Varmeledningsevne. Næsten om komplekset.

Byggematerialers varmeledningsevne, dens densitet og varmekapacitet

En omfattende tabel over varmeledningsevne for byggematerialer samt densitet og specifik varme af materialer i tør tilstand ved atmosfærisk tryk og en temperatur på 20 ... 50 ° C (medmindre en anden temperatur er angivet) er angivet. Værdier for over 400 materialer!

Vær opmærksom på værdien af ​​varmeledningsevne for byggematerialer i tabellen, da denne egenskab sammen med dens densitet er den vigtigste. Især varmeledningsevne er vigtig for byggematerialer, der anvendes som varmeisolering til termisk isolering af bygningskonstruktioner.

Byggematerialers varmeledningsevne afhænger i høj grad af porøsitet og tæthed. Jo lavere densiteten er, desto lavere er materialets varmeledningsevne.Derfor er lav varmeledningsevne karakteristisk for porøse og lette materialer (du kan også finde densitetsværdierne for byggematerialer, metaller og legeringer, produkter og andre stoffer i den detaljerede tæthedstabel).

For eksempel kan der i vores tabel over varmeledningsevne for materialer og varmeapparater skelnes mellem følgende byggematerialer med en lav varmeledningsevne koefficient - dette er airgel (fra 0,014 W / (m · deg)), glasuld, ekspanderet polystyrenskum og ekspanderet gummi (fra 0,03 W / (m grader)), MBOR-isolering (fra 0,038 W / (m · deg)), luftbeton og skumbeton (fra 0,08 W / (m · deg)).
Byggematerialers varmeledningsevne - tabel

Kilder: 1. Fysiske størrelser. Vejviser. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky og andre; Ed. ER. Grigorieva, E.Z. Meilikhova. - M .: Energoatomizdat, 1991. - 1232 s. 2. Eremkin A.I., dronning T.I. Bygningers termiske regime: Vejledning. - M.: Forlag ACB, 2000 - 368 s. 3. Kirillov P.L., Bogoslovskaya G.P. Varmeoverførsel i atomkraftværker: Lærebog til universiteter. - M.: Energoatomizdat, 2000. - 456 s.: Syg. 4. Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Grundlæggende om varmeoverførsel. 5. Franchuk A.U. Tabeller over termisk ydeevne for byggematerialer, Moskva: Research Institute of Construction Physics, 1969 - 142 s. 6.V. Blazi. Designerhåndbog. Bygningsfysik. M.: Tekhnosfera, 2004. 7. Bygningsteknik SNiP II-3-79. Ministeriet for konstruktion af Rusland - Moskva 1995. 8. Novichenok N.L., Shulman Z.P. Polymerers termofysiske egenskaber. Minsk, "Videnskab og teknologi" 1971. - 120 s. 9. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Varmeoverførsel. Lærebog til universiteter, red. 3., rev. og tilføj. - M.: "Energy", 1975. - 488 s.

Grundlæggende definitioner

Fænomenet termisk ledningsevne består i overførsel af varme fra strukturelle partikler af et stof - molekyler, atomer, elektroner - i løbet af deres termiske bevægelse. I væsker og faste stoffer - dielektrikum - udføres varmeoverførsel ved direkte overførsel af den termiske bevægelse af molekyler og atomer til nærliggende partikler af stof. I luftformige legemer forekommer udbredelsen af ​​varme ved varmeledningsevne på grund af udveksling af energi under kollisionen af ​​molekyler med forskellige hastigheder af termisk bevægelse. I metaller skyldes varmeledningsevne primært bevægelsen af ​​frie elektroner.
Den vigtigste termiske ledningsevne zek indeholder et antal matematiske begreber, hvis definitioner det anbefales at huske og forklare.

Temperaturfeltet er et sæt temperaturværdier på alle punkter i kroppen på et givet tidspunkt. Matematisk er det beskrevet som t = f (x, y, z, τ). Man skelner mellem et stationært temperaturfelt, når temperaturen på alle punkter i kroppen ikke afhænger af tid (ændres ikke over tid) og et ikke-stationært temperaturfelt. Desuden, hvis temperaturen kun ændres langs en eller to rumlige koordinater, kaldes temperaturfeltet henholdsvis en- eller to-dimensionel.

En isoterm overflade er et sted med punkter med samme temperatur.

Temperaturgradienten - grad t er en vektor rettet langs den normale til den isotermiske overflade og numerisk lig med derivatet af temperaturen i denne retning.

Ifølge den grundlæggende lov om varmeledningsevne - Fouriers lov (1822) er densitetsvektoren for varmestrømmen, der transmitteres af varmeledningsevnen, proportional med temperaturgradienten:

q = - λ grad t, (3)

hvor λ er stoffets termiske ledningsevne; dens måleenhed er W / (m · K).

Minustegnet i ligning (3) indikerer, at vektoren q er rettet modsat vektoren grad t, dvs. mod det største fald i temperaturen.

Varmestrømmen δQ gennem et vilkårligt orienteret elementareal dF er lig med det skalære produkt af vektoren q af vektoren af ​​det elementære areal dF, og den samlede varmestrøm Q gennem hele overfladen F bestemmes ved at integrere dette produkt over overfladen F:

(4)

KOEFFICIENT AF TERMISK KONDUKTIVITET

Varmeledningskoefficienten λ i Fouriers lovgivning (3) karakteriserer et givet stofs evne til at lede varme. Værdierne for de termiske ledningskoefficienter er angivet i referencebøgerne om substansers termofysiske egenskaber. Numerisk er varmeledningskoefficienten λ = q / grad t lig med varmefluxdensiteten q ved en temperaturgradientgrad t = 1 K / m. Den lette gas, brint, har den højeste varmeledningsevne. Under rumforhold er hydrogenledningsevnen for λ = 0,2 W / (m · K). For tungere gasser er varmeledningsevne mindre - for luft λ = 0,025 W / (m K), for kuldioxid λ = 0,02 W / (m K).

Rent sølv og kobber har den højeste varmeledningsevne: λ = 400 W / (m · K). For kulstål λ = 50 W / (m · K). I væsker er koefficienten for varmeledningsevne normalt mindre end 1 W / (m · K). Vand er en af ​​de bedste flydende varmeledere, for det λ = 0,6 W / (m · K).

Den termiske ledningsevne for ikke-metalliske faste materialer er normalt under 10 W / (m · K).

Porøse materialer - kork, forskellige fibrøse fyldstoffer såsom organisk uld - har de laveste varmeledningsevne koefficienter λ <0,25 W / (m · K), nærmer sig ved lav pakningstæthed til varmeledningsevne koefficient for luft, der fylder porerne.

Temperatur, tryk og i porøse materialer kan også fugtighed have en betydelig indvirkning på koefficienten for varmeledningsevne. Referencebøgerne angiver altid de betingelser, under hvilke koefficienten for et bestemt stofs termiske ledningsevne blev bestemt, og under andre forhold kan disse data ikke bruges. Områderne af λ-værdier for forskellige materialer er vist i fig. en.

Fig. 1. Intervaller af værdier for forskellige leders koefficienter for varmeledningsevne.