Ремонт
Плитка для фасада постройки 8-11-2012, 10:05

Плитка для фасада постройки

Владельцы недвижимости за городом часто задаются вопросом защиты и украшения различных строений от внешних негативных факторов. Сп...

90 138

Теплопроводность это кратко


Теплопроводность | это... Что такое Теплопроводность?

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где  — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью),  — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.[1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где  — полная мощность тепловых потерь,  — площадь сечения параллелепипеда,  — перепад температур граней,  — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем глубже вакуум, тем ближе к нулю). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где  — постоянная Больцмана,  — заряд электрона.

Коэффициент теплопроводности газов

Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой[2]

Где: i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, M — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из не радиоактивных газов - у ксенона).

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т.п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл [3], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:[4]

Если время релаксации пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Графен (4840±440) — (5300±480)
Алмаз 1001—2600
Графит 278,4—2435
Карбид кремния 490
Серебро 430
Медь 382—390
Оксид бериллия 370
Золото 320
Алюминий 202—236
Нитрид алюминия 200
Нитрид бора 180
Кремний 150
Латунь 97—111
Хром 93,7
Железо 92
Платина 70
Олово 67
Оксид цинка 54
Сталь 47
Кварц 8
Стекло 1-1,15
КПТ-8 0,7
Вода при нормальных условиях 0,6
Кирпич строительный 0,2—0,7
Силиконовое масло 0,16
Пенобетон 0,14—0,3
Древесина 0,15
Нефтяные масла 0,12
Свежий снег 0,10—0,15
Вата 0,055
Воздух (300 K, 100 кПа) 0,026
Вакуум (абсолютный) 0 (строго)

другие вещества

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Кальций 201
Бериллий 201
Вольфрам 173
Магний 156
Родий 150
Иридий 147
Молибден 138
Рутений 117
Хром 93,9
Осмий 87,6
Титан 21,9
Тефлон 0,25
Бумага 0,14
Полистирол 0,082
Шерсть 0,05
Минеральная вата 0,045
Пенополистирол 0,04
Стекловолокно 0,036
Пробковое дерево 0,035
Пеноизол 0,035
Каучук вспененный 0,03
Аргон 0,0177
Аэрогель 0,017
Ксенон 0,0057

На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы). Так же в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепла, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания

См. также

Ссылки

Теплопроводность | это... Что такое Теплопроводность?

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где  — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью),  — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.[1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где  — полная мощность тепловых потерь,  — площадь сечения параллелепипеда,  — перепад температур граней,  — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем глубже вакуум, тем ближе к нулю). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где  — постоянная Больцмана,  — заряд электрона.

Коэффициент теплопроводности газов

Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой[2]

Где: i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, M — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из не радиоактивных газов - у ксенона).

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т.п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл[3], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:[4]

Если время релаксации пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Графен (4840±440) — (5300±480)
Алмаз 1001—2600
Графит 278,4—2435
Карбид кремния 490
Серебро 430
Медь 382—390
Оксид бериллия 370
Золото 320
Алюминий 202—236
Нитрид алюминия 200
Нитрид бора 180
Кремний 150
Латунь 97—111
Хром 93,7
Железо 92
Платина 70
Олово 67
Оксид цинка 54
Сталь 47
Кварц 8
Стекло 1-1,15
КПТ-8 0,7
Вода при нормальных условиях 0,6
Кирпич строительный 0,2—0,7
Силиконовое масло 0,16
Пенобетон 0,14—0,3
Древесина 0,15
Нефтяные масла 0,12
Свежий снег 0,10—0,15
Вата 0,055
Воздух (300 K, 100 кПа) 0,026
Вакуум (абсолютный) 0 (строго)

другие вещества

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Кальций 201
Бериллий 201
Вольфрам 173
Магний 156
Родий 150
Иридий 147
Молибден 138
Рутений 117
Хром 93,9
Осмий 87,6
Титан 21,9
Тефлон 0,25
Бумага 0,14
Полистирол 0,082
Шерсть 0,05
Минеральная вата 0,045
Пенополистирол 0,04
Стекловолокно 0,036
Пробковое дерево 0,035
Пеноизол 0,035
Каучук вспененный 0,03
Аргон 0,0177
Аэрогель 0,017
Ксенон 0,0057

На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы). Так же в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепла, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания

См. также

Ссылки

Теплопроводность - это... Что такое Теплопроводность?

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где  — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью),  — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.[1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где  — полная мощность тепловых потерь,  — площадь сечения параллелепипеда,  — перепад температур граней,  — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем глубже вакуум, тем ближе к нулю). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где  — постоянная Больцмана,  — заряд электрона.

Коэффициент теплопроводности газов

Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой[2]

Где: i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, M — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из не радиоактивных газов - у ксенона).

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т.п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл[3], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:[4]

Если время релаксации пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Графен (4840±440) — (5300±480)
Алмаз 1001—2600
Графит 278,4—2435
Карбид кремния 490
Серебро 430
Медь 382—390
Оксид бериллия 370
Золото 320
Алюминий 202—236
Нитрид алюминия 200
Нитрид бора 180
Кремний 150
Латунь 97—111
Хром 93,7
Железо 92
Платина 70
Олово 67
Оксид цинка 54
Сталь 47
Кварц 8
Стекло 1-1,15
КПТ-8 0,7
Вода при нормальных условиях 0,6
Кирпич строительный 0,2—0,7
Силиконовое масло 0,16
Пенобетон 0,14—0,3
Древесина 0,15
Нефтяные масла 0,12
Свежий снег 0,10—0,15
Вата 0,055
Воздух (300 K, 100 кПа) 0,026
Вакуум (абсолютный) 0 (строго)

другие вещества

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Кальций 201
Бериллий 201
Вольфрам 173
Магний 156
Родий 150
Иридий 147
Молибден 138
Рутений 117
Хром 93,9
Осмий 87,6
Титан 21,9
Тефлон 0,25
Бумага 0,14
Полистирол 0,082
Шерсть 0,05
Минеральная вата 0,045
Пенополистирол 0,04
Стекловолокно 0,036
Пробковое дерево 0,035
Пеноизол 0,035
Каучук вспененный 0,03
Аргон 0,0177
Аэрогель 0,017
Ксенон 0,0057

На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы). Так же в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепла, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания

См. также

Ссылки

Теплопроводность | это... Что такое Теплопроводность?

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где  — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью),  — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.[1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где  — полная мощность тепловых потерь,  — площадь сечения параллелепипеда,  — перепад температур граней,  — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем глубже вакуум, тем ближе к нулю). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где  — постоянная Больцмана,  — заряд электрона.

Коэффициент теплопроводности газов

Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой[2]

Где: i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, M — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из не радиоактивных газов - у ксенона).

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т.п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл[3], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:[4]

Если время релаксации пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Графен (4840±440) — (5300±480)
Алмаз 1001—2600
Графит 278,4—2435
Карбид кремния 490
Серебро 430
Медь 382—390
Оксид бериллия 370
Золото 320
Алюминий 202—236
Нитрид алюминия 200
Нитрид бора 180
Кремний 150
Латунь 97—111
Хром 93,7
Железо 92
Платина 70
Олово 67
Оксид цинка 54
Сталь 47
Кварц 8
Стекло 1-1,15
КПТ-8 0,7
Вода при нормальных условиях 0,6
Кирпич строительный 0,2—0,7
Силиконовое масло 0,16
Пенобетон 0,14—0,3
Древесина 0,15
Нефтяные масла 0,12
Свежий снег 0,10—0,15
Вата 0,055
Воздух (300 K, 100 кПа) 0,026
Вакуум (абсолютный) 0 (строго)

другие вещества

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Кальций 201
Бериллий 201
Вольфрам 173
Магний 156
Родий 150
Иридий 147
Молибден 138
Рутений 117
Хром 93,9
Осмий 87,6
Титан 21,9
Тефлон 0,25
Бумага 0,14
Полистирол 0,082
Шерсть 0,05
Минеральная вата 0,045
Пенополистирол 0,04
Стекловолокно 0,036
Пробковое дерево 0,035
Пеноизол 0,035
Каучук вспененный 0,03
Аргон 0,0177
Аэрогель 0,017
Ксенон 0,0057

На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы). Так же в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепла, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания

См. также

Ссылки

Теплообмен

Теплообмен — это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
Теплообмен всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.
Когда температуры тел выравниваются, теплообмен прекращается.
Теплообмен может осуществляться тремя способами:

  1. теплопроводностью
  2. конвекцией
  3. излучением

Теплопроводность

Теплопроводность — явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте.
Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.
При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим. Следовательно, внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку.
Нагревание кастрюли на электрической плитке происходит через теплопроводность.
Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.
Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью.
Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец, останется холодным. Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность.
Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.
Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.
Теплопроводность у различных веществ различна.
Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.
Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки из пластмассы. Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют от охлаждения.

Конвекция

Конвекция — это процесс теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.
Пример явления конвекции: небольшая бумажная вертушка, поставленная над пламенем свечи или электрической лампочкой, под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться. Это явление можно объяснить таким образом. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает», поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух.
При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.
Различают два вида конвекции:

  • естественная (или свободная)
Возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется.
Наблюдается при перемешивании жидкости мешалкой, ложкой, насосом и т. д.
Для того, чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу.
Конвекция в твердых телах происходить не может.

Излучение

Излучение — электромагнитное излучение, испускаемое за счет внутренней энергии веществом, находящимся при определенной температуре.
Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно черного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.
Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.
Передача энергии излучением отличается от других видов теплопередачи: она может осуществляться в полном вакууме.
Излучают энергию все тела: и сильно нагретые, и слабо, например тело человека, печь, электрическая лампочка и др. Но чем выше температура тела, тем больше энергии передает оно путем излучения. При этом энергия частично поглощается этими телами, а частично отражается. При поглощении энергии тела нагреваются по-разному, в зависимости от состояния поверхности.
Тела с темной поверхностью лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность. В то же время тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой поверхностью. Например, в светлом чайнике горячая вода дольше сохраняет высокую температуру, чем в темном.


Другие заметки по физике

Физика 8 класс. Теплопередача. Виды теплопередачи. Теплопроводность :: Класс!ная физика


Физика 8 класс. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

(или теплообмен)

- один из способов изменения внутренней энергии тела (или системы тел), при этом внутренняя энергия одного тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы.

Существует 3 вида теплопередачи:

Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними.
Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому.

Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене.
Это является частным случаем закона сохранения энергии.

ИНТЕРЕСНО

Куропатки, утки и другие птицы зимой не мерзнут потому, что температура лап у них может отличаться от температуры тела более чем на 30 градусов.
Низкая температура лап сильно понижает теплоотдачу. Таковы защитные силы организма!
|

- перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счет теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т.п.), который приводит к выравниванию температуры тела.
Не сопровождается переносом вещества!

Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей и газов.
Теплопроводность различных веществ разная.
Металлы обладают самой высокой теплопроводностью,

причем у разных металлов теплопроводность отличается.

Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости.

При нагревании верхнего конца закрытой пальцем пробирки с воздухом внутри можно не бояться обжечь палец, т.к. теплопроводность газов очень низкая.
Интересно, что можно было бы поднести руку почти вплотную к пламени, например, газовой горелки (температура больше 1000 градусов) и не обжечь ее, если бы …

А что если бы?

Газ, как правило, очень плохой проводник тепла, поэтому достаточно было бы лишь небольшой прослойки воздуха между рукой и пламенем. Но!
Но существует такое явление, как конвекция в газах, поэтому вблизи пламени руку сильно жжет.

Устали? - Отдыхаем!

Урок 02. теплопроводность. конвекция. излучение - Физика - 8 класс

Конспект объясняющего модуля

Цели урока:

– познакомить с тремя способами теплопередачи, сформировать представление о механизмах и особенностях передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– научить наблюдать, описывать и объяснять физические явления на основе представлений об изменении внутренней энергии при теплопередаче.

Планируемые результаты обучения учащегося:

– даёт определения теплопроводности, конвекции и излучения, приводит примеры передачи энергии перечисленными способами;

– демонстрирует знание механизмов и особенностей передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– сравнивает значения теплопроводности различных веществ;

– приводит примеры и объясняет физические явления на основе полученных знаний о различных способах теплопередачи.

В окружающем нас мире происходят различные физические явления, некоторые из них связаны с изменением внутренней энергии тел.

Внутреннюю энергию можно изменить за счет совершения механической работы и теплопередачи.

Рассмотрим способ изменения внутренней энергии тела путем теплопередачи. Введем определение. Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

У теплопередачи есть три разновидности: теплопроводность, конвекция, излучение. Каждый вид теплопередачи имеет свои особенности, присущие только ему. Рассмотрим первый вид- теплопроводность.

Теплопроводность – это явление, при котором энергия передаётся от одной части тела к другой посредством движения частиц или при непосредственном контакте двух тел.

Разные тела обладают разной теплопроводностью, так как молекулярное строение и скорость движения молекул в разных веществах разная.

У металлов самая высокая (хорошая) теплопроводность, у жидкостей меньше, а у газов самая маленькая ( плохая) теплопроводность.

Важно отметить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества и если нет частиц, то нет теплопроводности. Следующий вид теплопередачи- конвекция.

Конвекция – это явление переноса энергии слоями жидкостей или газов.

Конвекция , что следует из определения, может быть только при наличии вещества, а конкретно - жидкости или газа, если же вещества нет, то и не имеет смысла говорить о явлении конвекции. Конвекцией, например, объясняются бризы - ночные и дневные ветры, возникающие на берегах морей и больших озер.

В летние дни суша прогревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой. При этом воздух над сушей расширяется, после чего его давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем. В результате холодный воздух понизу с моря (где давление больше) перемещается к берегу (где давление меньше) -дует ветер. Это и есть дневной (или морской) бриз.

Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Теперь более высокое давление оказывается над сушей, и потому воздух начинает перемещаться от берега к морю. Это ночной (или береговой) бриз.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Естественная конвекция происходит сама по себе без внешнего воздействия.

В вынужденной перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Рассмотрим еще один вид теплопередачи- излучение, который может осуществляться в вакууме.

Под излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн.

У излучения есть свои особенности- темные тела быстрее поглощают и излучают энергию, у светлых поглощение и испускание энергии происходит гораздо медленнее.

Кроме того, все нагретые тела, по сравнению с температурой окружающего пространства, испускают энергию. Чем сильнее нагрето тело, тем больше энергии оно испускает.

Это можно увидеть с помощью термоскопа.

Значения коэффициента лямбда - коэффициент теплопроводности строительных материалов

ЗНАЧЕНИЕ ЛЯМБДА [λ]

Теплопроводность - это информация о потоке энергии, протекающем через единицу поверхности слоя материала толщиной 1м, при разности температур по обе стороны этого слоя 1К (1°С). Коэффициент теплопроводности материала λ [Вт/(м•К)] является характеристическим значением данного материала. Это зависит от его химического состава, пористости, а также от влажности.

Важно:

Чем ниже значение λ, тем лучше теплоизоляционные свойства.

таблица коэффициента λ для материалов (условия средней влажности)

Битум

λ [Вт/(м·К)]

Битум нефтяной

0,17

Асфальтовая мастика

0,75

Асфальтобетон

1,00

Битумный войлок

0,18

Бетон

λ [Вт/(м·К)]

Бетон из простого каменного заполнителя

плотность 2400 кг/м3

1,70

плотность 2200 кг/м3

1,30

плотность 1900 кг/м3

1,00

Бетон на известковом заполнителе

плотность 1600 кг/м3

0,72

плотность 1400 кг/м3

0,60

плотность 1200 кг/м3

0,50

Тощий бетон

1,05

Цементная стяжка

1,00

Железобетон напр.потолок

1,70

Древесина и древесные материалы

λ [Вт/(м·К)]

Сосна и ель

поперек волокон

0,16

вдоль волокон

0,30

Бук и дуб

поперек волокон

0,22

вдоль волокон

0,40

Фанера

0,16

Пористая древесноволокнистая плита

0,06

Твердая фибровая плита

0,18

Опилки древесные, рассыпные

0,09

Щепа древесная, прессованная

0,09

Рассыпная древесная щепа

0,07

Гипс и изделия из гипса

λ [Вт/(м·К)]

Газогипс

0,19

Гипсокартон

0,23

Гипсовая стяжка, чистая

1,00

Гипсовая стяжка с песком

1,20

Гипсовые плиты и блоки

0,35

Природные камни

λ [Вт/(м·К)]

Мрамор, гранит

3,50

Песчаник

2,20

Известняк пористый

0,92

Известняк компактный

1,15

Стеновой щебень вкл.минометы 35% 9000 5

2,50

Материалы конструкции:

λ [Вт/(м·К)]

Стена из ячеистого бетона с тонкой противопожарной защитой (500)

0,17

Кладка бетонная ячеистаядля тонкой крышки (600)

0,21

Стена из ячеистого бетона с тонкой противопожарной защитой (700)

0,25

Стена из ячеистого бетона с тонкой противопожарной защитой (800)

0,29

Композитная бетонная стена для обшивки ce-wap (500)

0,25

Кладка бетонная ячеистаяпо приглашению ce-wap (600)

0,3

Композитная бетонная стена для ce-wap board (700)

0,35

Композитная бетонная стена для ce-wap board (800)

0,38

Стенка из керамического кирпича, отверстие

0,62

Стена из полнотелого керамического кирпича

0,77

Полая кирпичная стена

0,64

Кирпич клинкерный стеновой

1,05

Кирпичная стена в клетку

0,56

Полнотелая кирпичная стена

0,77

Пустотелый кирпич из силикатного кирпича

0,80

Полнотелая кирпичная стена из силикатного кирпича

0,90

Теплоизоляционные материалы:

λ [Вт/(м·К)]

Пенополистирол

0,031-0,045

Минеральная вата

0,033-0,045

Доски из вспененного пробкового дерева

0,045

Асфальтовые пробковые плиты

0,070

Соломенные доски

0,080

Тростниковые пластины

0,070

Цементно-стружечные плиты

0,15

Полиуретан (PUR/PIR)

0,023-0,029

Воздух (негазированный)

0,02

Белое пеностекло

0,12

Черное пеностекло

0,07

Экранирующие материалы

λ [Вт/(м·К)]

Цементная штукатурка

1

Известковая штукатурка

0,70

Цементно-известковая штукатурка

0,82

Штукатурка тонкослойная

0,70

Прочее

λ [Вт/(м·К)]

Алюминий

200

Цинк

110

Изоляционный войлок

0,060

Глина

0,85

Песчаная глина

0,70

Земля

0,90

Медь

370

Битумный войлок

0,18

Бумага

0,25

Средний песок

0,40

Облицовочная керамическая плитка, терракота

1,05

Картон

0,14

Конструкционная сталь

58

ACERMANA потолок 15см

0,9

ACERMANA потолок 18см

1

ACERMANA потолок 22см

1,14

Оконное стекло

0,80

Органическое стекло

0,19

Чугун

50

Печной шлак

0,28

Гравий

0,90

Напольное покрытие из ПВХ

0,20

.

ТЕМА

ТЕМА: Теплопередача, Cie проводимость PLN , теплообменник

Закон Фурье и тепловой насос

Целью доклада является знакомство с классификацией, свойствами, идентификацией и возможностями передачи: теплоты, проводимости, теплообменника, закона Фурье и теплового насоса.Краткие характеристики обмена: теплота, проводимость, теплообменник, закон Фурье и тепловой насос.

Теплообмен (тепло)

Термический (теплообмен) - один из способов (другой - работа) обмена энергией, происходящего в термодинамических процессах между термодинамическими системами.

Эффект теплообмена обычно (но не всегда) заключается в изменении температуры тел - тело с более высокой температурой отдает энергию телу с более низкой температурой, что приводит к достижению равновесия при достижении телами одинаковой температуры .

Единицей тепла в СИ является джоуль (ранее единицей тепла была калория).

Теплопередача происходит одним из трех способов:

1.Теплопроводность – это передача энергии за счет хаотического движения молекул и их столкновений.

2. конвекция (теплообмен) имеет место при передаче тепла в результате движения тела или его фрагментов: естественного, вынужденного.

3.Тепловое излучение — это передача энергии электромагнитным излучением, испускаемым в результате теплового движения молекул. Теплообмен излучением не требует наличия среды между телами, между которыми происходит теплообмен, т. е. может происходить через вакуум.

Эти методы могут выполняться одновременно, включая, помимо прочего:

а) теплообмен (теплообмен) представляет собой сочетание теплопроводности и конвекции (подъема).Это модель, принятая для изучения низкотемпературных явлений, в которых излучение не имеет значения. Теплопередача происходит на границе твердое тело-жидкость.

б) теплообмен – модель, аналогичная теплообмену, отличающаяся тем, что переносящая жидкость находится по обе стороны от твердого тела.

в) теплообмен и излучение.

г) теплообмен и излучение.

1.Теплопроводность - процесс теплообмена между телами разной температуры, находящимися в непосредственном контакте друг с другом. Он заключается в передаче кинетической энергии хаотического движения молекул в результате их столкновений. Процесс приводит к выравниванию температур между телами.

Теплопроводность — это не передача энергии в результате упорядоченного (макроскопического) движения частиц.

Тепло течет только тогда, когда есть разница температур, двигаясь от более высокой к более низкой температуре.С хорошим приближением для большинства веществ количество энергии, передаваемой на единицу площади в единицу времени, пропорционально разнице температур, как описывается дифференциальным уравнением Фурье:


Эта формула для однородной теплопроводности через тонкую стенку, перпендикулярную ее поверхности в направлении x, принимает вид:


Q - скорость теплового потока (количество теплоты, обмениваемой в единицу времени)

λ - коэффициент теплопроводности

А - площадь теплообмена


Для стационарного теплового потока через плоскую стенку после интегрирования уравнение Фурье принимает вид:

∆T - разница температур по обеим сторонам теплопровода

d - толщина стенки теплопровода

Для стационарного теплового потока через цилиндрическую стенку трубы она принимает вид:


d2, d1 - диаметр со стороны более холодной и более теплой среды соответственно

Теплопроводность является одним из трех видов потока тепловой энергии.Остальные:

б) тепловое излучение

2. Конвекция - процесс переноса тепла в результате макроскопического движения вещества в газе или жидкости, например в воздухе, воде. Иногда под конвекцией понимают и само движение вещества, связанное с разностью температур, что приводит к теплопередаче. Это движение точнее называется конвекционным током.

Конвекция является одним из нескольких механизмов переноса тепловой энергии (теплообмена), т.е.передача путем молекулярной диффузии, турбулентная диффузия, адвекция (перенос, конвекция) тепла. Конвекция является эффективным способом передачи тепла, но в то же время сильно зависит от веществ и условий, в которых она происходит. Конвекция в атмосфере и воде имеет большое значение в формировании климата и погоды на Земле.

а) Свободная (естественная) конвекция - движение жидкости или газа обусловлено разностью плотности вещества в гравитационном поле.

б) Принудительная конвекция - движение жидкости или газа вызывается работой вентиляционных устройств, насосов и т.п.

Количество тепла, передаваемого конвекцией, зависит от скорости движения жидкости, поэтому для увеличения теплоотдачи в компьютерах, автомобильных радиаторах и т. п. применяют вентиляторы, увеличивающие скорость воздушного потока.

Каждая конвекция обусловлена ​​существованием конвекционного тока. При естественной конвекции этот поток вызван разницей в плотности между участками жидкости с разной температурой.В установившемся режиме конвекционные потоки образуют замкнутые контуры — конвекционные ячейки. Конвекционная ячейка имеет определенные минимальные размеры при заданных условиях (разность температур, вязкость жидкости). Если объем, содержащий жидкость, меньше минимального размера конвекционной ячейки, то конвекционный поток не генерируется и явление конвекции не возникает. Этот эффект имеет решающее значение в конструкции изоляционных материалов с заполненными воздухом пространствами.

Примеры конвективных движений:

а) горячие газы, поднимающиеся над пламенем

б) срежога - колебание воздуха, создающее впечатление тумана в жаркий и знойный день (напр.по горячему асфальту)

в) плавное движение воды при нагревании (видимое в сосуде в виде движущегося мелкодисперсного «тумана»).

Конвекционные течения в атмосфере вызывают образование некоторых типов облаков (главным образом кучевых и кучево-дождевых облаков).

3. Тепловое (тепловое) излучение – излучение, испускаемое телом, имеющим температуру выше абсолютного нуля. Это излучение представляет собой электромагнитную волну с определенным частотным спектром.Примером теплового излучения является инфракрасное излучение, испускаемое всеми телами в нашем окружении.

Излучение большинства тел, за исключением разреженных газов и красителей, сходно между собой, имея много общих черт. Физики ввели понятие абсолютно черного тела, излучение которого при данной температуре является наибольшим из всех тел.

Фоновое излучение также характеризуется спектром, подобным тепловому излучению.

Тепловое излучение является одним из поражающих факторов ядерного взрыва. Он вызывает пожары в зданиях, лесах и т. д. Воздействуя на людей, вызывает ожоги и вызывает временную или постоянную слепоту.

Теплопроводность, или коэффициент теплопроводности, определяет способность вещества проводить тепло. При тех же условиях через вещество с большим коэффициентом теплопроводности пройдет больше тепла.

Для прямоугольного тела (например,теплопроводный стержень) в стационарных условиях количество передаваемого тепла зависит от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи:



90 132 90 133 90 134

Единица теплопроводности в системе СИ - Дж/(м·с·К) = Вт·м-1·К-1 (ватт на метр-Кельвин).

k - коэффициент теплопроводности,

ΔQ – количество теплоты, протекающее через тело,

L - длина корпуса (стержня),

S - площадь поперечного сечения корпуса (стержня),

ΔT – перепад температур в направлении теплопроводности.

Теплопроводность – это характерная величина вещества в данном агрегатном состоянии и его фазе. Для неоднородных веществ она зависит от их структуры, пористости и т. д. Для небольших диапазонов температур в технике принято, что теплопроводность не зависит от температуры. На самом деле теплопроводность зависит от температуры. Вещества, которые лучше всего проводят тепло, - это металлы, наименее вероятно - газы.

Эта формула верна для теплообмена, происходящего только путем теплопроводности, когда нет ни теплового излучения, ни конвекции, которая не пропорциональна разности температур, а также зависит от других физических параметров тел.В технике, особенно в строительстве, эта модель принята для тепловых перегородок в зданиях, где, кроме проводимости, на их границе имеют место конвекция и излучение.

Теплообменник (тепловой насос)

Теплообменник — устройство, служащее для обмена тепловой энергией между двумя ее носителями, т. е. веществами, находящимися в жидком или газообразном состоянии, без необходимости их смешивания.

Теплообменники могут быть сконструированы по-разному, но обычно представляют собой длинную трубу из материала, который является хорошим проводником тепла.Для увеличения поверхности теплообмена теплообменник может быть оснащен оребрением.

Если целью теплообменника является охлаждение рабочей жидкости, он называется охладителем. Если подогрев рабочего тела - подогреватель.

а) по конструкции: «трубка в трубке», кожухотрубная, «полевая трубка», теплотрубная, пластинчатая, спиральная, пластинчатая, емкостная, другая;

б) по типу среды: жидкость-жидкость, жидкость-газ, жидкость-твердое, газ-газ и другие;

в) за счет организации течения: прямоточное, противоточное, перекрестное;

г) за счет суммы коэффициентов теплопередачи;

д) по наличию смешения: со смешением, без смешения, со смешением некоторых факторов;

е) по роду деятельности: непрерывная работа, периодическая работа.


Схема противоточного теплообменника «труба в трубе».


Температурная диаграмма противоточного теплообменника


Схема прямоточного теплообменника типа «труба в трубе»


Температурная диаграмма прямоточного теплообменника

Закон Фурье гласит, что плотность проводимого теплового потока прямо пропорциональна градиенту температуры




q - интенсивность теплового потока,


λ - коэффициент теплопроводности, или теплопроводность,



- производная от температуры в направлении, перпендикулярном изотермической поверхности

Тепловой насос — это устройство, которое перемещает тепло из области с более низкой температурой в область с более высокой температурой.Этот процесс идет против естественного направления теплового потока и происходит за счет внешнего подвода механической энергии (в компрессорных тепловых насосах) или тепловой энергии (в абсорбционных насосах).

Тепловые насосы чаще всего используются в:

а) бытовые (холодильники, морозильники)

б) пищевая промышленность (холодильные камеры, морозильные камеры, фабрики по производству льда)

в) кондиционирование воздуха в помещении (охлаждение помещения)

д) отопление помещений теплом, отбираемым из окружающей среды (из земли, водоемов или воздуха)

В холодильниках и морозильных камерах тепло «выкачивается» из хранимых продуктов (что снижает их температуру) и передается в помещение с холодильником или морозильной камерой.Тепловой насос, используемый для обогрева помещений, «выкачивает» тепло из низкотемпературной среды (из земли или воздуха вне здания) и, повышая температуру рабочего тела, отдает его обратно в отапливаемое помещение.


Схема простого компрессорного теплового насоса 1) конденсатор, 2) дроссельный клапан (или капилляр), 3) испаритель, 4) компрессор.

Название «тепловой насос» используется по аналогии с названием известного «гидронасоса», перекачивающего жидкость (чаще всего воду) из нижнего бака в верхний бак.И «гидравлический насос», и «тепловой насос» требуют внешней энергии. Когда тепло течет в естественном направлении (от более высокой температуры к более низкой температуре), тепловой поток может быть использован для приведения в действие тепловой машины, подобно тому как поток воды, текущий самотеком сверху вниз, приводит в движение гидравлический двигатель (водяную турбину). ). Для того чтобы «заставить» тепло течь в обратном направлении (от более низкой температуры к более высокой), к приводу должна подаваться энергия извне, аналогично перекачиванию воды из нижнего бака в верхний.При соответствующей конструкции «тепловой насос» и «тепловой двигатель» могут быть одним устройством, так же как гидравлический насос и гидравлический двигатель (например, турбина Каплана) в гидроаккумулирующей станции могут быть одним устройством.

Компрессорные тепловые насосы реализуют термодинамический цикл (цикл Линде), который является обратным циклу теплового двигателя. Теплота собирается термодинамическим рабочим телом (фреон, аммиак, сжатый углекислый газ) в испарителе (нижнем источнике тепла), где фактор испаряется и поступает в компрессор, где внутренняя энергия среды (а значит, и температура) увеличивается, а затем в конденсаторе отдает тепло (верхний источник тепла), конденсируется и возвращается обратно в испаритель через дроссельный клапан или капиллярную трубку.

Тепловые насосы используют низкотемпературное (малоэнергетическое) тепло (на практике 0°С - 60°С), трудное для другого практического использования.

Для характеристики тепловых насосов используется не типичное понятие КПД, а коэффициент полезного действия теплового насоса, т.н. КПД, который равен отношению получаемого верхнего источника тепла к подводимой работе (в случае компрессорной системы). На практике этот коэффициент может принимать значения примерно от 3 до нескольких десятков, что означает большую экономию электроэнергии по сравнению с обычным электронагревателем (у которого отношение теплоты к электроэнергии близко к единице).

Тепловой КПД теплового насоса сильно зависит от разницы температур.

При использовании насоса для отопления предполагается, что источник тепловой энергии является бесплатным, поэтому КПД определяется как отношение полной энергии на конденсаторе к энергии, отбираемой из электрической сети.


Es, Ee - энергия, переданная в конденсаторе и отданная электроэнергия,

Ts, Tp - температура конденсатора и испарителя (выраженная по абсолютной шкале),

ηc - КПД цикла Карно

Температура конденсатора от нескольких до нескольких градусов выше температуры отапливаемого помещения, а температура испарителя на несколько градусов ниже температуры источника тепла.

Эта формула показывает, что тепловые насосы имеют высокий КПД при небольшой разнице температур и быстро теряют ее при увеличении разницы.

Равенство в приведенной выше формуле может быть достигнуто только в превосходном реверсивном тепловом насосе. Реальные устройства менее эффективны, в основном из-за двух эффектов:

а) необратимость процессов теплообмена в испарителе и конденсаторе (обратимые процессы должны были бы идти бесконечно долго, поэтому они были бы практически бесполезны),

б) потери энергии (трение) в компрессоре и сопротивление потоку охлаждающей среды.

Компрессорные тепловые насосы серийного производства обычно достигают 50-60% эффективности идеального насоса. Для стандартных рабочих условий (температура испарителя 0°C = 273 K, температура конденсатора 50°C = 323 K) это дает коэффициент полезного действия насоса около 3,5, что означает, что более 70% подаваемого теплового насоса поступает из рассола. а остальное от электросети.

Кроме того, когда испаритель поглощает тепло из окружающего воздуха, происходит скачок эффективности при температуре воздуха ниже 0°С.Это связано с тем, что испаритель замерзает, и насос необходимо периодически переворачивать для разморозки.


Поисковик

Аналогичные подстраницы:
Том 14 Базовые знания о резистентности 1
ТЕМА 9 Гормоны и иммунитет
Тема IV 2 2
Тема 1 Организация противопожарной защиты
Тема II ООН
ТЕМА 9 Гормоны и резистентность
Тема 6 Организация обучения в ТСО
Тема 3 Политика конкуренции 2 (ГОТОВО!)
Bernacik, Kubiś gr I, тема 9
Тема II 1 2
Тема 3 Торговые теории, часть 2
JuskowiakJakub Тема 4
29 тема (1)
Защита воздуха 2 [P] MagdalenaG ТЕМА
6 ПОХУДЕНИЕ И НАШЕ ТЕЛО, Мифы и факты о похудении
Имельда Хлодна Несколько замечаний о роли риторики в гуманитарном образовании
информация о финансовом контроле и внутреннем аудите
банковская тема 4 слайда
факты о том, как похудеть
Основная информация о правила присоединения к ветропаркам

еще похожие страницы

.

Тепловые трубки - часть 2 |

Сегодня продолжение статьи о тепловых трубках. В первой части я описал, что такое тепловые трубки и какие виды мы различаем. Подробнее об этом можно узнать здесь. Вторая часть впереди.

Краткая история

Идея тепловых трубок родилась в Р.С. Гоглера из General Motors, которая подала заявку на патент в 1942 году. 6 июня 1944 года был опубликован первый патент на использование тепловых трубок в холодильных системах.Однако поначалу этому устройству уделялось мало внимания. Только в 1962 году было предложено внедрить новую технологию для космических приложений. Джордж Гровер вместе со своими коллегами из Лос-Аламосских научных лабораторий опубликовал в 1964 году исследование, касающееся использования ядерной энергии для питания космических кораблей и эффективных систем охлаждения в космической технике, где необходимо равномерно и быстро транспортировать тепло. С тех пор тепловые трубки быстро разрабатываются и широко используются, в том числе, для охлаждения электронных устройств, а также во многих других отраслях промышленности.

Работа тепловой трубы

Работа тепловой трубы основана на следующих физических принципах:

  • При определенном давлении жидкость испаряется или конденсирует пары при определенной температуре, называемой температурой насыщения. Отсюда следует, что установление давления внутри тепловой трубки позволяет установить температуру, при которой происходит фазовый переход.
  • При определенном давлении и температуре количество теплоты, поглощаемой единицей массы испаряемой жидкости, равно количеству теплоты, поглощаемой при конденсации пара.
  • Капиллярное давление, развивающееся в фитиле, перемещает жидкость в фитиле до
    в гравитационном поле, что обусловлено капиллярным эффектом.
  • Жидкость в канале течет в сторону более низкого давления.

Изначально фитиль тепловой трубки насыщен жидкостью, а часть ядра заполнена паром. Когда конец испарителя в тепловой трубке соприкасается с горячей поверхностью или помещается в горячую среду, тепло передается внутри тепловой трубки.Насыщаясь, жидкость на кончике испарителя испаряется в результате теплообмена, что вызывает увеличение давления пара. Явление перепада давления направляет пар через сердцевину трубы от испарителя к секции конденсатора.

Конец конденсатора с тепловой трубкой находится в более прохладной среде, поэтому его поверхность немного холоднее. Пар, соприкасающийся с этой поверхностью, конденсируется, выделяя теплоту парообразования, которая выделяется в окружающую среду. Хладагент возвращается в испаритель с тепловыми трубками через фитиль под действием капиллярных сил, завершая цикл.В результате тепло поглощается на одном конце тепловой трубки и рассеивается на другом конце, а жидкость внутри служит транспортной средой для передачи тепла.

Процессы кипения и конденсации связаны с очень высокими коэффициентами теплопроводности, поэтому тепловая труба является очень эффективным устройством для передачи тепла. Благодаря одновременному протеканию испарения в сочетании с конвекцией способность к приему тепла и эффективность теплопереноса в описываемых трубах намного больше, чем теплопроводность даже в лучших теплопроводниках.

Тепловые трубки имеют эффективную теплопроводность в несколько сотен раз большую, чем у меди или серебра. Это означает, что замена медных стержней между двумя средами с разными температурами на тепловую трубку одинакового размера может увеличить скорость теплообмена между этими двумя средами в несколько сотен раз. Простая тепловая труба с водой в качестве рабочей жидкости имеет эффективную теплопроводность около 100 000 по сравнению с примерно 400 для меди. Тепловая трубка нередко имеет эффективную теплопроводность 400 000, что в 1000 раз больше, чем у меди.

Горизонтальная цилиндрическая тепловая трубка длиной 15 см и диаметром 0,6 см с водой внутри может передавать 300 Вт тепла. Таким образом, тепловые трубки имеют преимущество в некоторых критических приложениях, несмотря на их высокую стоимость.

Компоненты тепловых трубок

Фитиль капиллярной нагревательной трубки позволяет жидкости возвращаться в испаритель. Таким образом, структура фитиля оказывает сильное влияние на характеристики нагревательной трубки, а проектирование и изготовление фитиля является наиболее сложным этапом производственного процесса.

Фитиль часто изготавливают из пористой керамики или из плетеной сетки из проволоки из нержавеющей стали. Они также могут быть выполнены вместе с трубой путем выдавливания осевых канавок по ее внутренней поверхности, хотя этот способ достаточно сложен и создает трудности изготовления.

Конструкция фитиля зависит от его конструкции. Фитиль, применяемый в тепловых трубах, можно разделить на два класса: с однородной структурой и составной структурой, т.е. изготовленными из двух и более материалов.Свойства фитиля можно изменять, изменяя размер и количество пор на единицу объема. Движение жидкости в фитиле зависит от динамического баланса между двумя противоположными эффектами. Первое — это капиллярное давление, вызывающее всасывание жидкости, а второе — эффект внутреннего сопротивления потоку из-за трения между поверхностью сетки и жидкостью. Небольшой размер пор увеличивает капиллярность; капиллярное давление обратно пропорционально эффективному капиллярному радиусу сетки.Однако уменьшение размера пор и, следовательно, радиуса капилляра увеличивает силу трения, противоположную движению. Следовательно, размер ядра сетки следует уменьшать до тех пор, пока увеличение капиллярных сил больше, чем увеличение сил трения.

Следует отметить, что оптимальный размер пор различен для разных жидкостей и для разных положений тепловой трубки. Неправильно сконструированный фитиль приводит к недостаточному притоку жидкости и, в крайних случаях, к повреждению тепловой трубки.

Капиллярное действие позволяет трубке работать в любом положении в гравитационном поле. Однако лучше всего это работает, когда эти действия и гравитационные силы ориентированы в одном направлении. Хуже всего, когда две силы действуют в противоположных направлениях. Однако гравитация не влияет на капиллярное действие, когда тепловая трубка находится в горизонтальном положении, так как в этом случае капиллярные силы не должны противодействовать силе тяжести.

Большинство тепловых трубок имеют цилиндрическую форму.Однако они могут быть изготовлены
различных форм, включая изгибы под углом 90 градусов, S-образные изгибы или спирали
(рис. 5).

Тепловые трубки также могут быть выполнены в виде плоского слоя толщиной около 0,3 см. Плоские тепловые трубки хорошо подходят для высокой мощности охлаждения. В этом случае плоские тепловые трубки крепятся непосредственно к задней поверхности печатной платы (печатной платы) и поглощают, а затем передают тепло на край.Охлаждающие ребра обычно прикрепляются к концу конденсатора тепловой трубки для повышения ее эффективности.

Очень важной информацией о свойствах нагревательных трубок является их ухудшение с течением времени. Некоторые тепловые трубы выходят из строя уже через несколько месяцев после ввода в эксплуатацию. Основной причиной деградации является падение давления паров. Другой причиной деградации может быть загрязнение фитиля перед сборкой. Чтобы фитиль надежно функционировал долгое время, очень важна его чистота.Прежде чем тепловые трубы будут введены в эксплуатацию, они проходят всестороннее тестирование и контроль качества.

Для правильной работы трубки очень важно, чтобы материалы корпуса, фитиля и жидкости были совместимы по конструкции. Если они не подобраны должным образом, реакция между несовместимыми материалами приведет к образованию несконденсированных газов, которые снизят эффективность нагревательной трубки. Например, в результате реакции между нержавеющей сталью и водой в некоторых из первых тепловых трубок образовался водород, который ее разрушал.

Кузов может быть построен, в частности, из стекла, керамики или металла. Корпус из тепловых трубок обеспечивает безопасность и стабильность конструкции. Он должен быть изготовлен из такого материала, который совместим с рабочей жидкостью (табл. 2) и имеет пористую структуру. Важно, чтобы он был достаточно прочным, чтобы выдерживать давление, возникающее при нормальной работе тепловой трубки. Другим важным условием, которому должен удовлетворять корпус трубы, является достаточно высокий коэффициент теплопроводности для эффективной передачи тепла как к тепловой трубе, так и от нее.

Таблица 2. Совместимость рабочей жидкости с материалом корпуса [5]

Где:

(+) Совместимо
(-) Несовместимо


Автор: Камиль Ружицкий


Библиография

1. Юнус А. Ценгель, Тепло- и массообмен: практический подход, 3-е изд., McGraw-Hill, New York 2007

2. Ощак Войцех, Солнечные коллекторы и солнечные батареи в вашем доме, Издательство связи и коммуникаций, Варшава 2012

3.http://ekobudowanie.pl/kolektor-sloneczne/192-kolektor-rurowe

4.http: //www.specjalnoscchk.pl/osiagi/Radka_chlodnictwo.pdf

5.http: //www.bioenergiadlaregionu.eu/pl/doktoranci/artykuly-doktorantow/art3,analiza-mozliwosci-rurek-ciepla-jako-efektywnych-wymiennikow-ciepla-z-uwagi-na-ich-kon Konstrukcje- я -механизмов-функции.html

6. http://www.esi-tech.com.pl/kolektor-sloneczne.html

.

Физика метода лазерных импульсов LFA - Landingpages

Метод лазерных импульсов был разработан в начале 1960-х Паркером и его коллегами.

Во время измерения нижняя поверхность плоского образца в виде параллелепипеда (см. рис. 1) нагревается специально генерируемым коротким лазерным импульсом. Следовательно, мы наблюдаем изменение температуры во времени на верхней поверхности образца, которое регистрируется инфракрасным детектором.Типичный ход сигналов представлен на рис. 2 (красная кривая). Чем выше температуропроводность образца, тем круче нарастание сигнала на детекторе.

A : термическая диффузионность
ρ : плотность
C P : Удельное тепло
λ: теплопроводность
T: температура

(T 1/2 , значение в временной номе до половины высоты сигнала).Коэффициент теплопроводности λ (Т) рассчитывается по формуле под диаграммой на рис. 2. Метод МАФ также позволяет определить удельную теплоемкость с p (Т) измеряемых образцов на основе высоты сигнала (ΔT max ) и сравнение проводится с аналогичным сигналом для эталонного материала с точно известным значением c p (T) ref.

Здесь следует подчеркнуть, что испытания, проводимые лазерным методом LFA, занимают гораздо меньше времени, чем измерения теплопроводности, проводимые методами GHP или HFM.

.

Минеральная вата какой коэффициент выбрать? Лямбда или коэффициент теплопроводности. - Блог

02.02.2021

Если вам интересно, что это такое и как подобрать коэффициент лямбда для минеральной ваты, не покидайте наш сайт.

Прочитав статью, вы сможете принять правильное решение о покупке изоляционной ваты.

В нашем тексте мы имеем дело с такими вопросами, как:

  • Минеральная вата – какой коэффициент выбрать?
  • Какова теплопроводность минеральной ваты?
  • Что такое лямбда-фактор?
  • Какая шерсть и какой коэффициент для чердака?

Минеральная вата – какой коэффициент выбрать?

Использование высококлассной изоляции, безусловно, является одной из лучших инвестиций.Правильно утепленный дом обеспечит высокий тепловой комфорт как зимой, так и летом.

На рынке доступно много различных типов изоляции, и в последнее время количество домов с минеральной ватой растет все больше и больше. Коэффициент теплопередачи этого материала чрезвычайно низок, что гарантирует высокую эффективность теплоизоляции.

Однако отдельные виды шерсти могут существенно отличаться друг от друга, поэтому мы подготовили для вас этот краткий путеводитель по покупке.

Что такое коэффициент теплопередачи и почему он так важен?

Качество изоляции и, в частности, насколько хорошо она удерживает тепловую энергию, определяется как лямбда (λ) или теплопроводность . Вата является одним из лучших изоляторов, а ее коэффициент сравним с лучшими видами полистирола.

Мы также можем встретить немного более физическое обозначение, то есть Вт / (мК). Так как же распознать материал с хорошими изоляционными свойствами?

Короче говоря, чем ниже значение лямбда, тем лучшую изоляцию обеспечивает материал.В настоящее время мы чаще всего сталкиваемся с лямбдой в диапазоне от 0,032 до 0,038.

Популярность материалов с таким коэффициентом обусловлена ​​их большим преимуществом, являющимся золотой серединой, т.е. своеобразным компромиссом. Они предлагают относительно хорошие изоляционные свойства и в то же время не стоят целое состояние.

Однако все чаще специалисты советуют покупать утеплитель с лучшими характеристиками. Да, минеральная вата с коэффициентом лямбда 0,031 будет дороже, чем с параметром 0,036, но помните, что мы строим дом на несколько десятков лет, а не на несколько сезонов.

Более низкая теплопроницаемость означает, что в осенне-зимний период мы будем тратить гораздо меньше на обогрев квартиры. Это, в свою очередь, напрямую приведет к меньшему сжиганию топлива и, следовательно, к снижению затрат на отопление.

Лучшая изоляция дома также обеспечит нам более прохладное лето - изоляция работает в обе стороны, благодаря чему квартира прогревается намного медленнее летом, обеспечивая нам более комфортные условия проживания.

Здесь тоже можно ожидать ощутимой экономии – если у нас в доме есть система кондиционирования воздуха, благодаря хорошей изоляции у нее будет гораздо меньше работы и она будет потреблять лишь небольшое количество электроэнергии.

Это выгодно вдвойне, т.к. оборудование, работающее на меньшей мощности, прослужит дольше, потребляя при этом небольшое количество постоянно растущей электроэнергии.

Также стоит отметить растущие законодательные требования, связанные со строительством новой недвижимости.Мы живем во времена, когда все больше внимания уделяется экологии, именно поэтому современные проекты требуют использования утеплителей с максимально низким коэффициентом теплопередачи.

Самым большим их преимуществом является огромная экономия, которую мы получим, если не будем «щипать карманы» при выборе материалов для утепления дома. В зависимости от размера дома и используемой системы отопления можно сэкономить несколько тысяч злотых в год.

Теплопроводность и толщина минеральной ваты

При выборе изоляционного материала обратите внимание на его толщину.В то время как в случае с нежилым чердаком он практически не имеет значения, он берется за него при утеплении стен дома, напрямую влияя на количество доступной площади в квартире.

Чем больше толщина изоляционного слоя, тем меньше тепла он будет передавать.

Однако мы можем уменьшить толщину изоляции, используя материал с более низким коэффициентом теплопроводности.

Благодаря этому мы значительно «похудеем» утепляющий слой без ухудшения его теплоизоляционных свойств.

Как это работает на практике?

Слой утеплителя толщиной 19 см из минеральной ваты с коэффициентом лямбда 0,038 соответствует своим техническим параметрам при использовании минеральной ваты толщиной 15 см с коэффициентом лямбда 0,031. Это более 20% разницы в толщине изоляции!

Помните, однако, что не все зависит от того, насколько высок коэффициент лямбда .Шерсть также должна иметь соответствующую толщину.

При двухслойной технологии утепления необходимо укладывать отдельные слои ваты «крест-накрест», что значительно увеличивает толщину всего утеплителя. Однако это позволит устранить потенциальные мостики холода, возникающие на стыках отдельных частей минеральной ваты.

Как выбрать шерсть с соответствующим коэффициентом лямбда для утепления дома?

При строительстве нового дома проектировщик дома должен выбрать изоляцию.Он учитывает факторы окружающей среды и наши ожидания теплового комфорта.

Однако следует помнить, что существуют определенные требования, которым должна соответствовать шерсть . Коэффициент лямбда , а точнее его минимальное значение, регламентируется сообщением министра инфраструктуры и развития с указанием на стандарт PN-B-02421:2000.

В настоящее время в современном строительстве все чаще используются минеральные ваты с коэффициентом теплопроводности ниже 0,035 Вт/м 2 К, что гарантирует очень хорошую теплоизоляцию.

Однако, если мы хотим быть максимально энергоэффективными, мы можем предложить использование более качественных изоляторов на этапе проектирования.

Тогда подбор материалов будет продиктован нашими индивидуальными потребностями, а нанятый нами специалист поможет нам принять оптимальное решение.

Однако следует помнить, что с 2021 года нам придется ввести более строгие технические требования. Новопостроенные дома должны будут иметь коэффициент теплопроводности не более 0,2 Вт/м 2 К для наружных стен и 0,15 Вт/м 2 90 116 К для крыши.

На практике это будет означать необходимость увеличения минимальной толщины изоляции или использование более эффективных изоляционных материалов.

Минеральная вата – стекло или камень?

Одной проводимости недостаточно. Прежде чем купить подходящую шерсть для дома, следует определиться, какой тип ткани будет для вас оптимален.

В настоящее время можно встретить два вида минеральной ваты – стеклянную и каменную.Мы рассмотрим их приложения ниже.

Стекловата

Этот тип шерсти изготовлен из мелкого битого стекла и смеси песка, доломита, кальцинированной соды и буры. Сырье тщательно перемешивают, а затем плавят в специальных печах при температуре до 1500°С.

После того, как материал расплавится, он поступает на другую машину, которая разделяет его на отдельные волокна. Последним этапом процесса является охлаждение волокон, их соединение и формирование в единое целое.

Стекловата благодаря своей структуре лучше поглощает звуки, минимизируя преобладающие в помещении реверберации. Также у него несколько лучшие параметры теплоизоляции и меньшая теплопроницаемость, хотя отличия не особо существенны.

Стекловата менее плотная и поэтому легче. Поэтому он идеально подходит для утепления легких зданий.

Также помогает утеплить труднодоступные места и углы.Его также намного легче транспортировать, так как он занимает меньше места благодаря возможности высокой степени сжатия.

Минеральная вата

Процесс производства каменной ваты относительно аналогичен производству стекловаты. Чаще всего он образуется при плавлении смеси базальта, доломита, шлака и кокса.

В них добавляют специальные добавки, которые помогают всем этим минералам связываться между собой. Затем эта смесь поступает в печь с температурой свыше 1000°С, где полностью расплавляется.Завершающим этапом является формирование из него отдельных листов утеплителя.

Минеральная вата гораздо более устойчива к огню, чем стекловата. Он особенно полезен в местах, подверженных воздействию высоких температур, поэтому его часто используют для изоляции дымоходов.

Минеральная вата

также очень устойчива к сжатию, что делает ее идеальным материалом для изоляции мест, подверженных высоким нагрузкам. Его можно с успехом использовать для утепления плоских крыш.

Минеральная вата

также более устойчива к механическим повреждениям и лучше переносит влагу, что приводит к увеличению срока ее службы.


Надеемся, наша статья оказалась вам полезной. Мы рекомендуем вам посетить наш интернет-магазин (правый верхний угол).

.

Как читать предложения поставщиков окон и что означает эта информация? -

Цвет или визуальные эффекты — это только вершина айсберга. Обратите внимание на технические особенности. Здесь легко заблудиться, такие маркировки, как Uw, Rw Lt или RC2 , могут быть проблематичными для расшифровки, поэтому AM OKNA прилагается краткий справочник по параметрам окон.

U - коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи - один из важнейших параметров, который следует рассчитывать и контролировать при строительстве дома.Плохо сконструированная теплоизоляция может привести к потере до 30% тепла, а значит, к повышенному потреблению энергии, загрязнению окружающей среды и увеличению счетов за отопление.


Коэффициент теплопередачи U определяет способность теплопередачи через перегородки здания. Определяет, сколько энергии (в ваттах) проходит через 1 квадратный метр перегородки (стены, крыша, окна, двери и т. д.) при разнице температур с обеих сторон 1 К (Кельвин). Таким образом, единицей измерения коэффициента теплопередачи является Вт/(м²·К).Проще говоря, коэффициент позволяет определить количество тепла, которое будет уходить через отдельные перегородки.Чем меньше его значение, тем лучше.

Для расчета коэффициента теплопередачи U необходимы две величины: коэффициент теплопроводности λ и толщина перегородки или материала. Формула следующая: U = λ/d; где: λ - теплопроводность, d - толщина перегородки или материала.

Значение коэффициента U для отдельных перегородок отличается. С 2021 года действуют новые строительные нормы, согласно которым эти значения составляют:

» 0,30 Вт/(м²К) для пола на грунте,

» 0,20 Вт/(м²К) для наружных стен,

» 0,15 Вт/(м²К) для крыш и плоских крыш,

» 0,9 Вт/(м²К) для окон,

» 1,1 Вт/(м²К) для мансардных окон0 7, 90 90 1,3 Вт/(м²K) для наружных дверей.

В случае окон можно выделить три типа коэффициентов теплопередачи: Ug, Uf, Uw.

Коэффициент Ug

Ug – коэффициент теплопередачи стекла, т.е. характеризует теплоизоляцию самого стекла. В окнах могут быть использованы различные виды остекления. Пакеты с двойным или тройным остеклением, заполнение зазора инертным газом (аргоном или криптоном), толщина стекла и ширина зазора — все эти факторы влияют на значение Ug

.

[PDF] Измерение теплопроводности методом горячей проволоки

Скачать измерение теплопроводности методом горячей проволоки...

Инструктаж по строительной физике.

Упражнение: Измерение теплопроводности строительных материалов

Стр. 1 из 5

Цель упражнения Представление стационарных и динамических методов измерения теплопроводности строительных материалов. Обсуждение влияния различных факторов на теплоизоляционные свойства строительных материалов.1. Введение. Разности температур между отдельными точками рассматриваемого пространства вызывают тепловые потоки. Интенсивность теплового потока, т.е. количество тепла, протекающего в единицу времени через единицу площади, связано со свойствами температурного поля эмпирическим законом Фурье: 𝒒 = 𝝀 𝒈𝒓𝒂𝒅 𝒕 (1) где: λ - теплота коэффициент теплопроводности q - вектор интенсивности (плотности) теплового потока. Градиент поля температуры (град t) - дифференциальный оператор, определяющий изменение приращений температуры в зависимости от пространственных координат рассматриваемой области.Когда температура изменяется только по одной пространственной переменной, например, «z», и не изменяется по «y» и «x», мы имеем дело с односторонним тепловым потоком, только в направлении «z» и закон Фурье упрощается. к виду: 𝒅𝒕 𝒒 = −𝝀 𝒅𝒛 (2) Если температура постоянна во всем пространстве, то правая часть уравнения равна нулю, поток тепла равен нулю, а между точками с одинаковой температурой нет потока тепла, что соответствует физическому смыслу задачи.Переходя от дифференциального уравнения (2) к конечным приращениям, получаем дифференциальное уравнение количество тепла Δz - толщина слоя материала [м] τ - время [с] S - площадь поверхности, через которую течет тепло [м2] Δt - разница температур поверхности слоя [℃] Таким образом, коэффициент теплопроводности определяется количеством тепла протекающий в стационарных условиях (стационарный поток) в единицу времени через единицу поверхности плоской перегородки толщиной 1 м при перепаде температур на ее поверхностях 𝟏 ℃.Теплопроводность строительных материалов Чаще всего полагают, что коэффициент λ является изотропной величиной, т. е. не зависит от направления теплового потока. Однако существуют материалы, проявляющие термическую анизотропию (кристаллические и волокнистые материалы), а это означает, что λ зависит от направления теплового потока. Примером строительного материала с заметной термической анизотропией является древесина. В случае, например, древесины сосны, при тепловом потоке поперек волокон λ = 0,16 Вт/мК, а измеренном вдоль волокон 0,35 Вт/мК.Аналогичные явления возникают в таких материалах, как стеклянные и минераловатные маты и плиты. Страница 2 из 5

В пористых, волокнистых или сыпучих материалах происходит не только теплопроводность, но и сложный теплообмен: теплопроводностью в твердом теле и теплопроводностью, излучением и возможной конвекцией в воздушных ячейках. Конвекцию можно не включать на малых временах. В целом можно предположить, что теплопроводность по воздуху при отсутствии конвекции и без учета излучения значительно ниже, чем в случае твердого вещества, а значит, при уменьшении плотности строительного материала (и тем самым с увеличением пористости) снижается его теплопроводность.Хороший пример – ячеистый бетон. Газобетон плотностью ρ = 800 кг/м3 - λ = 0,3Вт/мК Газобетон плотностью ρ = 600 кг/м3 - λ = 0,22Вт/мК Газобетон плотностью ρ = 400 кг/м3 - λ = 0, 15 Вт/мК Очень легкие теплоизоляционные материалы, такие как полистирол и другие пенопласты, этому правилу не подчиняются (рис. 1). При малой плотности, т. е. высокой пористости, важную роль начинает играть инфракрасное излучение как явление, ответственное за перенос тепла в легком, оптически полупроницаемом материале.Чтобы их ограничить, полистирол смешивают с графитовыми чешуйками, поглощающими инфракрасное излучение.

Рис. 1. Коэффициент теплопроводности полистирола в зависимости от плотности. Влажность оказывает наибольшее влияние на коэффициент теплопроводности. Вода, заполняющая поры влажных строительных материалов, имеет коэффициент теплопроводности примерно в двадцать раз больше, чем у воздуха (λ воды примерно 0,56 Вт/мК, воздуха 0,024 Вт/мК). По этой причине коэффициент теплопроводности во многом зависит от влажности материалов и условий эксплуатации помещений.Например, у сухого керамического кирпича λ = 0,7 Вт/мК и при влажности 10 % достигает значения 1,3 Вт/мК. Появление льда в порах должно вызвать дальнейшее увеличение коэффициента теплопроводности, так как λ льда составляет 2,3 Вт/мК. Однако замерзание воды в порах происходит при температурах значительно ниже 0°С, поэтому этот вопрос имеет второстепенное значение.

Страница 3 из 5

Методы измерения теплопроводности. Различают две группы методов измерения теплопроводности материалов:  Стационарные методы  Нестационарные методы В стационарных методах тепловой поток, протекающий через испытуемый образец, должен быть постоянным по величине, а температура поверхности образца должна быть фиксированной и функция времени.Измерив плотность (интенсивность) теплового потока и перепад температур с обеих сторон образца и зная его толщину, можно рассчитать λ по формуле (4). Большим недостатком этих методов является большое время измерения (несколько часов), связанное с необходимостью стабилизации теплового режима в измерительном приборе. Поэтому возникают серьезные трудности при испытании влажных материалов, в которых может происходить испарение влаги. Нестационарные методы измерения основаны на использовании зависимости между интенсивностью теплового потока и температурой в условиях нестационарного теплового потока через испытуемый материал.Измерения температуры и времени производятся, например, при нагревании образца. Преимуществом является относительно короткое время измерения, но эти методы менее точны. Измерение теплопроводности стационарным методом.Показательное занятие, проводимое учителем. Измерение теплопроводности методом термозонда (нестационарный метод) Идея измерения состоит в том, чтобы поместить нагревательную проволоку, на которую подается электрический ток, в испытуемый образец таким образом, чтобы генерируемый тепловой поток оставался постоянным во времени. .В результате тепловыделения проволока нагревается и одновременно отдается теплопроводностью образцу. Повышение температуры проволоки зависит от λ материала образца. Предполагая, что длина нагревательного провода велика по сравнению с его диаметром и для соответствующих больших значений времени, температура определяется по формуле: (5) τ - время q - расход тепла нагревательного провода в единицу времени и длины провода λ - коэффициент теплопроводности γ - постоянная Эйлера; γ = 0,577 a - коэффициент температурной компенсации r - радиус поперечного сечения провода Если провести два измерения температуры t1 и t2 нагревательного провода за время τ1 и τ2, то после преобразования формулы (5) получим: 𝒒 𝝉 𝝀 = 𝟒𝝅 ( 𝒕 −𝒕) 𝒍𝒏 𝝉𝟐 (6) 𝟏

𝟐

𝟏

В практических решениях вместо проволоки используется тонкая трубка с нагревателем и электрическим термометром.

Стр. 4 из 5

Описание измерения 1. Вставьте датчик теплопроводности в измеритель ALMEMO, гнездо M0 2. Вставьте датчик в измеряемый образец 3. С помощью клавиши M∆ выберите канал M0 (температура) 4. Подождите, пока выравнивание температуры 5. Нажать клавишу STAR/STOP, стрелка START горит, температура увеличивается 6. В канале M2 отображается счетчик циклов, считая от 59 до 0 (= 10 минут) 7. Через 10 минут устройство автоматически остановится, и стрелка СТАРТ погаснет. 8 С помощью клавиши M∆ переключитесь на канал M2 и прочтите значение теплопроводности λ

Стр. 5 из 5

.

Смотрите также


 

Опрос
 

Кто вам делал ремонт в квартире?

Делал самостоятельно
Нанимал знакомых, друзей
Нашел по объявлению
Обращался в строй фирму

 
Все опросы
 
Ремонт | Дизайн | Лаки и краски | Инструмент | Материалы | Кровля | Двери | Полы и потолок| Контакты | Карта сайта
remnox.ru © 2012- Строительство и ремонт При копировании материалов ссылка на сайт обязательна!