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.
t, °С | λ, Вт/(м·град) | t, °С | λ, Вт/(м·град) | t, °С | λ, Вт/(м·град) | t, °С | λ, Вт/(м·град) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-183 | 0,0084 | -30 | 0,022 | 110 | 0,0328 | 450 | 0,0548 |
-173 | 0,0093 | -20 | 0,0228 | 120 | 0,0334 | 500 | 0,0574 |
-163 | 0,0102 | -10 | 0,0236 | 130 | 0,0342 | 550 | 0,0598 |
-153 | 0,0111 | 0 | 0,0244 | 140 | 0,0349 | 600 | 0,0622 |
-143 | 0,012 | 10 | 0,0251 | 150 | 0,0357 | 650 | 0,0647 |
-133 | 0,0129 | 20 | 0,0259 | 160 | 0,0364 | 700 | 0,0671 |
-123 | 0,0138 | 30 | 0,0267 | 170 | 0,0371 | 750 | 0,0695 |
-113 | 0,0147 | 40 | 0,0276 | 180 | 0,0378 | 800 | |
-103 | 0,0155 | 50 | 0,0283 | 190 | 0,0386 | 850 | 0,0741 |
-93 | 0,0164 | 60 | 0,029 | 200 | 0,0393 | 900 | 0,0763 |
-83 | 0,0172 | 70 | 0,0296 | 250 | 0,0427 | 950 | 0,0785 |
-73 | 0,018 | 80 | 0,0305 | 300 | 0,046 | 1000 | 0,0807 |
-50 | 0,0204 | 90 | 0,0313 | 350 | 0,0491 | 1100 | 0,085 |
-40 | 0,0212 | 100 | 0,0321 | 400 | 0,0521 | 1200 | 0,0915 |
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.
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.
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:
- Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
- 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.
t, °С | λ, Вт/(м·град) |
-183 | 0,0084 |
-173 | 0,0093 |
-163 | 0,0102 |
-153 | 0,0111 |
-143 | 0,012 |
-133 | 0,0129 |
-123 | 0,0138 |
-113 | 0,0147 |
-103 | 0,0155 |
-93 | 0,0164 |
-83 | 0,0172 |
-73 | 0,018 |
-50 | 0,0204 |
-40 | 0,0212 |
-30 | 0,022 |
-20 | 0,0228 |
-10 | 0,0236 |
0 | 0,0244 |
10 | 0,0251 |
20 | 0,0259 |
30 | 0,0267 |
40 | 0,0276 |
50 | 0,0283 |
60 | 0,029 |
70 | 0,0296 |
80 | 0,0305 |
90 | 0,0313 |
100 | 0,0321 |
110 | 0,0328 |
120 | 0,0334 |
130 | 0,0342 |
140 | 0,0349 |
150 | 0,0357 |
160 | 0,0364 |
170 | 0,0371 |
180 | 0,0378 |
190 | 0,0386 |
200 | 0,0393 |
250 | 0,0427 |
300 | 0,046 |
350 | 0,0491 |
400 | 0,0521 |
450 | 0,0548 |
500 | 0,0574 |
550 | 0,0598 |
600 | 0,0622 |
650 | 0,0647 |
700 | 0,0671 |
750 | 0,0695 |
800 | 0,0718 |
850 | 0,0741 |
900 | 0,0763 |
950 | 0,0785 |
1000 | 0,0807 |
1100 | 0,085 |
1200 | 0,0915 |
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, °C | λ, 10–2 Вт/(м∙К) |
–173 | 0,922 |
–143 | 1,204 |
–113 | 1,404 |
–83 | 1,741 |
–53 | 1,983 |
–23 | 2,207 |
–3 | 2,348 |
0,1 | 2,370 |
7 | 2,417 |
17 | 2,485 |
27 | 2,553 |
37 | 2,621 |
67 | 2,836 |
97 | 3,026 |
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.
-183 | 0,0084 | -30 | 0,022 | 110 | 0,0328 | 450 | 0,0548 |
-173 | 0,0093 | -20 | 0,0228 | 120 | 0,0334 | 500 | 0,0574 |
-163 | 0,0102 | -10 | 0,0236 | 130 | 0,0342 | 550 | 0,0598 |
-153 | 0,0111 | 0 | 0,0244 | 140 | 0,0349 | 600 | 0,0622 |
-143 | 0,012 | 10 | 0,0251 | 150 | 0,0357 | 650 | 0,0647 |
-133 | 0,0129 | 20 | 0,0259 | 160 | 0,0364 | 700 | 0,0671 |
-123 | 0,0138 | 30 | 0,0267 | 170 | 0,0371 | 750 | 0,0695 |
-113 | 0,0147 | 40 | 0,0276 | 180 | 0,0378 | 800 | 0,0718 |
-103 | 0,0155 | 50 | 0,0283 | 190 | 0,0386 | 850 | 0,0741 |
-93 | 0,0164 | 60 | 0,029 | 200 | 0,0393 | 900 | 0,0763 |
-83 | 0,0172 | 70 | 0,0296 | 250 | 0,0427 | 950 | 0,0785 |
-73 | 0,018 | 80 | 0,0305 | 300 | 0,046 | 1000 | 0,0807 |
-50 | 0,0204 | 90 | 0,0313 | 350 | 0,0491 | 1100 | 0,085 |
-40 | 0,0212 | 100 | 0,0321 | 400 | 0,0521 | 1200 | 0,0915 |
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 такжеТаблица 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, K | λ, Вт/(м·град) | Т | λ | Т | λ | Т | λ |
90 | 0,0084 | 230 | 0,0204 | 370 | 0,0315 | 600 | 0,0469 |
100 | 0,0093 | 240 | 0,0212 | 380 | 0,0323 | 650 | 0,0497 |
110 | 0,0102 | 250 | 0,0221 | 390 | 0,0330 | 700 | 0,0524 |
120 | 0,0111 | 260 | 0,0229 | 400 | 0,0338 | 750 | 0,0549 |
130 | 0,0120 | 270 | 0,0238 | 420 | 0,0352 | 800 | 0,0573 |
140 | 0,0129 | 280 | 0,0246 | 440 | 0,0366 | 850 | 0,0596 |
150 | 0,0138 | 290 | 0,0254 | 460 | 0,0380 | 900 | 0,0620 |
160 | 0,0147 | 300 | 0,0262 | 480 | 0,0394 | 950 | 0,0643 |
170 | 0,0155 | 310 | 0,0269 | 500 | 0,0407 | 1000 | 0,0667 |
180 | 0,0164 | 320 | 0,0277 | 520 | 0,0420 | 1050 | 0,0691 |
190 | 0,0172 | 330 | 0,0285 | 540 | 0,0433 | 1100 | 0,0715 |
200 | 0,0180 | 340 | 0,0292 | 560 | 0,0445 | 1150 | 0,0739 |
210 | 0,0188 | 350 | 0,0300 | 580 | 0,0457 | 1200 | 0,0763 |
220 | 0,0196 | 360 | 0,0308 |
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.
В сухом состоянии | При нормальной влажности | При повышенной влажности | |
Войлок шерстяной | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044-0,050 |
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,,045 |
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 | 0,035 | 0,041 | 0,044 |
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 | 0,037 | 0,043 | 0,0456 |
Каменная минеральная вата 180 кг/м3 | 0,038 | 0,045 | 0,048 |
Стекловата 15 кг/м3 | 0,046 | 0,049 | 0,055 |
Стекловата 17 кг/м3 | 0,044 | 0,047 | 0,053 |
Стекловата 20 кг/м3 | 0,04 | 0,043 | 0,048 |
Стекловата 30 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,046 |
Стекловата 35 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,046 |
Стекловата 45 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,045 |
Стекловата 60 кг/м3 | 0,038 | 0,040 | 0,045 |
Стекловата 75 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,047 |
Стекловата 85 кг/м3 | 0,044 | 0,046 | 0,050 |
Пенополистирол (пенопласт, ППС) | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044-0,050 |
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) | 0,029 | 0,030 | 0,031 |
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 | 0,11 | 0,14 | 0,15 |
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 | 0,15 | 0,28 | 0,34 |
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 | 0,13 | 0,22 | 0,28 |
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3 | 0,043-0,06 | ||
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3 | 0,06-0,063 | ||
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3 | 0,066-0,073 | ||
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3 | 0,085-0,1 | ||
Пеноблок 100 — 120 кг/м3 | 0,043-0,045 | ||
Пеноблок 121- 170 кг/м3 | 0,05-0,062 | ||
Пеноблок 171 — 220 кг/м3 | 0,057-0,063 | ||
Пеноблок 221 — 270 кг/м3 | 0,073 | ||
Эковата | 0,037-0,042 | ||
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 | 0,029 | 0,031 | 0,05 |
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 | 0,035 | 0,036 | 0,041 |
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 | 0,041 | 0,042 | 0,04 |
Пенополиэтилен сшитый | 0,031-0,038 | ||
Вакуум | 0 | ||
Воздух +27°C. 1 атм | 0,026 | ||
Ксенон | 0,0057 | ||
Аргон | 0,0177 | ||
Аэрогель (Aspen aerogels) | 0,014-0,021 | ||
Шлаковата | 0,05 | ||
Вермикулит | 0,064-0,074 | ||
Вспененный каучук | 0,033 | ||
Пробка листы 220 кг/м3 | 0,035 | ||
Пробка листы 260 кг/м3 | 0,05 | ||
Базальтовые маты, холсты | 0,03-0,04 | ||
Пакля | 0,05 | ||
Перлит, 200 кг/м3 | 0,05 | ||
Перлит вспученный, 100 кг/м3 | 0,06 | ||
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3 | 0,054 | ||
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3 | 0,052-0,145 | ||
Пробка гранулированная, 45 кг/м3 | 0,038 | ||
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3 | 0,076-0,096 | ||
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3 | 0,078 | ||
Пробка техническая, 50 кг/м3 | 0,037 |
Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50. 13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.
Таблица теплопроводности строительных материалов
Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.
Сравнивают самые разные материалы
в сухом состоянии | при нормальной влажности | при повышенной влажности | |
ЦПР (цементно-песчаный раствор) | 0,58 | 0,76 | 0,93 |
Известково-песчаный раствор | 0,47 | 0,7 | 0,81 |
Гипсовая штукатурка | 0,25 | ||
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3 | 0,21 | 0,33 | 0,37 |
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3 | 0,29 | 0,38 | 0,43 |
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3 | 0,15 | 0,28 | 0,34 |
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3 | 0,23 | 0,39 | 0,45 |
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3 | 0,31 | 0,48 | 0,55 |
Оконное стекло | 0,76 | ||
Арболит | 0,07-0,17 | ||
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3 | 1,51 | ||
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3 | 0,15-0,44 | ||
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м3 | 0,35-0,58 | ||
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3 | 0,56 | ||
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м3 | 0,9-1,5 | ||
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м3 | 0,3-0,7 | ||
Керамическийй блок поризованный | 0,2 | ||
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3 | 0,08-0,21 | ||
Керамзитобетон, 500 кг/м3 | 0,14 | ||
Керамзитобетон, 600 кг/м3 | 0,16 | ||
Керамзитобетон, 800 кг/м3 | 0,21 | ||
Керамзитобетон, 1000 кг/м3 | 0,27 | ||
Керамзитобетон, 1200 кг/м3 | 0,36 | ||
Керамзитобетон, 1400 кг/м3 | 0,47 | ||
Керамзитобетон, 1600 кг/м3 | 0,58 | ||
Керамзитобетон, 1800 кг/м3 | 0,66 | ||
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР | 0,56 | 0,7 | 0,81 |
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) | 0,35 | 0,47 | 0,52 |
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3) | 0,41 | 0,52 | 0,58 |
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3) | 0,47 | 0,58 | 0,64 |
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) | 0,7 | 0,76 | 0,87 |
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот | 0,64 | 0,7 | 0,81 |
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот | 0,52 | 0,64 | 0,76 |
Известняк 1400 кг/м3 | 0,49 | 0,56 | 0,58 |
Известняк 1+600 кг/м3 | 0,58 | 0,73 | 0,81 |
Известняк 1800 кг/м3 | 0,7 | 0,93 | 1,05 |
Известняк 2000 кг/м3 | 0,93 | 1,16 | 1,28 |
Песок строительный, 1600 кг/м3 | 0,35 | ||
Гранит | 3,49 | ||
Мрамор | 2,91 | ||
Керамзит, гравий, 250 кг/м3 | 0,1 | 0,11 | 0,12 |
Керамзит, гравий, 300 кг/м3 | 0,108 | 0,12 | 0,13 |
Керамзит, гравий, 350 кг/м3 | 0,115-0,12 | 0,125 | 0,14 |
Керамзит, гравий, 400 кг/м3 | 0,12 | 0,13 | 0,145 |
Керамзит, гравий, 450 кг/м3 | 0,13 | 0,14 | 0,155 |
Керамзит, гравий, 500 кг/м3 | 0,14 | 0,15 | 0,165 |
Керамзит, гравий, 600 кг/м3 | 0,14 | 0,17 | 0,19 |
Керамзит, гравий, 800 кг/м3 | 0,18 | ||
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3 | 0,35 | 0,50 | 0,56 |
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3 | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
Глина, 1600-2900 кг/м3 | 0,7-0,9 | ||
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3 | 1,4 | ||
Керамзит, 200-800 кг/м3 | 0,1-0,18 | ||
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3 | 0,23-0,41 | ||
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3 | 0,16-0,66 | ||
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3 | 0,22-0,28 | ||
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м3 | 0,8-0,16 | ||
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м3 | 0,93 | ||
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3 | 1,35 | ||
Листы гипсокартона, 800 кг/м3 | 0,15 | 0,19 | 0,21 |
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3 | 0,15 | 0,34 | 0,36 |
Фанера клеенная | 0,12 | 0,15 | 0,18 |
ДВП, ДСП, 200 кг/м3 | 0,06 | 0,07 | 0,08 |
ДВП, ДСП, 400 кг/м3 | 0,08 | 0,11 | 0,13 |
ДВП, ДСП, 600 кг/м3 | 0,11 | 0,13 | 0,16 |
ДВП, ДСП, 800 кг/м3 | 0,13 | 0,19 | 0,23 |
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3 | 0,15 | 0,23 | 0,29 |
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м3 | 0,33 | ||
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м3 | 0,38 | ||
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м3 | 0,2 | 0,29 | 0,29 |
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м3 | 0,29 | 0,35 | 0,35 |
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м3 | 0,35 | ||
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м3 | 0,23-0,35 | ||
Ковровое покрытие, 630 кг/м3 | 0,2 | ||
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3 | 0,16 | ||
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3 | 0,075-0,085 | ||
Ракушечник, 1000-1800 кг/м3 | 0,27-0,63 | ||
Стеклопластик, 1800 кг/м3 | 0,23 | ||
Черепица бетонная, 2100 кг/м3 | 1,1 | ||
Черепица керамическая, 1900 кг/м3 | 0,85 | ||
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3 | 0,85 | ||
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3 | 0,7 | ||
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3 | 1,2 |
Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.
В сухом состоянии | При нормальной влажности | При повышенной влажности | |
Сосна, ель поперек волокон | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
Сосна, ель вдоль волокон | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
Дуб вдоль волокон | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
Дуб поперек волокон | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
Пробковое дерево | 0,035 | ||
Береза | 0,15 | ||
Кедр | 0,095 | ||
Каучук натуральный | 0,18 | ||
Клен | 0,19 | ||
Липа (15% влажности) | 0,15 | ||
Лиственница | 0,13 | ||
Опилки | 0,07-0,093 | ||
Пакля | 0,05 | ||
Паркет дубовый | 0,42 | ||
Паркет штучный | 0,23 | ||
Паркет щитовой | 0,17 | ||
Пихта | 0,1-0,26 | ||
Тополь | 0,17 |
Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.
Бронза | 22-105 | Алюминий | 202-236 | |
Медь | 282-390 | Латунь | 97-111 | |
Серебро | 429 | Железо | 92 | |
Олово | 67 | Сталь | 47 | |
Золото | 318 |
Как рассчитать толщину стен
Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.
Термическое сопротивление 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.
- 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.
- 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
- 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).
-50 | 1,584 | 20 | 1,205 | 150 | 0,835 | 600 | 0,404 |
-45 | 1,549 | 30 | 1,165 | 160 | 0,815 | 650 | 0,383 |
-40 | 1,515 | 40 | 1,128 | 170 | 0,797 | 700 | 0,362 |
-35 | 1,484 | 50 | 1,093 | 180 | 0,779 | 750 | 0,346 |
-30 | 1,453 | 60 | 1,06 | 190 | 0,763 | 800 | 0,329 |
-25 | 1,424 | 70 | 1,029 | 200 | 0,746 | 850 | 0,315 |
-20 | 1,395 | 80 | 1 | 250 | 0,674 | 900 | 0,301 |
-15 | 1,369 | 90 | 0,972 | 300 | 0,615 | 950 | 0,289 |
-10 | 1,342 | 100 | 0,946 | 350 | 0,566 | 1000 | 0,277 |
-5 | 1,318 | 110 | 0,922 | 400 | 0,524 | 1050 | 0,267 |
0 | 1,293 | 120 | 0,898 | 450 | 0,49 | 1100 | 0,257 |
10 | 1,247 | 130 | 0,876 | 500 | 0,456 | 1150 | 0,248 |
15 | 1,226 | 140 | 0,854 | 550 | 0,43 | 1200 | 0,239 |
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).
-50 | 14,6 | 9,23 | 70 | 20,6 | 20,02 | 350 | 31,4 | 55,46 |
-45 | 14,9 | 9,64 | 80 | 21,1 | 21,09 | 400 | 33 | 63,09 |
-40 | 15,2 | 10,04 | 90 | 21,5 | 22,1 | 450 | 34,6 | 69,28 |
-35 | 15,5 | 10,42 | 100 | 21,9 | 23,13 | 500 | 36,2 | 79,38 |
-30 | 15,7 | 10,8 | 110 | 22,4 | 24,3 | 550 | 37,7 | 88,14 |
-25 | 16 | 11,21 | 120 | 22,8 | 25,45 | 600 | 39,1 | 96,89 |
-20 | 16,2 | 11,61 | 130 | 23,3 | 26,63 | 650 | 40,5 | 106,15 |
-15 | 16,5 | 12,02 | 140 | 23,7 | 27,8 | 700 | 41,8 | 115,4 |
-10 | 16,7 | 12,43 | 150 | 24,1 | 28,95 | 750 | 43,1 | 125,1 |
-5 | 17 | 12,86 | 160 | 24,5 | 30,09 | 800 | 44,3 | 134,8 |
0 | 17,2 | 13,28 | 170 | 24,9 | 31,29 | 850 | 45,5 | 145 |
10 | 17,6 | 14,16 | 180 | 25,3 | 32,49 | 900 | 46,7 | 155,1 |
15 | 17,9 | 14,61 | 190 | 25,7 | 33,67 | 950 | 47,9 | 166,1 |
20 | 18,1 | 15,06 | 200 | 26 | 34,85 | 1000 | 49 | 177,1 |
30 | 18,6 | 16 | 225 | 26,7 | 37,73 | 1050 | 50,1 | 188,2 |
40 | 19,1 | 16,96 | 250 | 27,4 | 40,61 | 1100 | 51,2 | 199,3 |
50 | 19,6 | 17,95 | 300 | 29,7 | 48,33 | 1150 | 52,4 | 216,5 |
60 | 20,1 | 18,97 | 325 | 30,6 | 51,9 | 1200 | 53,5 | 233,7 |
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.
-50 | 1013 | 20 | 1005 | 150 | 1015 | 600 | 1114 |
-45 | 1013 | 30 | 1005 | 160 | 1017 | 650 | 1125 |
-40 | 1013 | 40 | 1005 | 170 | 1020 | 700 | 1135 |
-35 | 1013 | 50 | 1005 | 180 | 1022 | 750 | 1146 |
-30 | 1013 | 60 | 1005 | 190 | 1024 | 800 | 1156 |
-25 | 1011 | 70 | 1009 | 200 | 1026 | 850 | 1164 |
-20 | 1009 | 80 | 1009 | 250 | 1037 | 900 | 1172 |
-15 | 1009 | 90 | 1009 | 300 | 1047 | 950 | 1179 |
-10 | 1009 | 100 | 1009 | 350 | 1058 | 1000 | 1185 |
-5 | 1007 | 110 | 1009 | 400 | 1068 | 1050 | 1191 |
0 | 1005 | 120 | 1009 | 450 | 1081 | 1100 | 1197 |
10 | 1005 | 130 | 1011 | 500 | 1093 | 1150 | 1204 |
15 | 1005 | 140 | 1013 | 550 | 1104 | 1200 | 1210 |
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.
-50 | 2,04 | 12,7 | 0,728 | 170 | 3,71 | 45,7 | 0,682 |
-40 | 2,12 | 13,8 | 0,728 | 180 | 3,78 | 47,5 | 0,681 |
-30 | 2,2 | 14,9 | 0,723 | 190 | 3,86 | 49,5 | 0,681 |
-20 | 2,28 | 16,2 | 0,716 | 200 | 3,93 | 51,4 | 0,68 |
-10 | 2,36 | 17,4 | 0,712 | 250 | 4,27 | 61 | 0,677 |
0 | 2,44 | 18,8 | 0,707 | 300 | 4,6 | 71,6 | 0,674 |
10 | 2,51 | 20 | 0,705 | 350 | 4,91 | 81,9 | 0,676 |
20 | 2,59 | 21,4 | 0,703 | 400 | 5,21 | 93,1 | 0,678 |
30 | 2,67 | 22,9 | 0,701 | 450 | 5,48 | 104,2 | 0,683 |
40 | 2,76 | 24,3 | 0,699 | 500 | 5,74 | 115,3 | 0,687 |
50 | 2,83 | 25,7 | 0,698 | 550 | 5,98 | 126,8 | 0,693 |
60 | 2,9 | 27,2 | 0,696 | 600 | 6,22 | 138,3 | 0,699 |
70 | 2,96 | 28,6 | 0,694 | 650 | 6,47 | 150,9 | 0,703 |
80 | 3,05 | 30,2 | 0,692 | 700 | 6,71 | 163,4 | 0,706 |
90 | 3,13 | 31,9 | 0,69 | 750 | 6,95 | 176,1 | 0,71 |
100 | 3,21 | 33,6 | 0,688 | 800 | 7,18 | 188,8 | 0,713 |
110 | 3,28 | 35,2 | 0,687 | 850 | 7,41 | 202,5 | 0,715 |
120 | 3,34 | 36,8 | 0,686 | 900 | 7,63 | 216,2 | 0,717 |
130 | 3,42 | 38,6 | 0,685 | 950 | 7,85 | 231,1 | 0,718 |
140 | 3,49 | 40,3 | 0,684 | 1000 | 8,07 | 245,9 | 0,719 |
150 | 3,57 | 42,1 | 0,683 | 1100 | 8,5 | 276,2 | 0,722 |
160 | 3,64 | 43,9 | 0,682 | 1200 | 9,15 | 316,5 | 0,724 |
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 такжефизический 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 воздухаФизика 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 параметрамиПеренос 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
λТеплопроводность — 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, K | λ, Вт/(м·град) | Т | λ | Т | λ | Т | λ |
90 | 0,0084 | 230 | 0,0204 | 370 | 0,0315 | 600 | 0,0469 |
100 | 0,0093 | 240 | 0,0212 | 380 | 0,0323 | 650 | 0,0497 |
110 | 0,0102 | 250 | 0,0221 | 390 | 0,0330 | 700 | 0,0524 |
120 | 0,0111 | 260 | 0,0229 | 400 | 0,0338 | 750 | 0,0549 |
130 | 0,0120 | 270 | 0,0238 | 420 | 0,0352 | 800 | 0,0573 |
140 | 0,0129 | 280 | 0,0246 | 440 | 0,0366 | 850 | 0,0596 |
150 | 0,0138 | 290 | 0,0254 | 460 | 0,0380 | 900 | 0,0620 |
160 | 0,0147 | 300 | 0,0262 | 480 | 0,0394 | 950 | 0,0643 |
170 | 0,0155 | 310 | 0,0269 | 500 | 0,0407 | 1000 | 0,0667 |
180 | 0,0164 | 320 | 0,0277 | 520 | 0,0420 | 1050 | 0,0691 |
190 | 0,0172 | 330 | 0,0285 | 540 | 0,0433 | 1100 | 0,0715 |
200 | 0,0180 | 340 | 0,0292 | 560 | 0,0445 | 1150 | 0,0739 |
210 | 0,0188 | 350 | 0,0300 | 580 | 0,0457 | 1200 | 0,0763 |
220 | 0,0196 | 360 | 0,0308 |
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, °С | λ, Вт/(м·град) |
-183 | 0,0084 |
-173 | 0,0093 |
-163 | 0,0102 |
-153 | 0,0111 |
-143 | 0,012 |
-133 | 0,0129 |
-123 | 0,0138 |
-113 | 0,0147 |
-103 | 0,0155 |
-93 | 0,0164 |
-83 | 0,0172 |
-73 | 0,018 |
-50 | 0,0204 |
-40 | 0,0212 |
-30 | 0,022 |
-20 | 0,0228 |
-10 | 0,0236 |
0,0244 | |
10 | 0,0251 |
20 | 0,0259 |
30 | 0,0267 |
40 | 0,0276 |
50 | 0,0283 |
60 | 0,029 |
70 | 0,0296 |
80 | 0,0305 |
90 | 0,0313 |
100 | 0,0321 |
110 | 0,0328 |
120 | 0,0334 |
130 | 0,0342 |
140 | 0,0349 |
150 | 0,0357 |
160 | 0,0364 |
170 | 0,0371 |
180 | 0,0378 |
190 | 0,0386 |
200 | 0,0393 |
250 | 0,0427 |
300 | 0,046 |
350 | 0,0491 |
400 | 0,0521 |
450 | 0,0548 |
500 | 0,0574 |
550 | 0,0598 |
600 | 0,0622 |
650 | 0,0647 |
700 | 0,0671 |
750 | 0,0695 |
800 | 0,0718 |
850 | 0,0741 |
900 | 0,0763 |
950 | 0,0785 |
1000 | 0,0807 |
1100 | 0,085 |
1200 | 0,0915 |
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, °C | λ, 10 –2 Вт/(м∙К) |
–173 | 0,922 |
–143 | 1,204 |
–113 | 1,404 |
–83 | 1,741 |
–53 | 1,983 |
–23 | 2,207 |
–3 | 2,348 |
0,1 | 2,370 |
7 | 2,417 |
17 | 2,485 |
27 | 2,553 |
37 | 2,621 |
67 | 2,836 |
97 | 3,026 |
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 материалаСуществует 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 помещения | Относительная влажность внутреннего воздуха при температуре: | ||
---|---|---|---|
до 12°С | от 13 до 24°С | 25°С и выше | |
Сухой | до 60% | до 50% | до 40% |
Нормальный | от 61 до 75% | от 51 до 60% | от 41 до 50% |
Влажный | 76% и более | от 61 до 75% | от 51 до 60% |
Мокрый | – | 76% и более | 61% 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 – сухая | 2 – нормальная | 1 – влажная | |
Сухой | А | А | Б |
Нормальный | А | Б | Б |
Влажный или мокрый | Б | Б | Б |
Вот по этому режиму и выбирается из табличных данных наиболее близкий к реальности коэффициент теплопроводности.
Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.
Сопротивление теплопередачеИтак, 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 метрах | В 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 потерьЕще 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 проема | Приведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт | |
---|---|---|
Двойное остекление в спаренных переплетах | 0.4 | – |
Двойное остекление в раздельных переплетах | 0.44 | 0,34* |
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах | 0.55 | 0.46 |
Однокамерный стеклопакет: | ||
– из обычного стекла | 0.38 | 0.34 |
– из стекла с твердым селективным покрытием | 0.51 | 0.43 |
– из стекла с мягким селективным покрытием | 0.56 | 0.47 |
Двухкамерный стеклопакет: | ||
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм) | 0. 51 | 0.43 |
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм) | 0.54 | 0.45 |
– из стекла с твердым селективным покрытием | 0.58 | 0.48 |
– из стекла с мягким селективным покрытием | 0.68 | 0.52 |
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном | 0.65 | 0.53 |
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах: | ||
– из обычного стекла | 0.56 | – |
– из стекла с твердым селективным покрытием | 0.65 | – |
– из стекла с мягким селективным покрытием | 0.72 | – |
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном | 0.69 | – |
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах: | ||
– из обычного стекла | 0. 68 | – |
– из стекла с твердым селективным покрытием | 0.74 | – |
– из стекла с мягким селективным покрытием | 0.81 | – |
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном | 0.82 | – |
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах | 0.7 | – |
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах | 0.74 | – |
Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах | 0.8 | – |
Блоки стеклянные пустотные (с шириной кладочных швов 6 мм) размером: | ||
-200×200 ×100 мм | 0,31 (без переплета) | |
-250×250 ×100 мм | 0,33 (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 стенМы 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
λТеплопроводность — 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, K | λ, Вт/(м·град) | Т | λ | Т | λ | Т | λ |
90 | 0,0084 | 230 | 0,0204 | 370 | 0,0315 | 600 | 0,0469 |
100 | 0,0093 | 240 | 0,0212 | 380 | 0,0323 | 650 | 0,0497 |
110 | 0,0102 | 250 | 0,0221 | 390 | 0,0330 | 700 | 0,0524 |
120 | 0,0111 | 260 | 0,0229 | 400 | 0,0338 | 750 | 0,0549 |
130 | 0,0120 | 270 | 0,0238 | 420 | 0,0352 | 800 | 0,0573 |
140 | 0,0129 | 280 | 0,0246 | 440 | 0,0366 | 850 | 0,0596 |
150 | 0,0138 | 290 | 0,0254 | 460 | 0,0380 | 900 | 0,0620 |
160 | 0,0147 | 300 | 0,0262 | 480 | 0,0394 | 950 | 0,0643 |
170 | 0,0155 | 310 | 0,0269 | 500 | 0,0407 | 1000 | 0,0667 |
180 | 0,0164 | 320 | 0,0277 | 520 | 0,0420 | 1050 | 0,0691 |
190 | 0,0172 | 330 | 0,0285 | 540 | 0,0433 | 1100 | 0,0715 |
200 | 0,0180 | 340 | 0,0292 | 560 | 0,0445 | 1150 | 0,0739 |
210 | 0,0188 | 350 | 0,0300 | 580 | 0,0457 | 1200 | 0,0763 |
220 | 0,0196 | 360 | 0,0308 |
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:
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 | 0,1 — 0,22||||||
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 | 0,606 | ||||||
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 CТеплопроводность 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 CТеплопроводность 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:
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 | 31,620,02719 | 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:
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
* 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 |
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 | Плотность | Удельная теплоемкость | Тепловой | Тепловой | Динамический | Кинематика | Прандтль |
–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
KC P
кДж / кг.KC v
кДж / кг · Kк
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.