Меню Закрыть

Коэф теплопроводности воздуха: таблицы при различных температурах и давлениях

Содержание

таблицы при различных температурах и давлениях

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры при атмосферном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха λ в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Величина коэффициента теплопроводности воздуха необходима при расчетах теплообмена и входит в состав чисел подобия, например таких, как число Прандтля, Нуссельта, Био.

Теплопроводность выражена в размерности Вт/(м·град) и дана для газообразного воздуха в интервале температуры от -183 до 1200°С. Например, при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град).

При низких отрицательных температурах охлажденный воздух имеет малую теплопроводность, например при температуре минус 183°С, она составляет всего 0,0084 Вт/(м·град).

По данным таблицы видно, что с ростом температуры теплопроводность воздуха увеличивается. Так, при увеличении температуры с 20 до 1200°С, величина теплопроводности воздуха возрастает с 0,0259 до 0,0915 Вт/(м·град), то есть более чем в 3,5 раза.

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры — таблица
t, °Сλ, Вт/(м·град)t, °Сλ, Вт/(м·град)t, °Сλ, Вт/(м·град)t, °Сλ, Вт/(м·град)
-1830,0084-300,0221100,03284500,0548
-1730,0093-200,02281200,03345000,0574
-1630,0102-100,02361300,03425500,0598
-1530,011100,02441400,03496000,0622
-1430,01210
0,0251
1500,03576500,0647
-1330,0129200,02591600,03647000,0671
-1230,0138300,02671700,03717500,0695
-1130,0147400,02761800,03788000,0718
-1030,0155500,02831900,03868500,0741
-930,0164600,0292000,03939000,0763
-830,0172700,02962500,04279500,0785
-730,018800,03053000,0461000
0,0807
-500,0204900,03133500,049111000,085
-400,02121000,03214000,052112000,0915

Теплопроводность воздуха в жидком и газообразном состояниях при низких температурах и давлении до 1000 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при низких температурах и давлении до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 75 до 300К (от -198 до 27°С).

Величина теплопроводности воздуха в газообразном состоянии увеличивается с ростом давления и температуры.
Воздух в жидком состоянии с ростом температуры имеет тенденцию к снижению коэффициента теплопроводности.

Черта под значениями в таблице означает переход жидкого воздуха в газ — цифры под чертой относятся к газу, а выше ее — к жидкости.
Смена агрегатного состояния воздуха существенно сказывается на значении коэффициента теплопроводности — теплопроводность жидкого воздуха значительно выше.

Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность газообразного воздуха при температуре от 300 до 800К и различном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при различных температурах в зависимости от давления от 1 до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 300 до 800К (от 27 до 527°С).

По данным таблицы видно, что с ростом температуры и давления теплопроводность воздуха увеличивается.
Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 100 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 1500 до 6000К (от 1227 до 5727°С).

С ростом температуры молекулы воздуха диссоциирует и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряжении) 0,001 атм. и температуре 5000К.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

Источники:

  1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
  2. Михеев М. А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.

Теплопроводность воздуха при различных температурах. Таблицы

Сама по себе теплопроводность воздуха, как и любых других газов и их смесей, является не постоянной величиной, а находится в зависимости от различных макропараметров. В рамках этой статьи мы рассмотрим зависимость значений теплопроводности воздуха λ от температуры при нормальном, низком и высоком атмосферном давлении.

Обратите внимание:  мы отдельно разбирали формулы теплопроводности воздушной прослойки, необходимые для расчета ограждающих конструкций. Тогда мы обсуждали влияние на передачу воздухом тепла не только теплопроводности, но и конвекционной и отражающей способности воздуха.

Сегодня же речь пойдет именно о зависимости теплопроводности воздуха от температуры при различном атмосферном давлении. Величина коэффициента теплопроводности воздуха необходима при расчетах теплообмена и входит в состав чисел подобия. Таких, например, как число Прандтля, Нуссельта, Био.

Значения теплопроводности воздуха при разных температурах и давлении сведены в несколько таблиц, которые мы сегодня для Вас и публикуем. Обратите внимание! Значения представлены при идеальных пропорциях составляющих воздух газов. То есть

  • кислород — 20,95% по объёму и 23,20% по весу;
  • азот — 78,09% и 75,47%, соответственно;
  • углекислый газ — 0,03% и 0,046%;
  • водород, аргон, криптон и другие газы — в ничтожных количествах

Таблица теплопроводности газообразного воздуха в интервале температуры -183 до 1200°С при нормальном атмосферном давлении

Теплопроводность λ в текущей таблице выражена в размерности Вт/(м·град). Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала.

Поскольку это требуется чаще всего, отдельно обращаем внимание на значение теплопроводности воздуха при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении.  При этих условиях теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град).

t, °Сλ, Вт/(м·град)
-1830,0084
-1730,0093
-163
0,0102
-1530,0111
-1430,012
-1330,0129
-1230,0138
-1130,0147
-1030,0155
-930,0164
-830,0172
-730,018
-500,0204
-400,0212
-300,022
-200,0228
-100,0236
00,0244
100,0251
200,0259
300,0267
400,0276
500,0283
600,029
700,0296
800,0305
900,0313
1000,0321
1100,0328
1200,0334
1300,0342
1400,0349
1500,0357
1600,0364
1700,0371
1800,0378
1900,0386
2000,0393
2500,0427
3000,046
3500,0491
4000,0521
4500,0548
5000,0574
5500,0598
6000,0622
6500,0647
7000,0671
7500,0695
8000,0718
8500,0741
9000,0763
9500,0785
10000,0807
11000,085
12000,0915

Некоторые выводы и замечания по таблице

При низких отрицательных температурах охлажденный воздух имеет малую теплопроводность. Так, при температуре минус 183°С, она составляет всего 0,0084 Вт/(м·град).

А с ростом температуры теплопроводность воздуха тоже увеличивается. Так, при увеличении температуры с 20 до 1200°С, величина теплопроводности воздуха возрастает с 0,0259 до 0,0915 Вт/(м·град), то есть более чем в 3,5 раза!

Таблица значений теплопроводности воздуха от температуры в градусах Кельвина

Если в Вашей задачи температура выражена в градусах не по Цельсию, а по Кельвину, можете воспользоваться данными из этой таблицы. Обратите внимание на размерность значений — 10

–2 !

Данные даны также при P = 1 атм.

t, °Cλ, 10–2 Вт/(м∙К)
–1730,922
–1431,204
–1131,404
–831,741
–531,983
–232,207
–32,348
0,12,370
72,417
172,485
272,553
372,621
672,836
973,026

 

Таблица теплопроводности воздуха в жидком и газообразном состояниях при низких температурах и давлении до 1000 бар

Теперь давайте посмотрим на значения теплопроводности воздуха при низких температурах и давлении до 1000 бар.

Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 75 до 300К (от -198 до 27°С).

Черта под значениями в таблице означает переход жидкого воздуха в газ: цифры под чертой относятся к газу, а выше ее — к жидкости.

Смена агрегатного состояния воздуха существенно сказывается на значении коэффициента теплопроводности — теплопроводность жидкого воздуха значительно выше.

Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

 

 

Обратите внимание!

Величина теплопроводности воздуха в газообразном состоянии с ростом давления и температуры увеличивается, а вот в жидком состоянии — наоборот, снижается. То есть, в сжиженном состоянии воздух с ростом температуры имеет тенденцию к снижению коэффициента теплопроводности.

Таблица теплопроводности газообразного воздуха при температуре от 300 до 800К и различном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при различных температурах в зависимости от давления от 1 до 1000 бар.

Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 300 до 800К (от 27 до 527°С).

Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

По данным таблицы видно, что с ростом температуры и давления теплопроводность воздуха увеличивается.

Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 100 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 1000 бар.

Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 1500 до 6000К (от 1227 до 5727°С).

Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

С ростом температуры молекулы воздуха диссоциируют и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряжении) 0,001 атм. и температуре 5000К.

Коэффициент теплопроводности воздуха таблица


Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры и давления

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры при атмосферном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха λ в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Величина коэффициента теплопроводности воздуха необходима при расчетах теплообмена и входит в состав чисел подобия, например таких, как число Прандтля, Нуссельта, Био.

Теплопроводность выражена в размерности Вт/(м·град) и дана для газообразного воздуха в интервале температуры от -183 до 1200°С. Например, при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град).

При низких отрицательных температурах охлажденный воздух имеет малую теплопроводность, например при температуре минус 183°С, она составляет всего 0,0084 Вт/(м·град).

По данным таблицы видно, что с ростом температуры теплопроводность воздуха увеличивается. Так, при увеличении температуры с 20 до 1200°С, величина теплопроводности воздуха возрастает с 0,0259 до 0,0915 Вт/(м·град), то есть более чем в 3,5 раза.

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры — таблица t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град)
-1830,0084-300,0221100,03284500,0548
-1730,0093-200,02281200,03345000,0574
-1630,0102-100,02361300,03425500,0598
-1530,011100,02441400,03496000,0622
-1430,012100,02511500,03576500,0647
-1330,0129200,02591600,03647000,0671
-1230,0138300,02671700,03717500,0695
-1130,0147400,02761800,03788000,0718
-1030,0155500,02831900,03868500,0741
-930,0164600,0292000,03939000,0763
-830,0172700,02962500,04279500,0785
-730,018800,03053000,04610000,0807
-500,0204900,03133500,049111000,085
-400,02121000,03214000,052112000,0915

Теплопроводность воздуха в жидком и газообразном состояниях при низких температурах и давлении до 1000 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при низких температурах и давлении до 1000 бар. Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 75 до 300К (от -198 до 27°С).

Величина теплопроводности воздуха в газообразном состоянии увеличивается с ростом давления и температуры. Воздух в жидком состоянии с ростом температуры имеет тенденцию к снижению коэффициента теплопроводности.

Черта под значениями в таблице означает переход жидкого воздуха в газ — цифры под чертой относятся к газу, а выше ее — к жидкости. Смена агрегатного состояния воздуха существенно сказывается на значении коэффициента теплопроводности — теплопроводность жидкого воздуха значительно выше.

Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность газообразного воздуха при температуре от 300 до 800К и различном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при различных температурах в зависимости от давления от 1 до 1000 бар. Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 300 до 800К (от 27 до 527°С).

По данным таблицы видно, что с ростом температуры и давления теплопроводность воздуха увеличивается. Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 100 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 1000 бар. Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 1500 до 6000К (от 1227 до 5727°С).

С ростом температуры молекулы воздуха диссоциирует и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряжении) 0,001 атм. и температуре 5000К. Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!

Источники:

Читайте также

Таблица теплопроводности воздуха при различных температурах

Понимание природы теплоизоляционных свойств атмосферного воздуха позволяет грамотно применять его физические качества при создании строительных материалов и расчётах энергоэффективности зданий. Сама по себе теплопроводность воздуха, как и любых других газов и их смесей, не является постоянной величиной, а находится в зависимости от различных макропараметров.

Физика явления теплопередачи

Материя состоит из атомов и молекул. Эти частицы никогда не находятся в покое, то есть обладают кинетической энергией. Их подвижность обусловлена:

  • перемещениями;
  • вращениями;
  • колебаниями.

Тепловой энергией называют кинетическую энергию атомов и молекул. Её среднее значение в системе называют температурой. С точки зрения физики, все тела, окружающие нас, тёплые, так как неподвижность атомов в материи (температуру абсолютного ноля) можно описать теоретически, но недостижимо для практики.

Перенос тепловой энергии из одной термодинамической системы в другую называют теплообменом. Он всегда происходит в одном направлении – от тела с более высокой температурой к телу с более низкой — и продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. При контакте сред с разной температурой остановить теплопередачу невозможно, её можно только замедлить. Сам теплообмен может осуществляться благодаря трём физическим явлениям:

  • теплопроводности;
  • конвекции;
  • излучению.

Теплопроводность — это передача тепла через тела с помощью столкновений молекул. Более подвижные частицы, контактируя с соседями, передают им часть энергии, таким образом создавая тепловой поток от нагретой части материала к холодной. Лучшие теплопроводники — металлы.

Конвекция требует текучей среды (жидкости или газа) и силы, действующей на среду, например, гравитации. Суть явления заключается в способности жидкости или газа менять плотность в связи с изменением температуры, благодаря чему под влиянием силы тяжести или другого внешнего воздействия происходит циркуляционное перемешивание. Таким образом тепло передаётся от горячих участков системы к холодным.

Излучение представляет собой способ передачи тепла, не нуждающийся в каком-либо контакте между источником тепла и нагреваемым объектом, как в случае с проводимостью или конвекцией.

Энергия передаётся через пространство с помощью электромагнитных волн со скоростью света. Хорошим примером в этом случае может быть нагрев Солнцем объектов на Земле с помощью излучения в видимом и инфракрасном диапазоне.

Коэффициент λ

Теплопроводность — явление, характерное для твёрдых тел, но оно свойственно также жидкостям и газам. Поскольку молекулы газов обладают большей свободой, чем молекулы твёрдых тел, у них значительно меньше шансов сталкиваться друг с другом и таким образом передавать тепло в среде. Благодаря этому газы обладают крайне низкой теплопроводностью.

Способность материалов к термическому переносу за счёт теплопроводности определяется коэффициентом λ, который равен количеству тепловой энергии, проходящей через единицу площади однородного материала единичной толщины при единичной разнице температур на сторонах образца. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/м×K. Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала. Величину, обратную λ, называют коэффициентом сопротивления теплопередаче.

Характерные для газов низкие показатели λ не означают, что толстый слой газа обеспечит лучшую изоляцию, чем такой же толщины газонаполненный пористый материал. Дело в том, что в больших объёмах газов создаются хорошие условия для конвекции, поэтому пористые материалы — гораздо лучшие изоляторы, чем однородные утеплители.

Теплопроводность воздуха

Воздух представляет собой смесь газов в различных пропорциях, каждый из которых обладает собственными теплофизическими характеристиками. Для удобства в расчётах вместо воздуха как смеси используют его модель как однородного газа. Основные газообразные компоненты воздуха:

  • кислород — 20,95% по объёму и 23,20% по весу;
  • азот — 78,09% и 75,47%, соответственно;
  • углекислый газ — 0,03% и 0,046%;
  • водород, аргон, криптон и другие газы в ничтожных количествах.

С повышением температуры кинетическая энергия молекул атмосферных газов растет, они начинают двигаться с большей скоростью, расстояние между ними и их свободный пробег увеличиваются. Этот процесс заметен как понижение плотности воздуха. Вместе с разрежением растёт и сопротивление теплопередаче.

Изменение теплопроводности смеси атмосферных газов — сложный процесс, зависящий от многих физических явлений, например, от влажности. Поэтому коэффициент теплопроводности воздуха при различных температурах — не расчётная величина, а усреднённый результат многочисленных экспериментов. Следует отметить, что для атмосферных колебаний давления изменениями λ можно пренебречь. Таблица коэффициентов теплопроводности воздуха в зависимости от значений температуры выглядит так:

Температура, Kλ, Вт/(м·град)ТλТλТλ
900,00842300,02043700,03156000,0469
1000,00932400,02123800,03236500,0497
1100,01022500,02213900,03307000,0524
1200,01112600,02294000,03387500,0549
1300,01202700,02384200,03528000,0573
1400,01292800,02464400,03668500,0596
1500,01382900,02544600,03809000,0620
1600,01473000,02624800,03949500,0643
1700,01553100,02695000,040710000,0667
1800,01643200,02775200,042010500,0691
1900,01723300,02855400,043311000,0715
2000,01803400,02925600,044511500,0739
2100,01883500,03005800,045712000,0763
2200,01963600,0308

Эти данные точны для сухого газообразного воздуха в состоянии покоя при атмосферном давлении 1 бар при идеальных пропорциях составляющих его газов. На практике отклонения от табличных значений могут быть вызваны самыми разнообразными факторами.

Например, наличие промышленных производств, выбрасывающих в атмосферу огромное количество химических и биологических микрочастиц (альдегиды, аммиак, оксиды, тяжёлые металлы), приводит к значительным загрязнениям атмосферы, а подобные примеси в больших количествах способны не только локально изменить теплопроводность воздуха, но и повлиять на глобальный теплообмен в атмосфере.

Коэффициент теплопроводности материалов

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.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

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).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

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.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

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 материалаКоэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Войлок шерстяной0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м30,0360,0420,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м30,0350,0410,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м30,0360,0420,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м30,0370,0430,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м30,0380,0450,048
Стекловата 15 кг/м30,0460,0490,055
Стекловата 17 кг/м30,0440,0470,053
Стекловата 20 кг/м30,040,0430,048
Стекловата 30 кг/м30,040,0420,046
Стекловата 35 кг/м30,0390,0410,046
Стекловата 45 кг/м30,0390,0410,045
Стекловата 60 кг/м30,0380,0400,045
Стекловата 75 кг/м30,040,0420,047
Стекловата 85 кг/м30,0440,0460,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС)0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)0,0290,0300,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м30,140,220,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м30,110,140,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м30,150,280,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м30,130,220,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м30,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м30,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м30,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м30,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м30,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м30,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м30,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м30,073
Эковата0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м30,0290,0310,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м30,0350,0360,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м30,0410,0420,04
Пенополиэтилен сшитый0,031-0,038
Вакуум0
Воздух +27°C. 1 атм0,026
Ксенон0,0057
Аргон0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels)0,014-0,021
Шлаковата0,05
Вермикулит0,064-0,074
Вспененный каучук0,033
Пробка листы 220 кг/м30,035
Пробка листы 260 кг/м30,05
Базальтовые маты, холсты0,03-0,04
Пакля0,05
Перлит, 200 кг/м30,05
Перлит вспученный, 100 кг/м30,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м30,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м30,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м30,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м30,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м30,078
Пробка техническая, 50 кг/м30,037

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.

Сравнивают самые разные материалы

Название материала, плотность Коэффициент теплопроводности
в сухом состояниипри нормальной влажностипри повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор)0,580,760,93
Известково-песчаный раствор0,470,70,81
Гипсовая штукатурка0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м30,140,220,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м30,210,330,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м30,290,380,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м30,150,280,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м30,230,390,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м30,310,480,55
Оконное стекло0,76
Арболит0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м31,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м30,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м30,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м30,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м30,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м30,3-0,7
Керамическийй блок поризованный0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м30,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м30,14
Керамзитобетон, 600 кг/м30,16
Керамзитобетон, 800 кг/м30,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м30,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м30,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м30,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м30,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м30,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР0,560,70,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,350,470,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3)0,410,520,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3)0,470,580,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,70,760,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот0,640,70,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот0,520,640,76
Известняк 1400 кг/м30,490,560,58
Известняк 1+600 кг/м30,580,730,81
Известняк 1800 кг/м30,70,931,05
Известняк 2000 кг/м30,931,161,28
Песок строительный, 1600 кг/м30,35
Гранит3,49
Мрамор2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м30,10,110,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м30,1080,120,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м30,115-0,120,1250,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м30,120,130,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м30,130,140,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м30,140,150,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м30,140,170,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м30,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м30,350,500,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м30,230,350,41
Глина, 1600-2900 кг/м30,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м31,4
Керамзит, 200-800 кг/м30,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м30,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м30,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м30,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м30,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м30,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м31,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м30,150,190,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м30,150,340,36
Фанера клеенная0,120,150,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м30,060,070,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м30,080,110,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м30,110,130,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м30,130,190,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м30,150,230,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м30,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м30,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м30,20,290,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м30,290,350,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м30,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м30,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м30,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м30,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м30,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м30,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м30,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м31,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м30,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м30,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м30,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м31,2

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.

НаименованиеКоэффициент теплопроводности
В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон0,090,140,18
Сосна, ель вдоль волокон0,180,290,35
Дуб вдоль волокон0,230,350,41
Дуб поперек волокон0,100,180,23
Пробковое дерево0,035
Береза0,15
Кедр0,095
Каучук натуральный0,18
Клен0,19
Липа (15% влажности)0,15
Лиственница0,13
Опилки0,07-0,093
Пакля0,05
Паркет дубовый0,42
Паркет штучный0,23
Паркет щитовой0,17
Пихта0,1-0,26
Тополь0,17

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.

НазваниеКоэффициент теплопроводности НазваниеКоэффициент теплопроводности
Бронза22-105Алюминий202-236
Медь282-390Латунь97-111
Серебро429Железо92
Олово67Сталь47
Золото318

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 ограждающихконструкций 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:

Формула расчета теплового сопротивления

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.

  1. Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5  кирпича.
  2. Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.

    Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

  3. Считаем толщину минеральной ваты. Ее коэффициент теплопроводности 0,045. Толщина слоя будет: 2,82*0,045 = 0,1269 м или 12,7 см. То есть, чтобы обеспечить требуемый уровень утепления, толщина слоя минеральной ваты должна быть не меньше 13 см.

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.

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Рассмотрены основные физические свойства воздуха: плотность воздуха, его динамическая и кинематическая вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля и энтропия. Свойства воздуха даны в таблицах в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Плотность воздуха в зависимости от температуры

Представлена подробная таблица значений плотности воздуха в сухом состоянии при различных температурах и нормальном атмосферном давлении. Чему равна плотность воздуха? Аналитически определить плотность воздуха можно, если разделить его массу на объем, который он занимает при заданных условиях (давление, температура и влажность). Также можно вычислить его плотность по формуле уравнения состояния идеального газа. Для этого необходимо знать абсолютное давление и температуру воздуха, а также его газовую постоянную и молярный объем. Это уравнение позволяет вычислить плотность воздуха в сухом состоянии.

На практике, чтобы узнать какова плотность воздуха при различных температурах, удобно воспользоваться готовыми таблицами. Например, приведенной таблицей значений плотности атмосферного воздуха в зависимости от его температуры. Плотность воздуха в таблице выражена в килограммах на кубический метр и дана в интервале температуры от минус 50 до 1200 градусов Цельсия при нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность воздуха в зависимости от температуры — таблица t, °С ρ, кг/м3 t, °С ρ, кг/м3 t, °С ρ, кг/м3 t, °С ρ, кг/м3
-501,584201,2051500,8356000,404
-451,549301,1651600,8156500,383
-401,515401,1281700,7977000,362
-351,484501,0931800,7797500,346
-301,453601,061900,7638000,329
-251,424701,0292000,7468500,315
-201,3958012500,6749000,301
-151,369900,9723000,6159500,289
-101,3421000,9463500,56610000,277
-51,3181100,9224000,52410500,267
01,2931200,8984500,4911000,257
101,2471300,8765000,45611500,248
151,2261400,8545500,4312000,239

При 25°С воздух имеет плотность 1,185 кг/м3. При нагревании плотность воздуха снижается — воздух расширяется (его удельный объем увеличивается). С ростом температуры, например до 1200°С, достигается очень низкая плотность воздуха, равная 0,239 кг/м3, что в 5 раз меньше ее значения при комнатной температуре. В общем случае, снижение плотности газов при нагреве позволяет проходить такому процессу, как естественная конвекция и применяется, например, в воздухоплавании.

Если сравнить плотность воздуха относительно плотности воды, то воздух легче на три порядка — при температуре 4°С плотность воды равна 1000 кг/м3, а плотность воздуха составляет 1,27 кг/м3. Необходимо также отметить значение плотности воздуха при нормальных условиях. Нормальными условиями для газов являются такие, при которых их температура равна 0°С, а давление равно нормальному атмосферному. Таким образом, согласно таблице, плотность воздуха при нормальных условиях (при НУ) равна 1,293 кг/м3.

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах

При выполнении тепловых расчетов необходимо знать значение вязкости воздуха (коэффициента вязкости) при различной температуре. Эта величина требуется для вычисления числа Рейнольдса, Грасгофа, Релея, значения которых определяют режим течения этого газа. В таблице даны значения коэффициентов динамической μ и кинематической ν вязкости воздуха в диапазоне температуры от -50 до 1200°С при атмосферном давлении.

Коэффициент вязкости воздуха с ростом его температуры значительно увеличивается. Например, кинематическая вязкость воздуха равна 15,06·10-6 м2/с при температуре 20°С, а с ростом температуры до 1200°С вязкость воздуха становиться равной 233,7·10-6 м2/с, то есть увеличивается в 15,5 раз! Динамическая вязкость воздуха при температуре 20°С равна 18,1·10-6 Па·с.

При нагревании воздуха увеличиваются значения как кинематической, так и динамической вязкости. Эти две величины связаны между собой через величину плотности воздуха, значение которой уменьшается при нагревании этого газа. Увеличение кинематической и динамической вязкости воздуха (как и других газов) при нагреве связано с более интенсивным колебанием молекул воздуха вокруг их равновесного состояния (согласно МКТ).

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах — таблица t, °С μ·106, Па·с ν·106, м2/с t, °С μ·106, Па·с ν·106, м2/с t, °С μ·106, Па·с ν·106, м2/с
-5014,69,237020,620,0235031,455,46
-4514,99,648021,121,094003363,09
-4015,210,049021,522,145034,669,28
-3515,510,4210021,923,1350036,279,38
-3015,710,811022,424,355037,788,14
-251611,2112022,825,4560039,196,89
-2016,211,6113023,326,6365040,5106,15
-1516,512,0214023,727,870041,8115,4
-1016,712,4315024,128,9575043,1125,1
-51712,8616024,530,0980044,3134,8
017,213,2817024,931,2985045,5145
1017,614,1618025,332,4990046,7155,1
1517,914,6119025,733,6795047,9166,1
2018,115,062002634,85100049177,1
3018,61622526,737,73105050,1188,2
4019,116,9625027,440,61110051,2199,3
5019,617,9530029,748,33115052,4216,5
6020,118,9732530,651,9120053,5233,7

Примечание: Будьте внимательны! Вязкость воздуха дана в степени 106.

Удельная теплоемкость воздуха при температуре от -50 до 1200°С

Представлена таблица удельной теплоемкости воздуха при различных температурах. Теплоемкость в таблице дана при постоянном давлении (изобарная теплоемкость воздуха) в интервале температуры от минус 50 до 1200°С для воздуха в сухом состоянии. Чему равна удельная теплоемкость воздуха? Величина удельной теплоемкости определяет количество тепла, которое необходимо подвести к одному килограмму воздуха при постоянном давлении для увеличения его температуры на 1 градус. Например, при 20°С для нагревания 1 кг этого газа на 1°С в изобарном процессе, требуется подвести 1005 Дж тепла.

Удельная теплоемкость воздуха увеличивается с ростом его температуры. Однако, зависимость массовой теплоемкости воздуха от температуры не линейная. В интервале от -50 до 120°С ее величина практически не меняется — в этих условиях средняя теплоемкость воздуха равна 1010 Дж/(кг·град). По данным таблицы видно, что значительное влияние температура начинает оказывать со значения 130°С. Однако, температура воздуха влияет на его удельную теплоемкость намного слабее, чем на вязкость. Так, при нагреве с 0 до 1200°С теплоемкость воздуха увеличивается лишь в 1,2 раза – с 1005 до 1210 Дж/(кг·град).

Следует отметить, что теплоемкость влажного воздуха выше, чем сухого. Если сравнить теплоемкость воды и воздуха, то очевидно, что вода обладает более высоким ее значением и содержание воды в воздухе приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Удельная теплоемкость воздуха при различных температурах — таблица t, °С Cp, Дж/(кг·град) t, °С Cp, Дж/(кг·град) t, °С Cp, Дж/(кг·град) t, °С Cp, Дж/(кг·град)
-50101320100515010156001114
-45101330100516010176501125
-40101340100517010207001135
-35101350100518010227501146
-30101360100519010248001156
-25101170100920010268501164
-20100980100925010379001172
-15100990100930010479501179
-1010091001009350105810001185
-510071101009400106810501191
010051201009450108111001197
1010051301011500109311501204
1510051401013550110412001210

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

В таблице представлены такие физические свойства атмосферного воздуха, как теплопроводность, температуропроводность и его число Прандтля в зависимости от температуры. Теплофизические свойства воздуха даны в интервале от -50 до 1200°С для сухого воздуха. По данным таблицы видно, что указанные свойства воздуха существенно зависят от температуры и температурная зависимость рассмотренных свойств этого газа различна.

Теплопроводность воздуха λ при повышении температуры увеличивается во всем диапазоне, достигая при 1200°С величины 0,0915 Вт/(м·град). Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры. Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Физические свойства атмосферного воздуха — таблица t, °С λ·102, Вт/(м·град) а·106, м2/с Pr t, °С λ·102, Вт/(м·град) а·106, м2/с Pr
-502,0412,70,7281703,7145,70,682
-402,1213,80,7281803,7847,50,681
-302,214,90,7231903,8649,50,681
-202,2816,20,7162003,9351,40,68
-102,3617,40,7122504,27610,677
02,4418,80,7073004,671,60,674
102,51200,7053504,9181,90,676
202,5921,40,7034005,2193,10,678
302,6722,90,7014505,48104,20,683
402,7624,30,6995005,74115,30,687
502,8325,70,6985505,98126,80,693
602,927,20,6966006,22138,30,699
702,9628,60,6946506,47150,90,703
803,0530,20,6927006,71163,40,706
903,1331,90,697506,95176,10,71
1003,2133,60,6888007,18188,80,713
1103,2835,20,6878507,41202,50,715
1203,3436,80,6869007,63216,20,717
1303,4238,60,6859507,85231,10,718
1403,4940,30,68410008,07245,90,719
1503,5742,10,68311008,5276,20,722
1603,6443,90,68212009,15316,50,724

Будьте внимательны! Теплопроводность воздуха в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100! Температуропроводность воздуха указана в степени 106. Допускается интерполяция значений физических свойств воздуха в приведенных таблицах.

Энтропия сухого воздуха

В таблице представлены значения такого теплофизического свойства воздуха, как удельная энтропия. Значения энтропии даны для сухого воздуха в  размерности кДж/(кг·град) в зависимости от температуры и давления. Удельная энтропия указана в таблице в интервале температуры от -50 до 50°С при давлении воздуха от 90 до 110 кПа. Следует отметить, что при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) и температуре, например 30°С, удельная энтропия воздуха равна 0,1044 кДж/(кг·град).

Источники:

Читайте также

физический смысл величины, коэффициент, зависимость от температуры

 Сама по себе теплопроводность воздуха, как и любых других газов и их смесей, не является постоянной величиной, а находится в зависимости от различных макропараметров.

Множество факторов влияет на вычисление теплопроводности воздуха

Физика явления теплопередачи

Материя состоит из атомов и молекул. Эти частицы никогда не находятся в покое, то есть обладают кинетической энергией. Их подвижность обусловлена:

  • перемещениями;
  • вращениями;
  • колебаниями.

Тепловой энергией называют кинетическую энергию атомов и молекул. Её среднее значение в системе называют температурой. С точки зрения физики, все тела, окружающие нас, тёплые, так как неподвижность атомов в материи (температуру абсолютного ноля) можно описать теоретически, но недостижимо для практики.

Движение воздуха обусловлена физическими параметрами

Перенос тепловой энергии из одной термодинамической системы в другую называют теплообменом. Он всегда происходит в одном направлении – от тела с более высокой температурой к телу с более низкой — и продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. При контакте сред с разной температурой остановить теплопередачу невозможно, её можно только замедлить. Сам теплообмен может осуществляться благодаря трём физическим явлениям:

  • теплопроводности;
  • конвекции;
  • излучению.
Теплопроводность — это передача тепла через тела с помощью столкновений молекул. Более подвижные частицы, контактируя с соседями, передают им часть энергии, таким образом создавая тепловой поток от нагретой части материала к холодной. Лучшие теплопроводники — металлы.

Конвекция требует текучей среды (жидкости или газа) и силы, действующей на среду, например, гравитации. Суть явления заключается в способности жидкости или газа менять плотность в связи с изменением температуры, благодаря чему под влиянием силы тяжести или другого внешнего воздействия происходит циркуляционное перемешивание. Таким образом тепло передаётся от горячих участков системы к холодным.

В этом видео вы узнаете о теплопроводности газов:

Излучение представляет собой способ передачи тепла, не нуждающийся в каком-либо контакте между источником тепла и нагреваемым объектом, как в случае с проводимостью или конвекцией.

Энергия передаётся через пространство с помощью электромагнитных волн со скоростью света. Хорошим примером в этом случае может быть нагрев Солнцем объектов на Земле с помощью излучения в видимом и инфракрасном диапазоне.

Коэффициент

λ

Теплопроводность — явление, характерное для твёрдых тел, но оно свойственно также жидкостям и газам. Поскольку молекулы газов обладают большей свободой, чем молекулы твёрдых тел, у них значительно меньше шансов сталкиваться друг с другом и таким образом передавать тепло в среде. Благодаря этому газы обладают крайне низкой теплопроводностью.

Способность материалов к термическому переносу за счёт теплопроводности определяется коэффициентом λ, который равен количеству тепловой энергии, проходящей через единицу площади однородного материала единичной толщины при единичной разнице температур на сторонах образца. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/м×K. Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала. Величину, обратную λ, называют коэффициентом сопротивления теплопередаче.

Характерные для газов низкие показатели λ не означают, что толстый слой газа обеспечит лучшую изоляцию, чем такой же толщины газонаполненный пористый материал. Дело в том, что в больших объёмах газов создаются хорошие условия для конвекции, поэтому пористые материалы — гораздо лучшие изоляторы, чем однородные утеплители.

Теплопроводность воздуха

Воздух представляет собой смесь газов в различных пропорциях, каждый из которых обладает собственными теплофизическими характеристиками. Для удобства в расчётах вместо воздуха как смеси используют его модель как однородного газа. Основные газообразные компоненты воздуха:

  • кислород — 20,95% по объёму и 23,20% по весу;
  • азот — 78,09% и 75,47%, соответственно;
  • углекислый газ — 0,03% и 0,046%;
  • водород, аргон, криптон и другие газы в ничтожных количествах.
С повышением температуры кинетическая энергия молекул атмосферных газов растет, они начинают двигаться с большей скоростью, расстояние между ними и их свободный пробег увеличиваются. Этот процесс заметен как понижение плотности воздуха. Вместе с разрежением растёт и сопротивление теплопередаче.

Изменение теплопроводности смеси атмосферных газов — сложный процесс, зависящий от многих физических явлений, например, от влажности. Поэтому коэффициент теплопроводности воздуха при различных температурах — не расчётная величина, а усреднённый результат многочисленных экспериментов. Следует отметить, что для атмосферных колебаний давления изменениями λ можно пренебречь. Таблица коэффициентов теплопроводности воздуха в зависимости от значений температуры выглядит так:

Температура, Kλ, Вт/(м·град)ТλТλТλ
900,00842300,02043700,03156000,0469
1000,00932400,02123800,03236500,0497
1100,01022500,02213900,03307000,0524
1200,01112600,02294000,03387500,0549
1300,01202700,02384200,03528000,0573
1400,01292800,02464400,03668500,0596
1500,01382900,02544600,03809000,0620
1600,01473000,02624800,03949500,0643
1700,01553100,02695000,040710000,0667
1800,01643200,02775200,042010500,0691
1900,01723300,02855400,043311000,0715
2000,01803400,02925600,044511500,0739
2100,01883500,03005800,045712000,0763
2200,01963600,0308

Эти данные точны для сухого газообразного воздуха в состоянии покоя при атмосферном давлении 1 бар при идеальных пропорциях составляющих его газов. На практике отклонения от табличных значений могут быть вызваны самыми разнообразными факторами.

Например, наличие промышленных производств, выбрасывающих в атмосферу огромное количество химических и биологических микрочастиц (альдегиды, аммиак, оксиды, тяжёлые металлы), приводит к значительным загрязнениям атмосферы, а подобные примеси в больших количествах способны не только локально изменить теплопроводность воздуха, но и повлиять на глобальный теплообмен в атмосфере.

Коэффициент теплопроводности воздуха таблица

Сама по себе теплопроводность воздуха, как и любых других газов и их смесей, является не постоянной величиной, а находится в зависимости от различных макропараметров. В рамках этой статьи мы рассмотрим зависимость значений теплопроводности воздуха λ от температуры при нормальном, низком и высоком атмосферном давлении.

Обратите внимание: мы отдельно разбирали формулы теплопроводности воздушной прослойки, необходимые для расчета ограждающих конструкций. Тогда мы обсуждали влияние на передачу воздухом тепла не только теплопроводности, но и конвекционной и отражающей способности воздуха.

Сегодня же речь пойдет именно о зависимости теплопроводности воздуха от температуры при различном атмосферном давлении. Величина коэффициента теплопроводности воздуха необходима при расчетах теплообмена и входит в состав чисел подобия. Таких, например, как число Прандтля, Нуссельта, Био.

Значения теплопроводности воздуха при разных температурах и давлении сведены в несколько таблиц, которые мы сегодня для Вас и публикуем. Обратите внимание! Значения представлены при идеальных пропорциях составляющих воздух газов. То есть

  • кислород — 20,95% по объёму и 23,20% по весу;
  • азот — 78,09% и 75,47%, соответственно;
  • углекислый газ — 0,03% и 0,046%;
  • водород, аргон, криптон и другие газы — в ничтожных количествах

Таблица теплопроводности газообразного воздуха в интервале температуры -183 до 1200°С при нормальном атмосферном давлении

Теплопроводность λ в текущей таблице выражена в размерности Вт/(м·град). Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала.

Поскольку это требуется чаще всего, отдельно обращаем внимание на значение теплопроводности воздуха при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении. При этих условиях теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град).

t, °Сλ, Вт/(м·град)
-1830,0084
-1730,0093
-1630,0102
-1530,0111
-1430,012
-1330,0129
-1230,0138
-1130,0147
-1030,0155
-930,0164
-830,0172
-730,018
-500,0204
-400,0212
-300,022
-200,0228
-100,0236
0,0244
100,0251
200,0259
300,0267
400,0276
500,0283
600,029
700,0296
800,0305
900,0313
1000,0321
1100,0328
1200,0334
1300,0342
1400,0349
1500,0357
1600,0364
1700,0371
1800,0378
1900,0386
2000,0393
2500,0427
3000,046
3500,0491
4000,0521
4500,0548
5000,0574
5500,0598
6000,0622
6500,0647
7000,0671
7500,0695
8000,0718
8500,0741
9000,0763
9500,0785
10000,0807
11000,085
12000,0915

Некоторые выводы и замечания по таблице

При низких отрицательных температурах охлажденный воздух имеет малую теплопроводность. Так, при температуре минус 183°С, она составляет всего 0,0084 Вт/(м·град).

А с ростом температуры теплопроводность воздуха тоже увеличивается. Так, при увеличении температуры с 20 до 1200°С, величина теплопроводности воздуха возрастает с 0,0259 до 0,0915 Вт/(м·град), то есть более чем в 3,5 раза!

Таблица значений теплопроводности воздуха от температуры в градусах Кельвина

Если в Вашей задачи температура выражена в градусах не по Цельсию, а по Кельвину, можете воспользоваться данными из этой таблицы. Обратите внимание на размерность значений — 10 –2 !

Данные даны также при P = 1 атм.

t, °Cλ, 10 –2 Вт/(м∙К)
–1730,922
–1431,204
–1131,404
–831,741
–531,983
–232,207
–32,348
0,12,370
72,417
172,485
272,553
372,621
672,836
973,026

Таблица теплопроводности воздуха в жидком и газообразном состояниях при низких температурах и давлении до 1000 бар

Теперь давайте посмотрим на значения теплопроводности воздуха при низких температурах и давлении до 1000 бар.

Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 75 до 300К (от -198 до 27°С).

Черта под значениями в таблице означает переход жидкого воздуха в газ: цифры под чертой относятся к газу, а выше ее — к жидкости.

Смена агрегатного состояния воздуха существенно сказывается на значении коэффициента теплопроводности — теплопроводность жидкого воздуха значительно выше.

Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000!

Обратите внимание!

Величина теплопроводности воздуха в газообразном состоянии с ростом давления и температуры увеличивается, а вот в жидком состоянии — наоборот, снижается. То есть, в сжиженном состоянии воздух с ростом температуры имеет тенденцию к снижению коэффициента теплопроводности.

Таблица теплопроводности газообразного воздуха при температуре от 300 до 800К и различном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при различных температурах в зависимости от давления от 1 до 1000 бар.

Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 300 до 800К (от 27 до 527°С).

Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000!

По данным таблицы видно, что с ростом температуры и давления теплопроводность воздуха увеличивается.

Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 100 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 1000 бар.

Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 1500 до 6000К (от 1227 до 5727°С).

Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000!

С ростом температуры молекулы воздуха диссоциируют и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряжении) 0,001 атм. и температуре 5000К.

Ведущие тенденции современного строительства – это возведение домов с максимальной энергоэффективностью. То есть с возможностью создания и поддержания комфортных условий проживания при минимальных затратах энергоносителей. Понятно, что многим нашим строителям, ведущим возведение своих жилых владений самостоятельно, до таких показателей пока далековато, но стремиться к этому – необходимо всегда.

Теплопроводность строительных материалов

Прежде всего, это касается минимизации тепловых потерь через строительные конструкции. Достигается такое снижение эффективной термоизоляцией, выполненной на основании теплотехнических расчетов. Проектирование в идеале должны проводить специалисты, но часто обстоятельства понуждают владельцев жилья и такие вопросы брать в свои руки. Значит, необходимо иметь общие представления о базовых понятиях строительной теплотехники. Прежде всего – что такое теплопроводность строительных материалов, в чем она измеряется, как просчитывается.

Если разобраться с этими «азами», то будет проще всерьез, со знанием дела , а не по наитию, заниматься вопросами утепления своего жилья.

Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?

Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».

Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.

«Практическое применение» огромной разницы в теплопроводности материалов – пробка, подсунутая под скобу металлической крышки кастрюли. Снять такую крышку с кипящей на плите посуды можно голыми пальцами, не опасаясь ожога.

И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.

Коэффициент теплопроводности материала

Существует специальная единица, которая характеризует любой материал, как проводник тепла. Называется она коэффициентом теплопроводности, обозначается обычно греческой буквой λ, и измеряется в Вт/(м×℃). (Во многих встречающихся формулах вместо градусов Цельсия ℃ указаны градусы Кельвина, К, но сути это не меняет).

Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.

Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.

Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.

Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.

А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.

И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.

Одинаковая термоизоляционная способность – и совершенно разные толщины. Хороший пример по разнице в теплопроводности.

В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.

Это свойственно большинству материалов – при насыщении влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.

Итак, коэффициент может даваться расчетный, то есть для совершенно сухого материала и лабораторных условий. Но для реальных расчетов берут его или для режима эксплуатации А, или для режима Б.

Эти режимы складываются консолидировано из климатических особенностей региона и из особенностей эксплуатации конкретного здания (помещения).

Тип своей климатической зоны по уровню влажности можно определить по предлагаемой карте-схеме:

Климатические зоны территории России по уровню влажности: 1 –влажная; 2 – нормальная; 3 – сухая.

Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:

Таблица определения влажностного режима помещений

Влажностной режим помещенияОтносительная влажность внутреннего воздуха при температуре:
до 12°Сот 13 до 24°С 25°С и выше
Сухойдо 60%до 50%до 40%
Нормальныйот 61 до 75%от 51 до 60%от 41 до 50%
Влажный76% и болееот 61 до 75%от 51 до 60%
Мокрый76% и более61% и более

Кстати, о влажности.

А хорошо ли вы представляете себе, что такое относительная влажность воздуха. И какой она должна быть в помещениях для поддержания комфортного микроклимата? Если с этим ясности нет – добро пожаловать к специальной публикации нашего портала, посвященной приборам измерения относительной влажности .

Итак, имея данные карты-схемы и таблицы, можно по второй таблице определиться с выбором режима А или Б, от которого будет зависеть реальная величина коэффициента теплопроводности.

Таблица для выбора режима эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностной режим помещения (по таблице)Зоны влажности (в соотвествии с картой-схемой)
3 – сухая2 – нормальная1 – влажная
СухойААБ
НормальныйАББ
Влажный или мокрыйБББ

Вот по этому режиму и выбирается из табличных данных наиболее близкий к реальности коэффициент теплопроводности.

Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.

Сопротивление теплопередаче

Итак, коэффициент теплопроводности характеризует сам материал. Но с практической точки зрения, наверное, важнее иметь какую-то величину, которая будет описывать теплопроводные способности конкретной конструкции. То есть уже с учетом особенностей ее строения и размеров.

Такая единица измерения есть, и называется она сопротивлением теплопередаче. Ее можно считать обратной величиной коэффициенту теплопроводности, с одновременным учетом толщины материала.

Обозначается сопротивление теплопередаче (или, как его часто именуют, термическое сопротивление) латинской буквой R. Если «плясать» от коэффициента теплопроводности, то определяется оно по следующей формуле.

R = h/λ

R — сопротивление теплопередаче однослойной однородной ограждающей конструкции, м²×℃/Вт;

h — толщина этого слоя, выраженная в метрах;

λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена эта ограждающая конструкция, Вт/(м×℃).

Очень часто в строительстве используются многослойные конструкции. В том числе одним из слоев нередко выступает утеплительный материал с очень низким коэффициентом теплопроводности – специально, чтобы максимально повысить значение термического сопротивления. Дело в том, что общее значение суммируется из сопротивлений всех слоев, составляющих ограждающую конструкцию. И к ним добавляется сопротивление приграничных слоев воздуха на внешней и внутренней поверхностях конструкции.

Формула сопротивления перегородки с n-слоев будет такой:

Rsum = R₁ + R₂ + …+Rn + Rai + Rao

Rsum— суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции;

R₁ … Rn— сопротивления слоев, от 1 до n;

Rai— сопротивление пристенного слоя воздуха внутри;

Rao— сопротивление пристенного слоя воздуха снаружи.

Для каждого из слоев сопротивление рассчитывается отдельно, исходя из коэффициента теплопроводности материала и толщины.

Есть специальная методика расчета и коэффициентов воздушных прослоек вдоль стены снаружи и внутри. Но для упрощенных расчётов их вполне можно взять равными суммарно 0,16 м²×℃/Вт – большой погрешности не будет.

Кстати, если в конструкции перегородки предусмотрена воздушная полость, не сообщающаяся с внешним воздухом, то она тоже дает весомую добавку к общему сопротивлению теплопередаче. Значения сопротивления теплопередаче воздушных изолированных прослоек показаны в таблице ниже:

Таблица термических сопротивлений замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, в метрахВ и Г ▲Г▼
tв > 0 ℃tв 0 ℃tв 0 ℃ – положительная температура воздуха в прослойке
tв Карта-схема территории России для определения нормированных значений сопротивлений теплопередаче.

Если не дотягивает – надо принимать меры, усиливать термоизоляцию, чтобы минимизировать потери тепла. И, стало быть, решить обратную задачу. То есть с использованием той же формулы (сопротивление от коэффициента теплопроводности и толщины) найти ту толщину утепления, которая восполнит имеющийся «дефицит» до нормы.

Термоизоляционную конструкцию сразу следует делать с опорой на проведенные теплотехнические расчеты.

Ну а если термоизоляции пока нет, то тут и вовсе все просто. Тогда потребуется определить, какой слой выбранного утеплительного материала обеспечит выход на нормированное значение сопротивления теплопередаче.

Определение уровня тепловых потерь

Еще одна важная задача – это определение величины тепловых потерь через ограждающую конструкцию. Такие вычисления бывают необходимы когда, например, определяется требуемая мощность системы отопления. Как по помещениям — для правильной расстановки обогревательных приборов (радиаторов), так и общая — для выбора оптимальной модели котла.

Каждая конструкция характеризуется своим уровнем тепловых потерь, которые необходимо определять и для правильного планирования системы отопления, и для совершенствования системы термоизоляции.

Дело в том, что это сопротивление описывается еще одной формулой, уже от разницы температур и количества тепла, уходящего через ограждающую конструкцию площадью один квадратный метр.

R = Δt / q

Δt — разница температур по обе стороны конструкции, ℃.

q — удельное количество теряемого тепла, Вт.

То есть если известна площадь ограждающей конструкции и ее термическое сопротивление (определенное, например, через толщину и коэффициент теплопроводности), если известно, для каких условий производится расчет (например, нормальная температура в помещении и самые сильные морозы, присущие данной местности), то можно спрогнозировать и тепловые потери через эту конструкцию.

Q = S × Δt/R

Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.

S — площадь этой конструкции, м².

Такие расчеты в помещении проводятся для всех ограждающих конструкций, контактирующих с холодом, и затем определяется суммарные потери, которые должны компенсироваться системой отопления. Или, если эти потери получаются слишком большими – это становится побудительным мотивом к усовершенствованию системы термоизоляции – что-то с ней не так.

Еще одна ремарка. Это мы говорили о конструкциях, состоящих из нескольких слоев разных строительных и утеплительных материалов. А как быть с окнами? Как для них просчитывается сопротивление теплопередаче?

Методика здесь – несколько иная, и самостоятельно заниматься такими расчетами вряд ли имеет смысл. Можно воспользоваться таблицей, в которой уже имеются готовые значения сопротивления для различных типов конструкций окон.

Таблица приведенных значений сопротивления теплопередаче для окон, остекленных балконных дверей, световых проемов (фонарей)

Материал и схема запонения проемаПриведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт
Двойное остекление в спаренных переплетах0.4
Двойное остекление в раздельных переплетах0.440,34*
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах0.550.46
Однокамерный стеклопакет:
– из обычного стекла0.380.34
– из стекла с твердым селективным покрытием0.510.43
– из стекла с мягким селективным покрытием0.560.47
Двухкамерный стеклопакет:
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм)0. 510.43
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм)0.540.45
– из стекла с твердым селективным покрытием0.580.48
– из стекла с мягким селективным покрытием0.680.52
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном0.650.53
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
– из обычного стекла0.56
– из стекла с твердым селективным покрытием0.65
– из стекла с мягким селективным покрытием0.72
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном0.69
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
– из обычного стекла0. 68
– из стекла с твердым селективным покрытием0.74
– из стекла с мягким селективным покрытием0.81
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном0.82
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах0.7
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах0.74
Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах0.8
Блоки стеклянные пустотные (с шириной кладочных швов 6 мм) размером:
-200×200 ×100 мм0,31 (без переплета)
-250×250 ×100 мм0,33 (без переплета)
Примечания:
Д и ПВХ – переплеты из дерева или пластика (поливинилхлорида)
А – переплеты из алюмииия
* – перепеты из стали
все указанные значения даны для площади остекления 75% от площади светового проема

Понятно, что тепловые потери будут считаться, исходя из площади остекления и разницы температур.

Надо заметить, что профессиональные теплотехнические расчеты учитывают еще и множество различных поправочных коэффициентов, в том числе на инсоляцию (воздействие солнечных лучей), светопоглощающие и отражающие свойства поверхностей, неоднородность конструкций и другие. Но для самостоятельной первичной оценки достаточно и того алгоритма, что приведен выше.

Для любителей же более обстоятельного подхода можно порекомендовать следующий видеосюжет:

Видео: Алгоритмы профессионального расчета сопротивления теплопередаче стен

Мы же завершим публикацию онлайн-калькулятором, который вполне позволяет на бытовом уровне решить ряд задач, о которых шла речь выше.

Понимание природы теплоизоляционных свойств атмосферного воздуха позволяет грамотно применять его физические качества при создании строительных материалов и расчётах энергоэффективности зданий. Сама по себе теплопроводность воздуха, как и любых других газов и их смесей, не является постоянной величиной, а находится в зависимости от различных макропараметров.

Физика явления теплопередачи

Материя состоит из атомов и молекул. Эти частицы никогда не находятся в покое, то есть обладают кинетической энергией. Их подвижность обусловлена:

Тепловой энергией называют кинетическую энергию атомов и молекул. Её среднее значение в системе называют температурой. С точки зрения физики, все тела, окружающие нас, тёплые, так как неподвижность атомов в материи (температуру абсолютного ноля) можно описать теоретически, но недостижимо для практики.

Перенос тепловой энергии из одной термодинамической системы в другую называют теплообменом. Он всегда происходит в одном направлении – от тела с более высокой температурой к телу с более низкой — и продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. При контакте сред с разной температурой остановить теплопередачу невозможно, её можно только замедлить. Сам теплообмен может осуществляться благодаря трём физическим явлениям:

  • теплопроводности;
  • конвекции;
  • излучению.

Теплопроводность — это передача тепла через тела с помощью столкновений молекул. Более подвижные частицы, контактируя с соседями, передают им часть энергии, таким образом создавая тепловой поток от нагретой части материала к холодной. Лучшие теплопроводники — металлы.

Конвекция требует текучей среды (жидкости или газа) и силы, действующей на среду, например, гравитации. Суть явления заключается в способности жидкости или газа менять плотность в связи с изменением температуры, благодаря чему под влиянием силы тяжести или другого внешнего воздействия происходит циркуляционное перемешивание. Таким образом тепло передаётся от горячих участков системы к холодным.

В этом видео вы узнаете о теплопроводности газов:

Излучение представляет собой способ передачи тепла, не нуждающийся в каком-либо контакте между источником тепла и нагреваемым объектом, как в случае с проводимостью или конвекцией.

Энергия передаётся через пространство с помощью электромагнитных волн со скоростью света. Хорошим примером в этом случае может быть нагрев Солнцем объектов на Земле с помощью излучения в видимом и инфракрасном диапазоне.

Коэффициент

λ

Теплопроводность — явление, характерное для твёрдых тел, но оно свойственно также жидкостям и газам. Поскольку молекулы газов обладают большей свободой, чем молекулы твёрдых тел, у них значительно меньше шансов сталкиваться друг с другом и таким образом передавать тепло в среде. Благодаря этому газы обладают крайне низкой теплопроводностью.

Способность материалов к термическому переносу за счёт теплопроводности определяется коэффициентом λ, который равен количеству тепловой энергии, проходящей через единицу площади однородного материала единичной толщины при единичной разнице температур на сторонах образца. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/м×K. Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала. Величину, обратную λ, называют коэффициентом сопротивления теплопередаче.

Характерные для газов низкие показатели λ не означают, что толстый слой газа обеспечит лучшую изоляцию, чем такой же толщины газонаполненный пористый материал. Дело в том, что в больших объёмах газов создаются хорошие условия для конвекции, поэтому пористые материалы — гораздо лучшие изоляторы, чем однородные утеплители.

Теплопроводность воздуха

Воздух представляет собой смесь газов в различных пропорциях, каждый из которых обладает собственными теплофизическими характеристиками. Для удобства в расчётах вместо воздуха как смеси используют его модель как однородного газа. Основные газообразные компоненты воздуха:

  • кислород — 20,95% по объёму и 23,20% по весу;
  • азот — 78,09% и 75,47%, соответственно;
  • углекислый газ — 0,03% и 0,046%;
  • водород, аргон, криптон и другие газы в ничтожных количествах.

С повышением температуры кинетическая энергия молекул атмосферных газов растет, они начинают двигаться с большей скоростью, расстояние между ними и их свободный пробег увеличиваются. Этот процесс заметен как понижение плотности воздуха. Вместе с разрежением растёт и сопротивление теплопередаче.

Изменение теплопроводности смеси атмосферных газов — сложный процесс, зависящий от многих физических явлений, например, от влажности. Поэтому коэффициент теплопроводности воздуха при различных температурах — не расчётная величина, а усреднённый результат многочисленных экспериментов. Следует отметить, что для атмосферных колебаний давления изменениями λ можно пренебречь. Таблица коэффициентов теплопроводности воздуха в зависимости от значений температуры выглядит так:

Температура, Kλ, Вт/(м·град)ТλТλТλ
900,00842300,02043700,03156000,0469
1000,00932400,02123800,03236500,0497
1100,01022500,02213900,03307000,0524
1200,01112600,02294000,03387500,0549
1300,01202700,02384200,03528000,0573
1400,01292800,02464400,03668500,0596
1500,01382900,02544600,03809000,0620
1600,01473000,02624800,03949500,0643
1700,01553100,02695000,040710000,0667
1800,01643200,02775200,042010500,0691
1900,01723300,02855400,043311000,0715
2000,01803400,02925600,044511500,0739
2100,01883500,03005800,045712000,0763
2200,01963600,0308

Эти данные точны для сухого газообразного воздуха в состоянии покоя при атмосферном давлении 1 бар при идеальных пропорциях составляющих его газов. На практике отклонения от табличных значений могут быть вызваны самыми разнообразными факторами.

Например, наличие промышленных производств, выбрасывающих в атмосферу огромное количество химических и биологических микрочастиц (альдегиды, аммиак, оксиды, тяжёлые металлы), приводит к значительным загрязнениям атмосферы, а подобные примеси в больших количествах способны не только локально изменить теплопроводность воздуха, но и повлиять на глобальный теплообмен в атмосфере.

Коэффициент теплопроводности газов (Таблица)

Коэффициент теплопроводности газов связан с их коэффициентом внутреннего трения η и с удельной теплоемкостью при постоянном объеме сν, уравнением k = 0,25 (9γ — 5)γсγ, где γ обозначает отношение cp/cv.

При обычных давлениях теплопроводность газов не зависит от давления, но онд возрастает при высоких и уменьшается при очень низких давлениях, например для воз­духа при давлениях около 0,001 мм Hg.

Изменение k·10
4 с температурой

Газ

Температура, °C

-200

-100

0

100

500

1000

Аргон

1,09

1,62

2,11

3,60

Хлор

0,72

Гелий

5,84

10,59

14,15

17,06

Водород

5,0

11,23

16,84

21,6

38,9

Криптон

0,88

1,10

Неон

4,65

5,70

Азот

1,58

2,43

3,12

5,42

Кислород

1,59

2,44

3,25

Ксенон

0,51

0,70

Воздух

 1,58

2,41

3,17

7,6

Аммиак

2,18

3,38

Углекислота

1,45

2,23

7,9

Углерода окись

1,51

2,32

3,04

Этан

1,80

Этилен

1,64

Фреон 12

0,85

1,35

Сероводород

1,2

Метан

1,88

3,02

Азота окись

1,54

2,38

Азот закись

1,51

Сернистый газ

0,77

Пары воды

1,58

2,35

5,7



Газов коэффициент теплопроводности — Справочник химика 21

    Для газов коэффициент теплопроводности возрастает с повышением температуры и практически мало зависит от давления.[c.277]

    Теплопроводность природных газов зависит от их состава, температуры и давления. С ростом температуры коэффициент теплопроводности растет, а от давления практически не зависит, за исключением случаев глубокого вакуума и давлений порядка 200 МПа и выше. Для большинства газов коэффициент теплопроводности X = 0,02 0,2 Вт/(м К). [c.235]


    Для твердых тел значение X обычно берут из таблиц для жидкостей и газов коэффициент теплопроводности чаще всего определяют по формулам  [c.86]

    Газы. Коэффициенты теплопроводности чистых газов и паров при низком давлении Яо можно, легко опреде- [c.23]

    Для смесн газов коэффициенты теплопроводности Ясм ориентировочно можно вычислить по формуле (VП-14), подставив в нее теплоемкость и вязкость смеси, — пример см. [О ]. Теплопроводность газов от давления практически не зависит, за исключением очень высоких (больше 2000 ат) и очень низких (меньше 20 мм рт. ст.) давлений. [c.544]

    Для смеси газов коэффициент теплопроводности X можно определить только опытным путем, так как закон аддитивности для X неприменим. Если известны удельная теплопроводность Ср и динамическая вязкость а газовой смеси, то Лсм в ккал/(м ч °С) приближенно можно вычислить по формуле [c.134]

    Коэффициент теплопроводности жидкостей и газов. Коэффициенты теплопроводности капельных жидкостей и газов значительно [c.282]

    Для газов коэффициент теплопроводности X примерно так же зависит от температуры, как и отношение Dia/T. Коэффициент к зависит еще от состава смеси. Значения коэффициента теплопроводности определяются из опытов как и значения коэффициента диффузии, они могут находиться для газов из кинетической теории. [c.77]

    Для смеси газов коэффициент теплопроводности 7 может быть определен только опытным путем, так как закон аддитивности для не применим. Если известны теплопроводность Ср и коэффициент динамической вязкости 7) газовой смеси, то «ксг, приближенно вычисляется по формуле [c. 141]

    Отсюда следует, что для газов коэффициент теплопроводности к пропорционален абсолютной температуре. Теплопроводность газов должна расти с повышением температуры и притом быстрее для тех газов, для которых С , увеличивается с температурой. Теплопроводность выражается в следующих единицах эрг кал ккал [c.14]

    Смесь Темпе- рат ,а. Молярная доля первого газа Коэффициент теплопроводности, брит. тепл. ед./час-фут-°Р Коэффициент теплопроводности, ккал [c.720]

    Теплопроводность газов. Коэффициент теплопроводности воздуха в зависимости от температуры можно определять по формуле [c.211]

    В приложении III приведены значения коэффициента теплопроводности X для различных газов. Коэффициент теплопроводности у. равен количеству переносимого тепла через площадку в квадратный сантиметр за секунду при градиенте температуры, равном единице. Это справедливо только для рассматриваемой области давлений, т. е. для области давлений, где тепло передается только б.ттагодаря межмолекулярным столкновениям. [c.17]

    Уравнение (15) справедливо, если отсутствует теплообмен проводника тепла с окружающей средой через боковую поверхность. Это условие выполняется на практике тем точнее, чем лучше теплоизоляция, окружающая конструктивные элементы. Величина поперечного сечения для труб постоянна. Она может быть также принята в первом приближении постоянной в случае опор и подвесок сосудов для сжиженных газов. Коэффициент теплопроводности многих конструкционных материалов заметно изменяется с температурой. Интегрируя уравнение (15), получаем [c.395]

    Коэффициент теплопроводности газов увеличивается с повышением температуры, а от давления практически lie зависит, за исключением очень высоких (больше абсолютного давления 2000 am) и очень низких (меньше 10 мм рт. ст.) давлений. Для смеси газов коэффициент теплопроводности X определяется опытным путем и не подчиняется закону аддитивности. Коэффициент теплопроводности жидкости лежит в пределах от 0,093 до 0,7 вт/м-град. С повышением температуры для большинства жидкостей коэффициент теплопроводности уменьшается, исключение составляют вода и глицерин. Коэффициент теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов изменяется в пределах от 0,0233 до 2,8 вт м- град, с повышением температуры он увеличивается примерно по линейному закону. Материалы с низким значением коэффициента теплопроводности (Х- 0,23 вт/м-град) обычно называют теплоизоляционными материалами. [c.9]

    Введенное в предыдущей главе представление о фононном газе, заполняющем с некоторой плотностью объем кристаллической решетки, позволяет применить для анализа процессов теплопереноса в твердых телах, обладающих решеточной теплопроводностью, аппарат кинетической теории газов. По аналогии с идеальным газом коэффициент теплопроводности фонои-ного газа можно представить (Р. Пайерлс) в виде [c.27]

    Влияние рода заполняюш,его газа на перенос тепла в изоляционных материалах в условиях вакуума проявляется двояким образом. Чем больше средняя длина свободного пробега молекул Ь, тем выше (при одинаковом числе атомов в молекуле газа) коэффициент теплопроводности газа Яг. Увеличение Ь при замене одного газа другим приводит к возрастанию критерия Кп (при [c.98]

    Размерности величин в этой формуле следующие Г — К, М — г/моль, а — нм. Видно, что коэффициент теплопроводности пропорционален корню квадратному из температуры (Л Г / ) и не зависит от давления. В процессах горения обычно имеют дело с газовой смесью большого числа различных компонентов. В этом случае необходимо знать коэффициент теплопроводности смеси. Для смеси газов коэффициент теплопроводности можно вычислить по коэффициентам теплопроводности Лj и мольным долям индивидуальных компонентов г с точностью 10- 20%, используя эмпирический закон [Mathuг et а1., 1967]  [c.70]



Теплопроводность некоторых выбранных материалов и газов

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, за счет градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния»

Теплопроводность единицы — [Вт / (м · К)] в системе СИ и [БТЕ / (час фут ° F)] в британской системе мер.

См. Также изменения теплопроводности в зависимости от температуры и давления , для: воздуха, аммиака, двуокиси углерода и воды

Теплопроводность для обычных материалов и продуктов:

900 90078 0,1 — 0,22 0,606
Теплопроводность
k —
Вт / (м · К)

Материал / вещество Температура
25 o C
(77 o F)
125 o C
(257 o F)
225 o C
(437 o F)
Acetals 0. 23
Ацетон 0,16
Ацетилен (газ) 0,018
Акрил 0,2
Воздух, атмосфера (газ) 0,0262 0,0333 0,0398
Воздух, высота над уровнем моря 10000 м 0,020
Агат 10,9
Спирт 0.17
Глинозем 36 26
Алюминий
Алюминий Латунь 121
Оксид алюминия 30
Аммиак (газ) 0,0249 0,0369 0,0528
Сурьма 18,5
Яблоко (85.6% влаги) 0,39
Аргон (газ) 0,016
Асбестоцементная плита 1) 0,744
Асбестоцементные листы 1) 0,166
Асбестоцемент 1) 2,07
Асбест в рыхлой упаковке 1) 0. 15
Асбестовая плита 1) 0,14
Асфальт 0,75
Бальсовое дерево 0,048
Битум 0,14
Слои битума / войлока 0,5
Говядина постная (влажность 78,9%) 0.43 — 0,48
Бензол 0,16
Бериллий
Висмут 8,1
Битум 0,17
Доменный газ (газ) 0,02
Шкала котла 1,2 — 3,5
Бор 25
Латунь
Бризовый блок 0.10 — 0,20
Кирпич плотный 1,31
Кирпич огневой 0,47
Кирпич изоляционный 0,15
Кирпич обыкновенный (Строительный кирпич ) 0,6 -1,0
Кирпичная кладка плотная 1,6
Бром (газ) 0,004
Бронза
Коричневая железная руда 0. 58
Масло (влажность 15%) 0,20
Кадмий
Силикат кальция 0,05
Углерод 1,7
Двуокись углерода (газ) 0,0146
Окись углерода 0,0232
Чугун
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная 0.23

Ацетат целлюлозы, формованный, лист

0,17 — 0,33
Нитрат целлюлозы, целлулоид 0,12 — 0,21
Цемент, Портленд 0,29
Цемент, строительный раствор 1,73
Керамические материалы
Мел 0.09
Древесный уголь 0,084
Хлорированный полиэфир 0,13
Хлор (газ) 0,0081
Хром никелевая сталь 16,3
Хром
Оксид хрома 0,42
Глина, от сухой до влажной 0. 15 — 1,8
Глина насыщенная 0,6 — 2,5
Уголь 0,2
Кобальт
Треск (влажность 83% содержание) 0,54
Кокс 0,184
Бетон, легкий 0,1 — 0,3
Бетон, средний 0.4 — 0,7
Бетон, плотный 1,0 — 1,8
Бетон, камень 1,7
Константан 23,3
Медь
Кориан (керамический наполнитель) 1,06
Пробковая плита 0,043
Пробка, повторно гранулированная 0.044
Пробка 0,07
Хлопок 0,04
Вата 0,029
Углеродистая сталь
Утеплитель из шерсти 0,029
Купроникель 30% 30
Алмаз 1000
Диатомовая земля (Sil-o-cel) 0. 06
Диатомит 0,12
Дуралий
Земля, сухая 1,5
Эбонит 0,17 11,6
Моторное масло 0,15
Этан (газ) 0.018
Эфир 0,14
Этилен (газ) 0,017
Эпоксидная смола 0,35
Этиленгликоль 0,25
Перья 0,034
Войлок 0,04
Стекловолокно 0.04
Волокнистая изоляционная плита 0,048
Древесноволокнистая плита 0,2
Огнеупорный кирпич 500 o C 1,4
Фтор (газ) 0,0254
Пеностекло 0,045
Дихлордифторметан R-12 (газ) 0. 007
Дихлордифторметан R-12 (жидкость) 0,09
Бензин 0,15
Стекло 1.05
Стекло, жемчуг, жемчуг 0,18
Стекло, жемчуг, насыщенный 0,76
Стекло, окно 0.96
Стекло-вата Изоляция 0,04
Глицерин 0,28
Золото
Гранит 1,7 — 4,0
Графит 168
Гравий 0,7
Земля или почва, очень влажная зона 1.4
Земля или почва, влажная зона 1,0
Земля или почва, сухая зона 0,5
Земля или почва, очень сухая зона 0,33
Гипсокартон 0,17
Волос 0,05
ДВП высокой плотности 0. 15
Лиственные породы (дуб, клен ..) 0,16
Hastelloy C 12
Гелий (газ) 0,142
Мед ( 12,6% влажности) 0,5
Соляная кислота (газ) 0,013
Водород (газ) 0,168
Сероводород (газ) 0.013
Лед (0 o C, 32 o F) 2,18
Инконель 15
Чугун 47-58
Изоляционные материалы 0,035 — 0,16
Йод 0,44
Иридий 147
Железо
Оксид железа 0 .58
Капок изоляция 0,034
Керосин 0,15
Криптон (газ) 0,0088
Свинец
, сухой 0,14
Известняк 1,26 — 1,33
Литий
Магнезиальная изоляция (85%) 0. 07
Магнезит 4,15
Магний
Магниевый сплав 70-145
Мрамор 2,08 — 2,94
Ртуть, жидкость
Метан (газ) 0,030
Метанол 0.21
Слюда 0,71
Молоко 0,53
Изоляционные материалы из минеральной ваты, шерстяные одеяла .. 0,04
Молибден
Монель
Неон (газ) 0,046
Неопрен 0.05
Никель
Оксид азота (газ) 0,0238
Азот (газ) 0,024
Закись азота (газ) 0,0151
Нейлон 6, Нейлон 6/6 0,25
Масло машинное смазочное SAE 50 0,15
Оливковое масло 0. 17
Кислород (газ) 0,024
Палладий 70,9
Бумага 0,05
Парафиновый воск 0,25
Торф 0,08
Перлит, атмосферное давление 0,031
Перлит, вакуум 0.00137
Фенольные литые смолы 0,15
Формовочные смеси фенолоформальдегидные 0,13 — 0,25
Фосфорбронза 110 Pinchbe20 159
Шаг 0,13
Карьерный уголь 0.24
Гипс светлый 0,2
Гипс, металлическая планка 0,47
Гипс песочный 0,71
Гипс, деревянная планка 0,28
Пластилин 0,65 — 0,8
Пластмассы вспененные (изоляционные материалы) 0.03
Платина
Плутоний
Фанера 0,13
Поликарбонат 0,19
Полиэстер
Полиэтилен низкой плотности, PEL 0,33
Полиэтилен высокой плотности, PEH 0.42 — 0,51
Полиизопреновый каучук 0,13
Полиизопреновый каучук 0,16
Полиметилметакрилат 0,17 — 0,25
Полипропилен
Полистирол вспененный 0,03
Полистирол 0.043
Пенополиуритан 0,03
Фарфор 1,5
Калий 1
Картофель, сырое мясо 0,55
Пропан (газ) 0,015
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 0,25
Поливинилхлорид, ПВХ 0.19
Стекло Pyrex 1,005
Кварц минеральный 3
Радон (газ) 0,0033
Красный металл
Рений
Родий
Порода, твердая 2-7
Порода, вулканическая порода (туф) 0.5 — 2,5
Изоляция из каменной ваты 0,045
Канифоль 0,32
Резина, ячеистая 0,045
Резина натуральная 0,13
Рубидий
Лосось (влажность 73%) 0,50
Песок сухой 0.15 — 0,25
Песок влажный 0,25 — 2
Песок насыщенный 2-4
Песчаник 1,7
Опилки 0,08
Селен
Овечья шерсть 0,039
Аэрогель кремнезема 0.02
Кремниевая литьевая смола 0,15 — 0,32
Карбид кремния 120
Кремниевое масло 0,1
Серебро
Шлаковая вата 0,042
Сланец 2,01
Снег (температура <0 o C) 0.05 — 0,25
Натрий
Хвойные породы (пихта, сосна ..) 0,12
Почва, глина 1,1
Почва, с органическими материя 0,15 — 2
Грунт насыщенный 0,6 — 4

Припой 50-50

50

Сажа

0.07

Насыщенный пар

0,0184
Пар низкого давления 0,0188
Стеатит 2
Сталь углеродистая
Сталь, нержавеющая сталь
Изоляция соломенной плиты, сжатая 0,09
Пенополистирол 0.033
Диоксид серы (газ) 0,0086
Сера кристаллическая 0,2
Сахара 0,087 — 0,22
Тантал
Смола 0,19
Теллур 4,9
Торий
Древесина, ольха 0.17
Лес, ясень 0,16
Лес, береза ​​ 0,14
Лес, лиственница 0,12
Лес, клен 0,16
Древесина дубовая 0,17
Древесина осина 0,14
Древесина оспа 0.19
Древесина, бук красный 0,14
Древесина, сосна красная 0,15
Древесина, сосна белая 0,15
Древесина ореха 0,15
Олово
Титан
Вольфрам
Уран
Пенополиуретан 0.021
Вакуум 0
Гранулы вермикулита 0,065
Виниловый эфир 0,25
Вода, пар (пар) 0,0267 0,0359
Пшеничная мука 0.45
Белый металл 35-70
Древесина поперек волокон, белая сосна 0,12
Древесина поперек волокон, бальза 0,055
Древесина поперек волокон, сосна желтая, древесина 0,147
Дерево, дуб 0,17
Шерсть, войлок 0.07
Древесная вата, плита 0,1 — 0,15
Ксенон (газ) 0,0051
Цинк

1) Асбест плохо для здоровья человека, когда крошечные абразивные волокна попадают в легкие, где они могут повредить легочную ткань. Это, по-видимому, усугубляется курением сигарет, в результате чего возникают мезотелиома и рак легких.

Пример — кондуктивная теплопередача через алюминиевый бак по сравнению с баком из нержавеющей стали

Кондуктивная теплопередача через стенку ванны может быть рассчитана как

q = (k / s) A dT (1)

или, альтернативно,

q / A = (к / с) dT

, где

q = теплопередача (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт / м 2 , БТЕ / (ч фут 2 ))

k = теплопроводность ( Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, o F)

с = толщина стены (м, фут)
9000 5

Калькулятор теплопроводности

k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

s = толщина стенки (м, фут)

A = площадь поверхности (м 2 , футы 2 )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, o F)

Примечание! — общая теплопередача через поверхность определяется « общим коэффициентом теплопередачи », который в дополнение к кондуктивной теплопередаче зависит от

Кондуктивная теплопередача через алюминиевую стенку емкости толщиной 2 мм — разность температур 80
o C

Теплопроводность алюминия составляет 215 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(215 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м)] (80 o C)

= 8600000 (Вт / м 2 )

= 8600 (кВт / м 2 )

Кондуктивная теплопередача через стенку емкости из нержавеющей стали толщиной 2 мм — разница температур 80
o C

Теплопроводность для нержавеющей стали 17 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(17 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м) ] (80 o C)

= 680000 (Вт / м 2 )

= 680 (кВт / м 2 )

Воздух — теплопроводность

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность к проводить тепло . Теплопроводность может быть определена как

« количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала — в направлении, нормальном к поверхности единицы площади — из-за единичного температурного градиента в условиях устойчивого состояния».

Наиболее распространенными единицами измерения теплопроводности являются Вт / (м · К) в системе СИ и БТЕ / (ч фут ° F) в британской системе мер.

Табличные значения и преобразование единиц теплопроводности приведены под рисунками.

Онлайн-калькулятор теплопроводности воздуха

Калькулятор, представленный ниже, можно использовать для расчета теплопроводности воздуха при заданных температуре и давлении.
Выходная проводимость выражается в мВт / (м · K), британских тепловых единицах (IT) / (ч фут · ° F) и ккал (IT) / (ч · м · K).

См. Также другие свойства Air при изменяющейся температуре и давлении: Плотность и удельный вес при различной температуре, плотность при переменном давлении, коэффициенты диффузии газов в воздухе, число Прандтля, удельная теплоемкость при различной температуре и удельная теплоемкость при переменное давление, температуропроводность, свойства в условиях газожидкостного равновесия и теплофизические свойства воздуха при стандартных условиях, а также состав и молекулярная масса,
, а также теплопроводность аммиака, бутана, диоксида углерода, этана, этилена, водорода, метана , азот, пропан и вода.

См. Также Калькулятор теплопроводности

Вернуться к началу

Вернуться к началу


Вернуться к началу

Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах в ° C:

31,62
71,35
Температура Теплопроводность
[° C] [мВт / м K] [ккал (IT) / (hm K)] [Btu (IT) / (ч фут ° F)]
-190 7.82 0,00672 0,00452
-150 11,69 0,01005 0,00675
-100 16,20 0,01393 0,00936
-75 18,34 0,01060
-50 20,41 0,01755 0,01179
-25 22,41 0.01927 0,01295
-15 23,20 0,01995 0,01340
-10 23,59 0,02028 0,01363
0,02028 23,97 0,0201361
0 24,36 0,02094 0,01407
5 24,74 0,02127 0,01429
10 25.12 0,02160 0,01451
15 25,50 0,02192 0,01473
20 25,87 0,02225 0,01495
25 26,24 9007 0,02
30 26,62 0,02289 0,01538
40 27,35 0,02352 0.01580
50 28,08 0,02415 0,01623
60 28,80 0,02477 0,01664
80 30,23 0,02599 0,01746 0,02599 0,01746 0,02719 0,01827
125 33,33 0,02866 0,01926
150 35.00 0,03010 0,02022
175 36,64 0,03151 0,02117
200 38,25 0,03289 0,02210
225 39,83
300 44,41 0,03819 0,02566
412 50,92 0,04378 0.02942
500 55,79 0,04797 0,03224
600 61,14 0,05257 0,03533
700 66,32 0,05702 0,0383278
0,06135 0,04122
900 76,26 0,06557 0,04406
1000 81.08 0,06971 0,04685
1100 85,83 0,07380 0,04959

Наверх
Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах в ° F:

900 40 900 0,01911 1400
Температура Теплопроводность
[° F] [BTU (IT) / (h ft ° F)] [ккал (IT) / (hm K)] [мВт / м · К]
-300 0.00484 0,00720 8,37
-200 0,00788 0,01172 13,63
-100 0,01068 0,01589 18,48
-50 0,01200 900 20,77
-20 0,01277 0,01901 22,10
0 0,01328 0.01976 22,98
10 0,01353 0,02013 23,41
20 0,01378 0,02050 23,84
30 0,01402 0,0208779
0,01427 0,02123 24,70
50 0,01451 0,02160 25,12
60 0.01476 0,02196 25,54
70 0,01500 0,02232 25,95
80 0,01524 0,02267 26,37
100 0,01571 33 0,01571
120 0,01618 0,02408 28,00
140 0,01664 0,02477 28.80
160 0,01710 0,02545 29,60
180 0,01755 0,02612 30,38
200 0,01800 0,02679 31,16 0,02679 31,16
0,02843 33,07
300 0,02018 0,03003 34,93
350 0.02123 0,03160 36,75
400 0,02226 0,03313 38,53
450 0,02327 0,03463 40,28
500 0,0242679
0,0242679
600 0,02620 0,03898 45,34
700 0,02807 0.04177 48,58
800 0,02990 0,04449 51,74
1000 0,03342 0,04973 57,84
1200 0,05420 1200
0,04007 0,05963 69,35
1600 0,04325 0,06436 74.85
1800 0,04635 0,06898 80,23
2000 0,04941 0,07353 85,51

Преобразование единиц теплопроводности:

тепловая единица (международная) / (фут-час, градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (ft h ° F], британская тепловая единица (международная) / (дюйм-час, градус Фаренгейта) [BTU (IT) / (в h ° F]) , британская тепловая единица (международная) * дюйм / (квадратный фут * час * градус Фаренгейта) [(Btu (IT) дюйм) / (фут² час ° F)], килокалория / (метр час градус Цельсия) [ккал / (mh ° C)], джоуль / (сантиметр второй градус кельвина) [Дж / (см · с · K)], ватт / (метр градус кельвина) [Вт / (м ° C)],

  • 1 британских тепловых единиц (IT) / (фут ч ° F) = 1/12 Btu (IT) / (в ч ° F) = 0.08333 британских тепловых единиц (IT) / (в час · ° F) = 12 британских тепловых единиц (IT) · дюйм / (фут 2 час · ° F) = 1,488 ккал / (м · ч · ° C) = 0,01731 Дж / (см · с · K) = 1,731 Вт / (м · К)
  • 1 британская тепловая единица (IT) / (час · ° F) = 12 британских тепловых единиц (IT) / (фут · час · ° F) = 144 британских тепловых единицы (IT) дюйм / (фут 2 час · ° F) = 17,858 ккал / (м · ч ° C) = 0,20769 Дж / (см · с · K) = 20,769 Вт / (м · K)
  • 1 (британских тепловых единиц (IT) дюйм) / (фут² час ° F) = 0,08333 британских тепловых единиц (ИТ) / ( фут ч ° F) = 0,00694 британских тепловых единиц (IT) / (в час ° F) = 0,12401 ккал / (мч ° C) = 0,001442 Дж / (см · с · K) = 0,1442 Вт / (м · K)
  • 1 Дж / ( см · с · K) = 100 Вт / (м · K) = 57,789 БТЕ (IT) / (фут · ч · ° F) = 4.8149 БТЕ (IT) / (в час ° F) = 693,35 (БТЕ (IT) дюйм) / (фут² час ° F) = 85,984 ккал / (мч ° C)
  • 1 ккал / (мч ° C) = 0,6720 БТЕ (IT) / (фут · ч ° F) = 0,05600 Btu (IT) / (в час · ° F) = 8,0636 (Btu (IT) · дюйм) / (фут 2 час · ° F) = 0,01163 Дж / (см · с · K ) = 1,163 Вт / (м · К)
  • 1 Вт / (м · К) = 0,01 Дж / (см · с · К) = 0,5779 БТЕ (IT) / (фут · ч · ° F) = 0,04815 БТЕ (IT) / (дюйм · ч ° F) = 6,9335 (британских тепловых единиц (IT) дюйм) / (фут² ч ° F) = 0,85984 ккал / (мч ° C)

Наверх

Теплопроводность

Материал Теплопроводность
(кал / сек) / (см 2 C / см)
Теплопроводность
(Вт / м · К) *
Diamond 1000
Серебро 1.01 406.0
Медь 0.99 385.0
Золото 314
Латунь 109,0
Алюминий 0,50 205,0
Железо 0,163 79,5
Сталь 50.2
Свинец 0,083 34,7
Ртуть 8,3
Лед 0,005 1,6
Стекло обычное 0,0025 0,8
Бетон 0,002 0,8
Вода при 20 ° C 0,0014 0,6
Асбест 0,0004 0.08
Снег (сухой) 0,00026
Стекловолокно 0,00015 0,04
Кирпич изоляционный 0,15
Кирпич красный 0,6
Пробковая плита 0,00011 0,04
Войлок 0,0001 0,04
Минеральная вата 0,04
Полистирол (пенополистирол) 0,033
Полиуретан 0,02
Дерево 0,0001 0,12-0,04
Воздух при 0 ° C 0,000057 0,024
Гелий (20 ° C) 0,138
Водород (20 ° C) 0,172
Азот (20 ° C) 0,0234
Кислород (20 ° C) 0,0238
Аэрогель кремнезема 0,003

* Большая часть от Янга, Хью Д., Университетская физика, 7-е изд. Таблица 15-5. Значения для аэрогеля алмаза и диоксида кремния из Справочника по химии и физике CRC.

Обратите внимание, что 1 (кал / сек) / (см 2 C / см) = 419 Вт / м K. Имея это в виду, два приведенных выше столбца не всегда совпадают.Все значения взяты из опубликованных таблиц, но не могут считаться достоверными.

Значение 0,02 Вт / мК для полиуретана может быть принято как номинальное значение, которое определяет пенополиуретан как один из лучших изоляторов. NIST опубликовал процедуру численного приближения для расчета теплопроводности полиуретана на http://cryogenics.nist.gov/NewFiles/Polyurethane.html. Их расчет для полиуретана, наполненного фреоном, плотностью 1,99 фунт / фут 3 при 20 ° C дает теплопроводность 0.022 Вт / мК. Расчет для полиуретана с наполнителем CO 2 с плотностью 2,00 фунт / фут 3 дает 0,035 Вт / мК.

Индекс

Таблицы

Ссылка
Young
Ch 15.

Коэффициент теплопроводности — обзор

2.5 Обнаружение и анализ тепловых свойств

Что касается тепловых свойств наноматериалов, физические величины, требующие характеризации, включают теплопроводность коэффициент, удельная теплоемкость, тепловое расширение, термическая стабильность и температура плавления.

Когда тонкопленочный слой материала достигает определенной толщины, эффект границ зерен будет оказывать все более значительное влияние на теплопроводность. Кроме того, коэффициент теплопроводности перпендикулярно пленке имеет тенденцию к уменьшению с уменьшением толщины пленки.

Теоретические предсказания и экспериментальные результаты подтвердили, что наноструктурированные материалы имеют удельную теплоемкость намного выше, чем у обычных объемных материалов. Наноматериалы имеют сравнительно хаотичное распределение атомов по структуре, которая имеет больший объем по сравнению с объемными аналогами.Таким образом, энтропийные вклады из-за этой некристаллической поверхности вносят гораздо больший вклад в удельную теплоемкость, чем средние крупнокристаллические материалы, что приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Нанокристаллы почти в два раза больше средних кристаллов по коэффициенту теплового расширения, причем увеличение t в основном связано с составом кристаллических границ. Основной прибор для измерения коэффициента теплового расширения материалов известен как анализатор теплового расширения, но он также известен как термодилатометрический анализатор или термомеханический анализатор .Анализ коэффициента теплового расширения материалов может дать представление о молекулярном движении, структурных изменениях и поведении при тепловом расширении. Для решения таких проблем, как термическое соединение различных материалов при производстве полупроводниковых устройств, анализатор теплового расширения является лучшим инструментом для анализа.

Точка плавления — это температура, при которой материал переходит из твердого состояния в жидкость. Для кристаллических объектов существует четкая точка плавления; однако некристаллические объекты имеют плохо определенную температуру плавления.Температура может увеличиваться до значения, при котором небольшое количество атомов в общей структуре начинает двигаться одновременно с жидким поведением. Эта температура известна как температура стеклования ( T г ). При температуре ниже Т г стекломатериал находится в твердом состоянии; при температурах выше Т г — переохлажденная жидкость. Выражаясь в механических терминах, если температура ниже T g , то произойдет упругая деформация; если температура выше Т г , то начинается вязкостная (жидкая) деформация.

Температура термического разложения — это значение, при котором связи материала могут быть нагреты до разорванного состояния и диссоциированы на другие вещества.

Для пластифицированных некристаллических или аморфных наноматериалов температура стеклования и температура термической диссоциации, отличные от точки плавления, также являются очень важными тепловыми свойствами. Таблица 2.4 показывает температуру плавления нескольких видов материалов в разных масштабах.

Таблица 2.4. Точка плавления нескольких материалов в разных масштабах

Тип материала Размер частиц: диаметр (нм) или общее количество атомов Точка плавления (K)
Au Обычные сыпучие материалы 1340
300 нм 1336
100 нм 1205
20 нм 800
2 нм 600
Sn 10–30 555
500 480
Pb Обычные сыпучие материалы 600
30–45 583
CdS Обычные сыпучие материалы 1678
2 нм ≈910
1.5 нм ≈600
Cu Обычные насыпные материалы 1358
20 нм ≈312

Термические свойства наноматериалов обычно обнаруживаются и анализируются с помощью термогравитационного анализа (TGA) и производная термогравиметрия (DTG).

ТГА может обеспечивать непрерывное измерение на основе изменения веса материалов в процессе нагрева во время измерения.В частности, изменения массы отслеживаются как функция температуры с заданной температурной скоростью и могут быть соотнесены с потерями массы и тепловыми переходами в материале. Одновременно можно проводить дифференцированное лечение. А именно, запись изменений качества составляет метод измерения DTG.

С помощью TGA (или DTG) можно определить ряд термических свойств материалов, например, температуру старения во время пиролиза и динамику старения, поведение при старении при разных температурах и в различных газовых средах, упаковочные материалы IC, используемые в процесс изготовления исполняемых полупроводниковых устройств, гибких печатных плат и стеклянных подложек, керамических подложек и других компонентов анализа.

В коллоидной системе соответствующие термические свойства частиц также включают, среди прочего, броуновское движение, баланс диффузии и седиментации.

При броуновском движении среднее смещение частицы X¯ может быть выражено как:

X¯ = RTN0Z3πηr

где R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N 0 — постоянная Авогадро, Z — интервал времени наблюдения, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Броуновское движение оказывает существенное влияние на природу коллоидных частиц. Броуновское движение — важный фактор, который может повлиять на стабильность дисперсной системы коллоидных частиц. Из-за броуновского движения осаждение коллоидных частиц происходит не из-за гравиметрических сил, а из-за коллоидной агрегации, вызванной столкновениями между частицами, что приводит к осаждению.

Явление диффузии связано с переносом массы, который возникает из-за броуновского движения частиц (броуновское движение) при наличии градиента концентрации.Чем крупнее частицы и чем меньше тепловая скорость, тем менее заметной становится диффузия. Обычно коэффициент диффузии используется для измерения скорости диффузии. Это физическое количество материала, указывающее на диффузионную способность.

В коллоидной системе коэффициент диффузии D можно выразить как:

D = RTN0⋅16πηr

Здесь R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N 0 — постоянная Авогадро, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Поскольку коэффициент диффузии коррелирует со средним смещением, полученный коэффициент диффузии D можно также выразить как:

D = X¯22Z

Здесь Z — это определенный интервал времени наблюдения, а X¯ — среднее смещение частицы при броуновском движении. В таблице 2.5 показан коэффициент диффузии золя, образующегося из наночастиц золота, при 291 К.

Таблица 2.5. Коэффициент диффузии золя, образующегося из частиц нано-Au при 291 K

Размер частиц нано-Au (нм) Коэффициент диффузии (109 м 2 / с)
1 0 .213
10 0,0213
100 0,00213

Когда частицы, взвешенные в жидкости, показывают скорость осаждения, равную скорости диффузии, система достигает состояния равновесия, а именно равновесия седиментации. . В состоянии седиментационного равновесия концентрация коллоидных частиц подчиняется закону распределения Гаусса.

Закон распределения Гаусса для коллоидных частиц может быть выражен как:

n2 = n1e − N0RT⋅43r3 (ρp − ρ0) (x2 − x1) g

Здесь n 1 и n 2 — концентрация частиц в поперечном сечении на высоте x 1 и x 2 соответственно, R — идеальная газовая постоянная, T — абсолютная температура, A — Константа Авогадро, r — радиус частицы, ρ0 — плотность коллоидных частиц, ρp — плотность дисперсионной среды, г — ускорение свободного падения.

Вязкость воздуха, динамическая и кинематическая | Инженеры Edge

Связанные ресурсы: физика

Вязкость воздуха, динамическая и кинематическая

Техника теплопередачи
Термодинамика
Инженерная физика

Вязкость воздуха, динамическая и кинематическая

  • Удельная теплоемкость воздуха
  • Плотность воздуха
  • Удельная теплоемкость воздуха
  • Теплопроводность воздуха
  • Температуропроводность воздуха
  • Динамическая вязкость воздуха
  • Кинематическая вязкость воздуха
  • Число Прандтля Воздух

Вязкость воздуха в основном зависит от температуры.При 15 ° C вязкость воздуха составляет 1,81 × 10 -5 кг / (м · с), 18,1 мкПа · с или 1,81 · 10 -5 Па · с.

Кинематическая вязкость воздуха при 15 ° C составляет 1,48 × 10 -5 м 2 / с или 14,8 сСт. При 25 ° C вязкость составляет 18,6 мкПа · с, а кинематическая вязкость 15,7 сСт.

Свойства воздуха при давлении 1 атм.

Температура
Т, ° С

Плотность
Воздух
ρ, кг / м 3

Удельная теплоемкость
воздуха
c ρ , Дж / кг · K

Тепловой
Электропроводность
Воздух
к, Вт / м-К

Тепловой
Коэффициент диффузии воздуха
α, м 2 / с

Динамический
Вязкость воздуха
µ, кг / м-с

Кинематика
Вязкость по воздуху
v , м 2 / с

Прандтль
Номер Air
Pr

–150

2.866

983

0,01171

4,158 x 10 -6

8,636x 10 -6

3,013 x 10 -6

0,7246

–100

2.038

966

0,01582

8.036x 10 -6

1,189 x 10 -5

5,837 x 10 -6

0,7263

–50

1.582

999

0,01979

1,252 x 10 -5

1.474 х 10 -5

9,319 x 10 -6

0,7440

–40

1.514

1002

0,02057

1,356 x 10 -5

1,527 x 10 -5

1,008 x 10 -5

0,7436

–30

1.451

1004

0,02134

1,465 x 10 -5

1,579 x 10 -5

1.087 x 10 -5

0,7425

–20

1.394

1005

0,02211

1,578 x 10 -5

1,630 x 10 -5

1,169 x 10 -5

0,7408

–10

1.341

1006

0,02288

1,696 x 10 -5

1,680 x 10 -5

1,252 x 10 -5

0,7387

0

1.292

1006

0,02364

1,818 x 10 -5

1,729 x 10 -5

1,338 x 10 -5

0,7362

5

1.269 ​​

1006

0,02401

1,880 x 10 -5

1,754 х 10 -5

1,382 x 10 -5

0,7350

10

1.246

1006

0,02439

1,944 x 10 -5

1,778 x 10 -5

1,426 х 10 -5

0,7336

15

1.225

1007

0,02476

2,009 х 10 -5

1,802 х 10 -5

1,470 x 10 -5

0,7323

20

1.204

1007

0,02514

2,074 x 10 -5

1,825 x 10 -5

1,516 x 10 -5

0,7309

25

1.184

1007

0,02551

2,141 х 10 -5

1,849 x 10 -5

1,562 х 10 -5

0,7296

30

1.164

1007

0,02588

2,208 x 10 -5

1,872 x 10 -5

1.608 x 10 -5

0,7282

35

1.145

1007

0,02625

2,277 x 10 -5

1,895 x 10 -5

1,655 х 10 -5

0,7268

40

1.127

1007

0,02662

2,346 х 10 -5

1,918 x 10 -5

1,702 х 10 -5

0,7255

45

1.109

1007

0,02699

2,416 x 10 -5

1,941 x 10 -5

1,750 x 10 -5

0,7241

50

1.092

1007

0,02735

2.487 x 10 -5

1,963 х 10 -5

1,798 x 10 -5

0,7228

60

1.059

1007

0,02808

2,632 x 10 -5

2,008 х 10 -5

1,896 x 10 -5

0,7202

70

1.028

1007

0,02881

2.780 x 10 -5

2,052 x 10 -5

1,995 х 10 -5

0,7177

80

0.9994

1008

0,02953

2,931 x 10 -5

2,096 x 10 -5

2,097 x 10 -5

0,7154

90

0.9718

1008

0,03024

3,086 х 10 -5

2,139 х 10 -5

2,201 х 10 -5

0,7132

100

0.9458

1009

0,03095

3,243 х 10 -5

2,181 х 10 -5

2.306 x 10 -5

0,7111

120

0.8977

1011

0,03235

3,565 х 10 -5

2,264 х 10 -5

2,522 x 10 -5

0,7073

140

0.8542

1013

0,03374

3,898 x 10 -5

2,345 х 10 -5

2,745 x 10 -5

0,7041

160

0.8148

1016

0,03511

4,241 х 10 -5

2,420 х 10 -5

2,975 x 10 -5

0,7014

180

0.7788

1019

0,03646

4.593 x 10 -5

2,504 х 10 -5

3,212 х 10 -5

0,6992

200

0.7459

1023

0,03779

4,954 х 10 -5

2,577 x 10 -5

3,455 x 10 -5

0,6974

250

0.6746

1033

0,04104

5,890 x 10 -5

2.760 x 10 -5

4.091 x 10 -5

0,6946

300

0.6158

1044

0,04418

6,871 x 10 -5

2,934 x 10 -5

4,765 x 10 -5

0,6935

350

0.5664

1056

0,04721

7,892 x 10 -5

3,101 x 10 -5

5,475 x 10 -5

0,6937

400

0.5243

1069

0,05015

8,951 х 10 -5

3,261 х 10 -5

6,219 х 10 -5

0,6948

450

0.4880

1081

0,05298

1,004 х 10 -4

3,415 x 10 -5

6,997 x 10 -5

0,6965

500

0.4565

1093

0,05572

1,117 x 10 -4

3,563 х 10 -5

7.806 х 10 -5

0,6986

600

0.4042

1115

0,06093

1,352 x 10 -4

3.846 x 10 -5

9,515 x 10 -5

0,7037

700

0.3627

1135

0,06581

1,598 x 10 -4

4,111 x 10 -5

1,133 x 10 -4

0,7092

800

0.3289

1153

0,07037

1,855 x 10 -4

4,362 х 10 -5

1,326 x 10 -4

0,7149

900

0.3008

1169

0,07465

2,122 х 10 -4

4,600 x 10 -5

1,529 x 10 -4

0,7206

1000

0.2772

1184

0,07868

2.398 x 10 -4

4,826 x 10 -5

1,741 x 10 -4

0,7260

1500

0.1990

1234

0,09599

3.908 х 10 -4

5,817 x 10 -5

2,922 x 10 -4

0,7478

2000

0.1553

1264

0,11113

5,664 х 10 -4

6,630 x 10 -5

4,270 х 10 -4

0,7539

© Авторские права 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineeringsedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

Полостей и воздушных пространств

Полости и воздушные пространства

В принципе, использование полостей аналогично использованию изоляционного материала. Если между двумя слоями остается воздушное пространство, которое образует стену или крышу в любом здании, воздух, заключенный между двумя слоями, плохо проводящий тепло, действует как барьер к теплопередаче.

Тепло передается через воздушное пространство за счет теплопроводности и конвекции. и радиация. Передача тепла за счет теплопроводности обратно пропорциональна глубине. воздушного пространства. Конвекция в основном зависит от высоты воздушного пространства. и его глубина. Передача тепла излучением относительно не зависит от обоих факторов. толщина и высота, но сильно зависит от отражательной способности внутренней поверхности. Все три механизма зависят от температуры поверхности.В математическая обработка воздушной полости будет аналогична обработке изоляции если не учитывать естественную конвекцию в воздухе. Толщина воздушной полости составляет очень важный параметр дизайна, который регулирует его эффективность, контролируя коэффициент теплопередачи как у утеплителя.

Было обнаружено, что с зазорами шириной более 50 мм движение захваченного воздуха из-за температурного градиента начинается, что, в свою очередь, увеличивает коэффициент теплопередача.Это увеличение теплопередачи происходит из-за конвективной теплопередача происходит в дополнение к кондуктивной теплопередаче. Следовательно, полости шириной более 50 мм обычно не являются предпочтительными. Однако, если больше толщины воздушной полости требуется для получения тяжелой изоляции путем установки перегородок. в основной широкой полости в качестве альтернативы можно использовать несколько полостей.
Некоторые типичные значения термического сопротивления для воздушных полостей приведены ниже:

Размещение воздушной полости Толщина воздушной прослойки (мм) Тепловое сопротивление (м 2 К / Вт)
Вертикальный 10–20 0.14
20-50 0,17
По горизонтали — тепловой поток снизу вверх 10-50 0,17
Горизонтально — тепловой поток сверху вниз 10-50 0,21

Если есть возможность вентилировать воздушный зазор между крышей и потолком, тогда можно было бы ожидать уменьшения теплопередачи, особенно конвекцией.Если вентиляция эффективна, воздух в пустоте останется закрытым. до температуры окружающей среды, тем самым сводя конвективную теплопередачу к нулю. Однако вентилируемый воздух не снижает лучистую теплопередачу от крыша до потолка. Излучательная составляющая теплопередачи может быть уменьшена с помощью покрытия с низким коэффициентом излучения или высокой отражающей способности (например, алюминиевой фольги) на любая поверхность, обращенная к полости.

Помимо применения на стенах и крышах, концепция воздушных полостей также занимает очень важное место в разработке изоляционных окон с использованием детали двойного и тройного остекления.

Температурный профиль конструкции

В установившейся ситуации, потому что нет накопления тепла или производства тепла в конструкции, поток тепла через каждый слой конструкции здания должно быть таким же. Изменение температуры в каждом слое линейно и скорость изменения зависит от термического сопротивления. Когда тепловое сопротивление малая разница температур по слою мала, но когда тепловое сопротивление большое, перепад температур по слою тоже большой.

Используется тот же метод расчета, что и в теории электричества. Ома Закон гласит, что разница напряжений над сопротивлениями, соединенными последовательно, пропорциональны величине сопротивлений

Удельная теплоемкость воздуха

Удельная теплоемкость воздуха — (Обновлено 26.07.08)

Удельная теплоемкость воздуха

Номинальные значения, используемые для воздуха при 300 K: C P = 1,00 кДж / кг. K, C v = 0,718 кДж / кг.K ,, и k = 1,4. Однако все они являются функциями температура, и с чрезвычайно высоким температурным диапазоном имея опыт работы с двигателями внутреннего сгорания и газотурбинными двигателями, можно получить существенные ошибки. В следующей таблице приведены значения удельная теплоемкость как функция температуры. Мы находим, что выбор значений удельных теплоемкостей в среднем температура каждого процесса дает результаты с разумной точностью (в пределах 1%).

Идеальный газ удельная теплоемкость воздуха

Температура
K

C P
кДж / кг.K

C v
кДж / кг · K

к

250

1,003

0,716

1,401

300

1,005

0,718

1.400

350

1,008

0,721

1,398

400

1,013

0,726

1,395

450

1,020

0.733

1,391

500

1.029

0,742

1,387

550

1.040

0,753

1,381

600

1.051

0,764

1,376

650

1,063

0,776

1,370

700

1,075

0,788

1,364

750

1.087

0,800

1,359

800

1,099

0,812

1,354

900

1,121

0,834

1,344

1000

1.142

0,855

1,336

1100

1,155

0,868

1,331

1200

1,173

0,886

1,324

1300

1.190

0,903

1,318

1400

1.204

0,917

1,313

1500

1,216

0,929

1,309

Значения до 1000 K были первоначально опубликованы в «Таблицах». термических свойств газов », NBS Circular 564,1955.Последний пять рядов были рассчитаны по формуле BG Kyle «Chemical» и термодинамика процессов «, Englewood Cliffs / Prentice Hall, 1984 и имеют ошибку <1%.

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *