу «Аналитическая теория Шалера» в 1822 году. Рисунок 3: Жозеф Фурье — французский математик и физик

В этой книге он сформулировал полную теорию теплопроводности.Он заявил эмпирический закон, а именно. закон Фурье, который гласит, что тепловой поток (\ (q \), являющийся результатом теплопроводности, прямо пропорционален величине температурного градиента. Если мы назовем константу пропорциональности \ (k \), это означает

$$ q = -k \ frac {dT} {dx} \ tag {1} $$

Константа \ (k \) называется теплопроводностью с размерами \ (\ frac {W} {m * K} \) или \ (\ frac {J} {m * s * K} \).

Имейте в виду, что тепловой поток — это векторная величина! Уравнение (1) говорит нам, что если температура уменьшается с \ (x \), \ (q \) будет положительным i.е. он будет течь в положительном \ (x \) — направлении. Если \ (T \) увеличивается с \ (x \), \ (q \) будет отрицательным; он будет течь в отрицательном \ (x \) направлении. В любом случае \ (q \) будет течь от более высоких температур к более низким температурам, как уже упоминалось. Уравнение (1) представляет собой одномерную формулировку закона Фурье. Трехмерная эквивалентная форма:

$$ \ overrightarrow {q} = -k \ nabla T $$

, где \ (\ nabla \) указывает градиент.

В одномерных задачах теплопроводности нет проблемы с определением направления теплового потока.1 \).

Теплопроводность газов можно понять с помощью воображения молекул. Эти молекулы перемещаются в результате теплового движения из одного положения в другое, как показано на рисунке ниже:

Рисунок 4: Теплопроводность газа

Внутренняя энергия молекул передается посредством удара с другими молекулами. 6 \).Теплопроводность не зависит от давления и увеличивается корнем от температуры.

Эту теорию довольно сложно понять для других объектов, кроме металлов. А для жидкостей это еще сложнее, потому что не существует простой теории. В неметаллических компонентах тепло передается через колебаний решетки (Фонон). Теплопроводность , передаваемая фононами, также существует в металлах, но ее превосходит проводимость электронов.

Низкая теплопроводность изоляционных материалов, таких как полистирол или стекловата, основана на принципе низкой теплопроводности воздуха (или любого другого газа).В следующей таблице перечислены некоторые из часто используемых элементов / материалов и их теплопроводность:

0 0,0248 0 0,0248 0 0,07 Полистирол
Материал Теплопроводность \ (Вт / (мК) \)
Кислород 0,023
Пар 0,0248
Вода 0,5562
Стекло 0,76
Бетон 2. 1
Сталь высоколегированная 15
Сталь нелегированная 48-58
Железо 80,2
Медь чистая 401
Таблица 1: Теплопроводность различных материалов

Аналогичные определения

Теплопередача: Плотность теплового потока \ (\ propto \) grad T (теплопроводность)

Диффузия: Частичная плотность тока \ (\ propto \) grad x (Коэффициент диффузии)

Электропровод: Плотность тока \ (\ propto \) grad \ (U_ {el} \) (Электропроводность)

Радиация

Радиация описывает явление передачи энергии от одного тела к другому путем распространения независимо от среды.Все тела постоянно излучают энергию электромагнитным излучением. Интенсивность такого потока энергии зависит не только от температуры тела, но и от характеристик поверхности. 1 \).7 \).

Электромагнитное излучение можно рассматривать как поток фотонов, каждый из которых движется волнообразно, движется со скоростью света и несет энергию. Различные электромагнитные излучения классифицируются по энергии фотонов в них. Важно помнить, что если мы говорим об энергии фотона, поведение может быть либо волной, либо частицей, называемой светом « дуальность волна-частица ».

Каждый квант лучистой энергии имеет длину волны \ (\ lambda \) и частоту \ (\ nu \), связанную с ним.{-34} Js) \).

В таблице ниже показаны различные формы в диапазоне длин волн. Тепловое излучение от 0,1 до 1000 мкм.

03

Характеристика Длина волны
Гамма-лучи 0,3 100 \ (pm \)
Рентгеновские лучи 0,01-30 \ (нм \)
Ультрафиолетовый свет 3-400 \ (нм \)
Видимый свет 0,4-0,7 \ (мкм \)
Ближнее инфракрасное излучение 0. S \) одинаково для всех длин волн.2 \).

Конвекция

Рассмотрим ситуацию конвективного охлаждения. Холодный газ проходит мимо теплого тела, как показано на рисунке ниже:

Рисунок 6: Конвективное охлаждение нагретого тела происходит в результате теплообмена между двумя телами аналогично теплопроводности.

Жидкость образует тонкую замедленную область, называемую пограничным слоем, непосредственно прилегающую к телу. В этот слой передается тепло, который исчезает и смешивается с потоком. Мы называем этот процесс отвода тепла от тела движущейся жидкостью конвекцией .1 \).

Стационарная форма закона Ньютона охлаждения, определяющая свободную конвекцию, описывается следующей формулой:

$$ Q = h (T_ {body} — T_ \ infty) $$

, где \ (h \) — коэффициент теплопередачи . Этот коэффициент можно обозначить полосой \ (\ overline {h} \), которая указывает среднее значение по поверхности тела. \ (h \) без черты обозначает «локальные» значения коэффициента.

В зависимости от того, как инициируется движение жидкости, мы можем классифицировать конвекцию как естественную (свободную) или принудительную конвекцию. Естественная конвекция вызвана, например, эффектами плавучести (теплая жидкость поднимается, а холодная опускается из-за разницы в плотности). В другом случае принудительная конвекция заставляет жидкость перемещаться внешними средствами, такими как вентилятор, ветер, охлаждающая жидкость, насос, всасывающие устройства и т. Д.

Перемещение твердого компонента в жидкость также можно рассматривать как принудительную конвекцию. Естественная конвекция может создать заметную разницу температур в доме или квартире. Мы осознаем это, потому что одни части дома теплее других.3 \).