Какой коэффициент теплопроводности лучше: Преимущества использования PIR-теплоизоляции с теплоотражающим покрытием

Преимущества использования PIR-теплоизоляции с теплоотражающим покрытием

/ 09.07.2018

Большинство застройщиков заинтересованы в повышении энергоэффективности загородного дома. Помимо уменьшения расходов на энергоносители, слой утеплителя повышает комфортность проживания в коттедже. Т.к. современный строительный рынок предлагает массу теплоизоляционных материалов, покупатели хотят выбрать наиболее эффективный продукт. Такая теплоизоляция должна иметь низкий коэффициент теплопроводности, долгий срок службы, устойчивость к влаге и отражать тепловой поток внутрь помещения. Это позволяет сократить теплопотери и, тем самым, увеличить теплоэффективность ограждающей конструкции.

Поэтому в рамках данной статьи мы ответим на следующие вопросы:
• Почему PIR-теплоизоляция это — энергоэффективный утеплитель.
• Как фольгированный слой, за счет отражения, дополнительно сохраняет тепло.
• Как рассчитать экономическую выгоду утепления PIR-теплоизоляцией.

С каждым годом увеличивается стоимость энергоносителей и не всем доступен магистральный газ. В связи с этим перед любым владельцем загородного дома возникает вопрос, как сократить затраты на отопление. Одним из вариантов может стать строительство энергоэффективного дома, где все потери тепла сведены к минимуму.

Это тем более актуально, т.к. в соответствии с приказом Минстроя России от 17.11.2017 №1550 «Об утверждении Требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений», в РФ взят курс на последовательное уменьшение удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию. Из приказа следует, что одним из методов снижения энергопотребления, т.е. сохранения энергии, является применение эффективной теплоизоляции.

Но, помимо самого слоя теплоизоляции, при утеплении стен изнутри, например, каркасных домов, лоджий, балконов, а также бань и саун, не следует забывать о роли в общем теплосопротивлении конструкции лучистого теплообмена.

Антон Борисов Специалист компании ТЕХНОНИКОЛЬ

Согласно классической теории теплопередачи, одной из её составляющих, наряду с теплопроводностью и конвекцией, является тепловое излучение (также называемое лучеиспускание, радиация, инфракрасные лучи и т.д.). Этот способ представляет собой теплоперенос в виде электромагнитных волн с двойным взаимным превращением тепловой энергии в лучистую на поверхности тела, излучающего тепло, и лучистой энергии в тепловую на поверхности тел, поглощающих лучистую теплоту. Т.е. часть тепла, которое стремится вырваться наружу, отражается блестящими, фольгированными поверхностями и остается внутри помещений.

Ограничение передачи лучистой энергии является существенным резервом повышения тепловой защиты строительных ограждающих конструкций.

О важности учета этой составляющей говорится в ГОСТ Р 56734-2015 «Национальный стандарт Российской Федерации. Здания и сооружения. Расчет показателя теплозащиты ограждающих конструкций с отражательной теплоизоляцией».

Важно: Настоящий стандарт устанавливает методы расчета сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций помещений жилых, общественных, административных, бытовых, сельскохозяйственных, производственных зданий и сооружений с отражательной теплоизоляцией (а также замкнутой воздушной прослойки), применение которой позволяет повысить их тепловую защиту.

Прежде чем разобраться в экономической целесообразности использования PIR-теплоизоляции с отражающей поверхностью, нужно понять, что это за материал.

belka605 Участник FORUMHOUSE

В интернете я увидел PIR-утеплитель на основе жесткого полиуретана — полиизоцианурата. Снаружи плит с двух сторон есть обкладка из фольги. Характеристики материала по теплопроводности лучше, чем у ППС и ЭППС. При воздействии огня утеплитель не горит, а обугливается его внешний слой и, тем самым, появляется защитный слой, препятствующий горению внутренних слоёв полимера. Так ли это на самом деле, и вообще, что это за материал, и для чего нужна фольга?

Антон Борисов

PIR-утеплитель — это современный теплоизоляционный материал, обладающий одним из самых низких коэффициентов теплопроводности λ= 0,021 (Вт/м∙К*). Материал практически не впитывает влагу, не гниёт, не подвержен биопоражениям и сохраняет свои теплоизоляционные свойства на протяжении всего срока службы – более 50 лет. Одним из достоинств PIR является то, что его можно отнести к классу отражательной теплоизоляции.

*Теплопроводность, измеренная в течение 24 часов с момента выпуска продукции

Эффективность PIR-теплоизоляции выражается в экономии внутреннего пространства за счет применения меньшей толщины теплоизоляционного материала (ТИМ). Так, разница в требуемых толщинах тепловой изоляции из разных материалов будет напрямую зависеть от коэффициентов теплопроводности. Т.е., чтобы хорошо утеплить балкон, потребуется меньший слой утеплителя, а это прямая экономическая выгода, за счет сохранения внутренней полезной площади.

Утепляя PIRом среднестатистический балкон, можно получить выигрыш в пространстве более 0,5 кв. м.

Еще одно отличие PIR — технологическое покрытие с обеих сторон специальной алюминиевой паро/гидронепроницаемой фольгой, обладающей низким коэффициентом излучения поверхности (менее 0,5 Вт/м

2К⁴). По сравнению с большинством представленных на рынке заменителей фольги, выполненных из лавсана с нанесением металлического напыления, важным преимуществом полноценной алюминиевой фольги является низкая относительная степень черноты в инфракрасной области (коэффициент отражения 95-98%). Так как фактор эмиссивности материала, т.е. поглощения лучей, чрезвычайно мал, в строительных конструкциях, утепленных PIR, происходит существенное ограничение лучистой составляющей теплопереноса.

Такие конструкции обладают «тепловым эффектом термоса», приводящим к снижению теплопотерь и значительной экономии энергоресурсов. Еще одним достоинством материала являются наличие замковых соединений в виде L-кромок, что повышает герметичность стыкования плит и возможность использования внутреннего фольгированного слоя утеплителя как надежного пароизоляционного слоя.

Антон Борисов

Наибольшего эффекта от отражательной изоляции можно добиться в тех областях строительства, где есть внутреннее лучистое тепло, которое можно вернуть обратно в утепленное помещение. При этом важным условием является наличие воздушного зазора между утеплителем и внутренней отделкой.

Ключевой показатель повышения эффективности изоляции с фольгированием – повышение термического сопротивления воздушной прослойки, находящейся снаружи от фольгированного утеплителя.

Особенности расчета ограждающих конструкций, утеплённых PIR-теплоизоляцией

Чтобы разобраться в нюансах расчета термического сопротивления стены, имеющей воздушную прослойку и теплоотражающий слой PIR нужно понять, что теплообмен включает в себя три вида передачи тепла:

• теплопроводность;
• конвекцию;
• излучение.

Теплопроводность — теплофизическая характеристика материала — т.е. свойство передавать теплоту за счет непосредственного соприкосновения между частицами материала и численно равная плотности теплового потока через поверхность, перпендикулярную тепловому потоку в материале при градиенте температуры 1 Вт/°C.

Конвекция — перенос теплоты движущимися частицами жидкости или газа, обусловленный разностью температур и разной плотностью среды.

Излучение — перенос энергии в виде электромагнитных волн между двумя взаимно излучающими поверхностями, обусловленный температурой и оптическими свойствами поверхностей, излучающих тел.

За основу для расчета принимаем конструкцию балкона, утепленного PIR-теплоизоляцией изнутри.

Номер слоя изнутри наружу	Наименование	Характеристики слоя
1	Обшивка с внутренней стороны евровагонкой	Толщина – 13 мм λБ =0,18 Вт/(м°С) Коэффициент излучения поверхности – 4,44 Вт/(м2К4)
2	Замкнутая воздушная прослойка	Толщина 20(50) мм                Термическое сопротивление –           0,14 м2 °С/Вт
3	PIR	Толщина 40 мм λБ =0,023 Вт/(м°С) Коэффициент излучения поверхности – 0,37 Вт/(м2К4)
4	Экран лоджии/балкона – кладка из полнотелого кирпича	Толщина 1 кирпич или 250 мм λБ =0,81 Вт/(м°С)
5	Температура внутреннего воздуха составляет 20 C	–

  Итого, чтобы вычислить термическое сопротивление строительной конструкции, включающей в состав отражательную изоляцию, следует найти теплосопротивление каждого слоя, включая термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки с фольгированным утеплителем.

Антон Борисов

Таким образом, на основе последовательного теплотехнического расчёта многослойной стены с учётом последовательного отражения и поглощения лучистого потока, можно вычислить фактическое термическое сопротивление воздушных прослоек, с одной стороны которых расположена фольгированная теплоизоляция.

Теплотехнический расчет воздушной прослойки определенной толщины следует проводить с учетом многократного отражения и поглощения тепловой энергии.

Данные расчетов и величины теплосопротивления приведены в таблице ниже.

Название конструкции	Термическое сопротивление воздушной прослойки	Соотношение
Стена утеплителем без фольги	0,140 м2 ·°C/Вт	100%
Стена с воздушной прослойкой 20мм	0,485 м2 ·°C/Вт	347%
Стена с воздушной прослойкой 50мм	0,571 м2 ·°C/Вт	408%

Вывод: наличие замкнутой воздушной прослойки, ограниченной с внутренней стороны фольгированным утеплителем, позволяет повысить термическое сопротивление всей конструкции стены.

https://www.forumhouse.ru/articles/house/8213

Расчет толщины утеплителя для кровли: методика, формула расчета, примеры

Пример расчета толщины утеплителя

Давайте проанализируем утепление крыши в городах с самыми высокими и самыми низкими требованиями к сопротивлению теплопередачи покрытия. В нашей таблице это Новосибирск (5,59) и Грозный (3,73).

Возьмем для примера минеральную вату со средним коэффициентом теплопроводности 0,035 Вт/(м · °С). Подставив это значение в формулу, получим толщину утеплителя 0,190 м для Новосибирска и 0,125 м для Грозного. Если для сравнения подсчитать требуемую толщину самого эффективного утеплителя на строительном рынке – полиизоцианурата (PIR), чей коэффициент теплопроводности составляет всего 0,022 Вт/(м · °С), то для Новосибирска мы получим значение 0,119 м, а для Грозного – всего 0,079 м.

Более тонкий расчет

Справочное значение сопротивления теплопередаче, в строгом смысле, относится не к слою утеплителя, а к конструкции целиком. Свой вклад в сопротивление утечке тепла вносят все слои кровельного «пирога». Некоторыми из них можно пренебречь, а некоторыми – не стоит.

Так, финишное покрытие кровли можно не принимать в расчет, так как оно отделено от остальной конструкции вентзазором. А вот к отделочному материалу потолка нужно присмотреться повнимательней. Потолок часто зашивают древесными или древесно-стружечными материалами, которые имеют неплохие теплоизоляционные свойства. Их можно тоже включить в расчеты.

α_ут = α_мат.1 + α_мат.2

Рассмотрим случай, когда потолок мансарды подшит древесно-стружечной плитой толщиной 15 мм. Коэффициент теплопроводности этого материала, согласно справочным данным равен 0,15 Вт/(м · °С).

Подставим эти данные в формулу и найдем значение R. Так мы найдем вклад этого слоя в общее сопротивление теплопотерям.

0,015 = (R – 0,16) · 0,15
R = 0,26 м² · °С/Вт

Теперь повторим наши расчеты для Новосибирска и Грозного, но с учетом теплоизолирующих свойств обшивки.

α_ут = (5,59 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,181 м (Новосибирск)
α_ут = (3,73 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,116 м (Грозный).

Результаты показывают, что обшивка потолка мансарды древесно-стружечной плитой уменьшила расчетную толщину утеплителя меньше чем на 1 сантиметр. В большинстве случаев этой величиной можно пренебречь.

В один слой или в несколько?

Допустим, необходимая толщина слоя минеральной ваты по расчетам составила 20 см. В продаже есть плиты толщиной 20 см и толщиной 10 см. Как лучше поступить? Утеплить крышу в один слой, или в два – более тонким материалом?

Многослойное утепление должно быть более эффективным за счет того, что вышележащие плиты перекрывают стыки нижележащих и препятствуют появлению «мостиков холода». В кровельной конструкции должно быть как минимум два слоя теплоизоляции, чтобы перекрыть поперечный стык плит.

Однако специалисты НИИМосстрой утверждают, что уменьшение количества слоёв утеплителя не так уж сильно влияет на показатели теплоизоляции зданий, как может показаться.

Гораздо сильнее на качество теплоизоляции влияет аккуратность монтажа. В экспериментах, проведенных специалистами НИИМосстрой, наличие зазоров толщиной от 2 до 5 мм между плитами утеплителя существенно ухудшает теплоизоляционные свойства материала – как при однослойном, так и при многослойном монтаже.

Чтобы не запутаться в коэффициентах, нормативах, климатических зонах и прочих премудростях, лучше доверить расчеты профессионалам. Равно как и монтаж. Крыши не прощают ошибок и заставляют расплачиваться за легкомыслие нервами, деньгами и хорошим настроением.

Коэффициент теплоизоляции материалов таблица. Сравнение теплопроводности различных строительных материалов и расчет толщины стен

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

Дерево полов с подогревом

Он определяет коэффициент теплопроводности для каждого типа древесины. Чем выше, тем больше тепла будет проходить через лес, и тем лучше будет на пол с подогревом. Виды древесины также зависят от того, как пол будет справляться с высокими.

Подогреватель без ошибок: установка и эксплуатация

Ошибка: новый нагреватель в старой установке. Когда вы покупаете нагреватель.

Теплый и сухой дом – защита от влаги и изоляция отдельных строительных элементов

Чем ниже пенополистирол, тем лучше он защищает от выхода тепла. Поэтому, если мы выберем лучший продукт, то есть нижний х, мы сможем сделать более тяжелый слой. Чем ниже, тем лучше материал защищает вас от жары. Если мы выберем продукт с лучшим рейтингом лямбда, мы сможем сделать более тяжелый слой изоляции или лучше нагревать дом. Торф, глина, песок, гравий, лава и кирпич. Это относится, в частности. для строительства зеленых крыш.

Теплопроводность материалов влияет на толщину стен

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

Настенная изоляция дома: 10 правил, которые нельзя забывать

Так как белый в первую очередь характеризуется коэффициентом теплопередачи – чем ниже, тем выше тепловое сопротивление и тем лучше теплоизоляция материала. Разница заключается в использовании графитовой добавки, которая увеличивает поглощение теплового излучения.

Изготовлен из прочной и несжатой низкопроницаемой полиэтиленовой пены с низкой теплопроводностью. Для жесткости конструкции и простоты монтажа теплоизоляция встроена в тонкий профиль из оцинкованной стали. Для конструкции рамы. Потепление не может быть тоньше, чем в проекте.

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

Что построить дом: двухслойные стены

Следует помнить, что каждый сантиметр «спасен» от толщины. Постороннее покрытие и избегайте резки в сегменты колена. Это «объемный» материал, не имеющий формы для формирования досок или мата.

Экспертное мнение о старом утеплении дома

Если мы удалили старое утепление, целесообразно изготовить новый материал из материала с более низкой теплопроводностью, что увеличит толщину изоляции только до необходимого минимума. Это важно для маленьких, затененных окон; Более широкая аура ограничит доступ к свету.

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?

Теплопроводность определяется такими факторами:

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

Архитектор дома-строителя: какая стоящая и стоящая домашняя обстановка

Они могли рассчитывать на комфортные условия. Не бойтесь перегрева или охлаждения интерьера. Прежде чем покупать материал, вы должны посмотреть на богатое предложение. На рынке вы можете найти приличные материалы со стандартными коэффициентами проводимости. Вы также можете найти продукты, которые выделены жирным шрифтом.

Стоит добавить тепло к потолочному венку. Это требует уменьшения ширины в несколько сантиметров, но не влияет на прочность сварного шва. Венок хорошо изолирован. До недавнего времени потолок был во внешних стенах потенциально более тонким по термическим.

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике

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

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

Вейльские минерально-сырьевые новинки

Минеральная вата – камень или стекло

Большая прочность на сжатие имеет минеральную вату. Пенополистирол – типы и разновидности полистирола. Пенополистирол – легкий материал, прочный и недорогой, но простой в обращении и установке. Этот материал не токсичен и не вреден для здоровья.

Сохранить невозобновляемую энергию – Потепление дома – часть 1

Проникновение тепла по полу на землю не может превышать 0. При таком требовании полы не должны быть изолированы изоляционным материалом. Тем не менее, при соединении строительных растворов в таких стенах следует использовать еще один раствор – не обычный, но теплый. Вся стена, построенная из теплого кирпича в сочетании с теплым раствором, будет почти однородной в термических условиях. Теплый раствор отличается от.

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений

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

Сколько разогревает пол на земле, Деньги лежат на здании, часть. 8

Использование материалов с такими параметрами гарантирует эффективную изоляцию и, в то же время, половину. Мы должны заказать песок и сложить его в слои.

Материалы для теплоизоляции крыши

Не будет потепления и грибка при разгоне. Одностенные стены – стена без шерсти и полистирола. Термостойкий раствор с коэффициентом теплопередачи = 0, 2, с толщиной шва от 8 до 15 мм. Стены, кроме обычных блоков, понадобятся для строительства стен, вагонов и других. Поэтому перед началом работы вы должны подготовить точные спецификации.

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

Детская комната – место для развлечения и отдыха

Посмотрим на коэффициенты теплопроводности, которые для пробкового пола – 0, 05, деревянные – 0, 18, тогда как для керамической плитки – 0, 90, а мрамора – 3, 00! Безопасность Первые школьные годы часто являются периодом акробатики. Трудоемкость подлежит постели.

Современное и модное строительство – разогрев дома

Это означает, что это конструкция с гораздо лучшей теплоизоляцией, чем высотные или железобетонные плиты. Благодаря этому дома нет тепловых мостов, как сзади. Бренд и качество изоляционных материалов. Они являются решающим фактором в количестве энергии, необходимой для разминки вашего дома. Самым популярным и экономичным изолятором в течение многих лет был пенополистирол. Ключевым параметром этого изолятора является коэффициент теплопроводности: λ-лямбда.

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

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

базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;

пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;

Как гарантировать долговечность и эстетику фасада?

Фундаментная пластина вместо традиционных фундаментов

Теплоизоляция. Определяет коэффициент теплопередачи. В противном случае – минеральная минеральная вата; Он производится в основном из скал. Домашнее потепление: проверьте, что вы читаете на этикетке. Гарантия или гарантия Когда вы покупаете строительные материалы, мы хотим верить, что они хорошие.

Электрическое напольное отопление: коврик или кабель

Природный газ, но – примерно на 40% ниже, чем при нагревании с мазутом или жидким газом. В качестве дополнительного нагрева. В домах с высокими тепловыми потерями эффективность электрического подогрева пола может быть недостаточной для адекватного обогрева всех помещений во время.

• пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
• экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;

О минеральной вате почти ничего

Это отличный нагреватель. Мокрая шерсть вместо ее изоляции становится тепловым мостом, местом с повышенным тепловым потоком. Водяной пар может также накапливаться в шерсти после того, как он был построен.

Крутые крыши – строительство, предварительное спаривание, согревание

Эй, на встречной стойке. Это намного лучшее решение, чем тот, который используется для создания прорези для шнура или тонкой проволоки. Изоляция Минеральная вата обычно используется для обогрева крыши. Он имеет очень хорошую теплоизоляцию – коэффициент лямбда-теплопередачи.

• пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

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

Благодаря этому ячеистый бетон обладает хорошими тепловыми свойствами. Комнаты и районы с чрезвычайно большими нагрузками, например, в коммуникациях, и даже на погрузочных площадках и промышленных залах. Жесткая и плотная древесина более благоприятна для нагрева, поэтому она лучше подходит для напольного отопления. Пример: коэффициент проводимости.

Домашнее потепление – что нужно разогреть чердак, подвалы и внешние стены

В местах, подверженных высокой влажности, последний заменяется лучшим, но гораздо более дорогим экструдированным полистиролом.

Зимний сад – лето весь год

Важно, чтобы материал характеризовался не только его долговечностью, но прежде всего низким коэффициентом теплопроводности.

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

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей

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

Высокая химическая стойкость, гидрофобность, нечувствительность к коррозии, действие насекомых и грызунов положили ее на передние изоляторы. Они остаются в стене навсегда. Мобильная бетонная стена также представляет собой сборные сборные сборные балки. Это очень удобное решение, потому что их можно продолжить сразу же после их сборки на стене. Их коэффициент теплопередачи составляет около 0, 21 Вт.

Окна на чердак – Третья дискуссия Академии строительства

Сырости; дренажные канавы Для обеспечения жесткости конструкции и простоты сборки теплоизоляция встроена в тонкий профиль, выполненный из.

На что обратить внимание при покупке кровли

Спрос на энергию намного ниже, чем в случае традиционного строительства. Снижение энергопотребления связано прежде всего с постоянным улучшением технических параметров строительных материалов, коэффициенты теплопередачи которых все более благоприятны.

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

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

Возвышение с древесиной в главной роли

Паркет на пол с подогревом

Толщина и ширина его элементов. Традиционные напольные покрытия и твердые половицы плохо способствуют нагреву, поэтому их укладка на подогрев пола в обход цели. Их высокая толщина приводит к слишком большим потерям тепла и, следовательно, снижает эффективность.

Теплопроводность, в то время как поплавок на полах может уменьшить тепловую мощность из-за захваченного воздушного слоя, который препятствует потоку тепла в помещение. Паркет следует укладывать на предварительно загрунтованный пол. Использование материалов основано на физических и механических свойствах, которые делают их пригодными для работы. Эти свойства определяются в специализированных лабораториях посредством анализа и испытаний на образцах, собранных в соответствии с нормами.

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

Анализ определяет химический и минералогический состав материала. Испытания позволяют определить физико-механические свойства материала, взятого в целом. Существуют две основные категории тестирования. Неразрушающие испытания. Испытания проводятся на образцах, полученных в стандартных условиях. Некоторые образцы представлены в виде типовых образцов стандартной формы и размера. Другие образцы состоят из количества материала, выбранного по различным критериям.

Физические свойства материалов. Он определяется соответствующими методами для каждого типа материала. Очевидная низкая плотность указывает на хорошие звуковые и теплоизоляционные свойства. Вся кажущаяся плотность используется при вычислении веса конструкции.

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице

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

Несколько значений этих функций приведены в таблице ниже. Плотность в граммах определяется для гранулированных материалов. Плотность в куче может быть выражена для богатого или устаревшего состояния материала. Плотность на стеке определяется, в частности, для древесины, но также может использоваться для сборных кирпичей и т.д.

Уплотнение характеризует степень заполнения твердого материала пористой единицы единицы объема. Для компактных материалов это будет 100%. В котором он использовал вышеупомянутые обозначения. Пористость и объем пустот. Пористость представляет собой, в процентах, общий объем пор и пустот в единице объема пористого материала. Общая пористость может быть определена.

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

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

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

Теплопроводность строительных материалов (видео)

Строительство коттеджа или дачного дома – это сложный и трудоемкий процесс. И для того, чтобы будущее строение простояло не один десяток лет, нужно соблюдать все нормы и стандарты при его возведении. Поэтому каждый этап строительства требует точных расчетов и качественного выполнения необходимых работ.

Одним из самых важных показателей при строительстве и отделке строения является теплопроводность строительных материалов. СНИП (строительные нормы и правила) дает полный спектр информации по данному вопросу. Ее необходимо знать, чтобы будущее здание было комфортным для проживания как в летний, так и в зимний период.

Идеальный теплый дом

От конструктивных особенностей строения и применяемых при его возведении материалов зависит комфорт и экономичность проживания в нем. Комфорт заключается в создании оптимального микроклимата внутри вне зависимости от внешних погодных условий и температуры окружающей среды. Если материалы подобраны правильно, а котельное оборудование и вентиляция установлены согласно нормам, то в таком доме будет комфортная прохладная температура летом и тепло зимой. К тому же если все материалы, используемые при строительстве, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, то расходы на энергоносители при отоплении помещений будут минимальны.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – это передача тепловой энергии между непосредственно соприкасающимися телами или средами. Простыми словами теплопроводность – это способность материала проводить температуру. То есть, попадая в какую-то среду с отличающейся температурой, материал начинает принимать температуру этой среды.

Этот процесс имеет большое значение и в строительстве. Так, в доме с помощью отопительного оборудования поддерживается оптимальная температура (20-25°C). Если температура на улице будет ниже, то когда отключается отопление, все тепло из дома через некоторое время выйдет на улицу, и температура понизится. Летом происходит обратная ситуация. Чтобы сделать температуру в доме ниже уличной, приходится использовать кондиционер.

Коэффициент теплопроводности

Потеря тепла в доме неизбежна. Она происходит постоянно, когда температура снаружи меньше, чем в помещении. А вот ее интенсивность – это переменная величина. Она зависит от множества факторов, главными среди которых являются:

• Площадь поверхностей, участвующих в теплообмене (крыша, стены, перекрытия, пол).
• Показатель теплопроводности строительных материалов и отдельных элементов здания (окна, двери).
• Разница между температурами на улице и внутри дома.
• И другие.

Для количественной характеристики теплопроводности строительных материалов используют специальный коэффициент. Используя этот показатель, можно довольно просто рассчитать необходимую теплоизоляцию для всех частей дома (стены, крыша, перекрытия, пол). Чем выше коэффициент теплопроводности строительных материалов, тем больше интенсивность потери тепла. Таким образом, для постройки теплого дома лучше применять материалы с более низким показателем этой величины.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов, как и любых других веществ (жидких, твердых или газообразных), обозначается греческой буквой λ. Единицей его измерения является Вт/(м*°C). При этом расчет ведется на один квадратный метр стены толщиной в один метр. Разница температур здесь берется 1°. Практически в любом строительном справочнике имеется таблица теплопроводности строительных материалов, в которой можно посмотреть значение этого коэффициента для различных блоков, кирпичей, бетонных смесей, пород дерева и других материалов.

Определение потерь тепла

Потери тепла в любом здании всегда есть, но в зависимости от материала они могут изменять свое значение. В среднем потеря тепла происходит через:

• Крышу (от 15 % до 25 %).
• Стены (от 15 % до 35 %).
• Окна (от 5 % до 15 %).
• Дверь (от 5 % до 20 %).
• Пол (от 10 % до 20 %).

Для определения потерь тепла применяют специальный тепловизор, который определяет наиболее проблемные места. Они выделяются на нем красным цветом. Меньшая потеря тепла происходит в желтых зонах, далее – в зеленых. Зоны с наименьшей потерей тепла выделяются синим цветом. А определение теплопроводности строительных материалов должно проводиться в специальных лабораториях, о чем должен свидетельствовать сертификат качества, прилагаемый к продукции.

Пример расчета потерь тепла

Если взять, к примеру, стену из материала с коэффициентом теплопроводности 1, то при разности температур с двух сторон этой стены в 1°, потери тепла составят 1 Вт. Если же толщину стены взять не 1 метр, а 10 см, то потери составят уже 10 Вт. В случае, если разность температур будет 10°, то тепловые потери также составят 10 Вт.

Рассмотрим теперь на конкретном примере расчет потери тепла целого здания. Высоту его возьмем 6 метров (8 с коньком), ширину – 10 метров, а длину – 15 метров. Для простоты расчетов берем 10 окон площадью 1 м 2 . Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

• Окна – 10 м 2 .
• Пол – 150 м 2 .
• Стены – 300 м 2 .
• Крыша (со скатами по длинной стороне) – 160 м 2 .

Формула теплопроводности строительных материалов позволяет вычислить коэффициенты для всех частей здания. Но проще использовать уже готовые данные из справочника. Там есть таблица теплопроводности строительных материалов. Рассмотрим каждый элемент по отдельности и определим его тепловое сопротивление. Оно рассчитывается по формуле R = d/λ, где d – толщина материала, а λ – коэффициент его теплопроводности.

Пол – 10 см бетона (R=0,058 (м 2 *°C)/Вт) и 10 см минеральной ваты (R=2,8 (м 2 *°C)/Вт). Теперь складываем эти два показателя. Таким образом, тепловое сопротивление пола равняется 2,858 (м 2 *°C)/Вт.

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал – ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м 2 *°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна – 0,4 (м 2 *°C)/Вт.

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

Q = S * T / R, где S – площадь поверхности, T – разница температур снаружи и внутри (40°C). Рассчитаем потери тепла для каждого элемента:

• Для крыши: Q = 160*40/2,8=2,3 кВт.
• Для стен: Q = 300*40/3,75=3,2 кВт.
• Для окон: Q = 10*40/0,4=1 кВт.
• Для пола: Q = 150*40/2,858=2,1 кВт.

Далее все эти показатели суммируются. Таким образом, для данного коттеджа тепловые потери составят 8,6 кВт. А для поддержания оптимальной температуры потребуется котельное оборудование мощностью не менее 10 кВт.

Материалы для внешних стен

На сегодняшний день существует множество стеновых строительных материалов. Но наибольшей популярностью в частном домостроении по-прежнему пользуются строительные блоки, кирпичи и дерево. Основные отличия – это плотность и теплопроводность строительных материалов. Сравнение дает возможность выбрать золотую середину в соотношении плотность/теплопроводность. Чем выше плотность материала, тем выше его несущая способность, а следовательно, и прочность конструкции в целом. Но при этом ниже его тепловое сопротивление, а как следствие, расходы на энергоносители выше. С другой стороны, чем выше тепловое сопротивление, тем ниже плотность материала. Меньшая плотность, как правило, подразумевает наличие пористой структуры.

Чтобы взвесить все за и против, необходимо знать плотность материала и его коэффициент теплопроводности. Следующая таблица теплопроводности строительных материалов для стен дает значение этого коэффициента и его плотность.

Материал	Теплопроводность, Вт/(м*°C)	Плотность, т/м 3
Железобетон
Керамзитобетонные блоки
Керамический кирпич
Силикатный кирпич
Газобетонные блоки

Утеплители для стен

При недостаточной тепловой сопротивляемости внешних стен могут применяться различные утеплители. Так как значения теплопроводности строительных материалов для утепления могут иметь весьма низкий показатель, то чаще всего толщины в 5-10 см будет достаточно для создания комфортной температуры и микроклимата в помещениях. Широкое применение на сегодняшний день получили такие материалы, как минеральная вата, пенополистирол, пенопласт, пенополиуритан и пеностекло.

Следующая таблица теплопроводности строительных материалов, используемых для утепления наружных стен, дает значение коэффициента λ.

Особенности применения стеновых утеплителей

Применение утеплителей для наружных стен имеет некоторые ограничения. Это прежде всего связанно с таким параметром, как паропроницаемость. Если стена сделана из пористого материала, такого как газобетон, пенобетон или керамзитобетон, то применять лучше минеральную вату, так как этот параметр у них практически одинаковый. Использование пенополистирола, пенополиуритана или пеностекла возможно только при наличии специального вентиляционного зазора между стеной и утеплителем. Для дерева это также критично. А вот для кирпичных стен данный параметр не так критичен.

Теплая кровля

Утепление кровли позволяет избежать ненужных перерасходов при отоплении дома. Для этого могут применяться все виды утеплителей как листового формата, так и напыляемые (пенополиуритан). При этом не следует забывать про пароизоляцию и гидроизоляцию. Это весьма важно, так как мокрый утеплитель (минеральная вата) теряет свои свойства по тепловой сопротивляемости. Если же кровля не утепляется, то необходимо основательно утеплить перекрытие между чердаком и последним этажом.

Пол

Утепление пола весьма важный этап. При этом также необходимо применять пароизоляцию и гидроизоляцию. В качестве утеплителя используется более плотный материал. Он, соответственно, имеет более высокий коэффициент теплопроводности, чем кровельный. Дополнительной мерой для утепления пола может послужить подвал. Наличие воздушной прослойки позволяет повысить тепловую защиту дома. А оборудование системы теплого пола (водяного или электрического) дает дополнительный источник тепла.

Заключение

При строительстве и отделке фасада необходимо руководствоваться точными расчетами по тепловым потерям и учитывать параметры используемых материалов (теплопроводность, паропроницаемость и плотность).

Рекомендуем также

Математическое моделирование и термодинамика жидкости Прандтля – Эйринга с радиационным эффектом: численный подход

1.

Hayat, T., Ullah, I., Alsaedi, A. & Asghar, S. теплопередача при плавлении и генерация / поглощение тепла. J. Therm. Sci. Англ. Прил. 10 (5), 051015–051015 (2018).

Google ученый

2.

Бестхапу, П., Уль Хак, Р., Бандари, С. & Аль-Мдаллал, К. М. Тепловое излучение и эффекты скольжения на потоке МГД в точке торможения неньютоновской наножидкости по конвективной растягивающейся поверхности. Neural Comput. Прил. 31 (1), 207–217 (2019).

Google ученый

3.

Hiemenz, K. Die grenzschicht an einem in den gleichformigen flussigkeitsstrom eingetauchten geraden kreiszylinder. Динглерс Политех. J. 326 , 321–324 (1911).

Google ученый

4.

Исхак А., Назар Р. и Поп И. Пограничные слои смешанной конвекции в застойном потоке к вытягивающемуся вертикальному листу. Meccanica 41 (5), 509–518 (2006).

MATH Google ученый

5.

Farooq, M. et al. МГД точечное течение вязкоупругой наножидкости с нелинейными радиационными эффектами. J. Mol. Liq. 221 , 1097–1103 (2016).

CAS Google ученый

6.

Хаят, Т., Хан, М. И., Тамур, М., Вакас, М. и Алсаеди, А. Численное моделирование теплопередачи в МГД-потоке точки торможения поперечной модели жидкости по направлению к растянутой поверхности. Результаты Phys. 7 , 1824–1827 (2017).

ADS Google ученый

7.

Хаят, Т., Хан, М. И., Вакас, М. и Алсаеди, А. Течение в точке застоя гиперболической касательной жидкости с эффектами Соре-Дюфура. Результаты Phys. 7 , 2711–2717 (2017).

ADS Google ученый

8.

Вайдья, Х., Прасад, К.В., Ваджравелу, К., Вакиф, А., Баша, Н.З., Манджунатха, Г., и Вишванатха, У.Б. Влияние переменных свойств жидкости на поток в наклонной точке торможения кассоновой наножидкости с конвективными граничными условиями.В Defect and Diffusion Forum , Vol. 401, 183–196 (Trans Tech Publ, 2020).

9.

Хаят, Т., Уллах, И., Фарук, М. и Алсаеди, А. Анализ нелинейного радиационного торможения потока жидкости Карро с гомогенно-гетерогенными реакциями. Микросист. Technol. 25 (4), 1243–1250 (2019).

CAS Google ученый

10.

Али, Э. Х. и Поп, И. МГД-поток и теплопередача вблизи точки торможения над растягивающейся / сжимающейся поверхностью с частичным скольжением и вязкой диссипацией: гибридная наножидкость против наножидкости. Порошок Технол. 367 , 192–205 (2020).

CAS Google ученый

11.

Вайни, И., Исхак, А. и Поп, И. Теплопередача при плавлении гибридного потока наножидкости к области точки торможения со скольжением второго порядка. Труды Института инженеров-механиков, часть E: Журнал технологической инженерии , 0954408920961213 (2020).

12.

Zhu, Q. Y., Zhuang, Y.Дж. И Ю., Х. З. Генерация энтропии за счет трехмерной двухдиффузионной конвекции степенных жидкостей в гетерогенных пористых средах. Внутр. J. Heat Mass Transf. 106 , 61–82 (2017).

CAS Google ученый

13.

Хан, М. И. и Альзахрани, Ф. Нелинейное диссипативное скольжение наноматериала Джеффри к изогнутой поверхности с генерацией энтропии и энергией активации. Math. Comput.Simul. 185 , 47–61 (2021).

MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

14.

Хан, М. И., Кайюм, С., Хаят, Т., Алсаеди, А. и Хан, М. И. Исследование жидкости Сиско посредством генерации энтропии. J. Mol. Liq. 257 , 155–163 (2018).

CAS Google ученый

15.

Аманулла, К. Х., Вакиф, А., Булахия, З., Редди, М. С. и Нагендра, Н. Численные исследования по моделированию магнитного поля для течения неньютоновской жидкости Карро через изотермическую сферу. J. Braz. Soc. Мех. Sci. Англ. 40 (9), 1–15 (2018).

Google ученый

16.

Хан М. И. и Альзахрани Ф. Бинарная химическая реакция с энергией активации в диссипативном потоке неньютоновского наноматериала. J. Theor. Comput. Chem. 19 (03), 2040006 (2020).

CAS Google ученый

17.

Хан, М. И., Кайюм, С., Хаят, Т., Хан, М. И., Алсаеди, А. Оптимизация энтропии в потоке наножидкости Вильямсона в присутствии химической реакции и джоулева нагрева. Внутр. J. Heat Mass Transf. 133 , 959–967 (2019).

CAS Google ученый

18.

Уллах, З., Заман, Г. и Исхак, А. Магнитогидродинамический касательный гиперболический поток жидкости через растягивающийся лист. Подбородок. J. Phys. 66 , 258–268 (2020).

MathSciNet CAS Google ученый

19.

Хайят Т., Аслам Н., Хан М. И., Хан М. И. и Алсаеди А. Физическое значение тепловыделения / поглощения и эффектов Соре на перистальтический поток псевдопластической жидкости в наклонном канале. J. Mol. Liq. 275 , 599–615 (2019).

CAS Google ученый

20.

Абдельсалам, С.И., Мехеймер, Х. С. и Захер, А. З. Изменения кровотока за счет электроосмотических сил гибридной наножидкости через больную артерию: аневризматический / стенозированный сегмент. Подбородок. J. Phys. 67 , 314–329 (2020).

MathSciNet CAS Google ученый

21.

Хаят, Т., Уллах, И., Алсаеди, А. и Фарук, М. МГД-поток наножидкости Пауэлла-Эйринга по нелинейному растягивающемуся листу переменной толщины. Результаты Phys. 7 , 189–196 (2017).

ADS Google ученый

22.

Эльдесоки, И. М., Абдельсалам, С. И., Эль-Аскари, В. А. и Ахмед, М. М. Интегрированный тепловой эффект в сочетании с условиями проскальзывания на перистальтически индуцированный перенос частиц и жидкости в катетеризованной трубе. J. Porous Media 23 (7), 695–713 (2020).

Google ученый

23.

Аманулла, К. Х., Салим, С., Вакиф, А. и Аль-Карни, М. М. МГД Прандтль течет через изотермическую проницаемую сферу с эффектами скольжения. Шпилька корпуса. Therm. Англ. 14 , 100447 (2019).

Google ученый

24.

Абд Эльмабуд, Ю. и Абдельсалам, С. И. Магнитогидродинамический микронасос постоянного / переменного тока обобщенной жидкости Бургера в кольцевом пространстве. Physica Scripta 94 (11), 115209 (2019).

ADS CAS Google ученый

25.

Бхатти, М. М., Аламри, С. З., Эллахи, Р., Абдельсалам, С. И. Внутриматочное движение частиц и жидкости через гибкий асимметричный конический канал с теплопередачей. J. Therm. Анальный. Калорим. 144 (6), 2259–2267 (2021).

CAS Google ученый

26.

Уллах, З. и Заман, Г. Групповой анализ магнитогидродинамического тангенциального гиперболического потока жидкости к растягивающемуся листу с условиями скольжения. Heliyon 3 (11), e00443 (2017).

PubMed PubMed Central Google ученый

27.

Бхатти М. и Абдельсалам С. И. Термодинамическая энтропия намагниченного движения частицы Ри-Эйринга и жидкости с процессом необратимости: математическая парадигма (2021).

28.

Хан, М. И., Хан, С. А., Хаят, Т., Хан, М. И. и Алсаеди, А. Поток жидкости Прандтля-Эйринга (неньютоновской) на основе наноматериалов с использованием броуновской и термофоретической диффузии с генерацией энтропии. Comput. Методы Программы Биомед. 180 , 105017 (2019).

PubMed Google ученый

29.

Акрам, Дж., Акбар, Н. С. и Марадж, Э. Химическая реакция и влияние источника / стока тепла на перистальтическую тягу магнетонано жидкости Прандтля – Эйринга в наклонном симметричном канале. Подбородок. J. Phys. 65 , 300–313 (2020).

MathSciNet CAS Google ученый

30.

Уддин И., Уллах И., Али Р., Хан И. и Нисар К. С. Численный анализ нелинейного смешанно-конвективного МГД химически реагирующего потока наножидкостей Прандтля – Эйринга в присутствии энергии активации и джоулева нагрева. J. Therm. Анальный. Калорим. 145 (2), 495–505 (2020).

Google ученый

31.

Ур Рехман, К., Малик, А. А., Малик, М. Ю., Тахир, М. и Зехра, И. О новой масштабной группе преобразования для модели жидкости Прандтля – Эйринга с тепло- и массообменом. Результаты Phys. 8 , 552–558 (2018).

ADS Google ученый

32.

Abdelsalam, S. I., Velasco-Hernández, J. X. & Zaher, A. Z. Электромагнитно-модулированное самодвижение плавающих сперматозоидов через цервикальный канал. Биомех. Модель. Механобиол. 20 (3), 861–878 (2021).

PubMed Google ученый

33.

Шанкар, У.И Надувинамани, Н. Б. Намагниченный сжатый поток зависящей от времени жидкости Прандтля – Эйринга мимо поверхности датчика. Heat Transf.-Asian Res. 48 (6), 2237–2261 (2019).

Google ученый

34.

Смит, Дж. У. Влияние излучения газа в пограничном слое на аэродинамический перенос тепла. J. Aeronaut. Sci. 20 (8), 579–580 (1953).

Google ученый

35.

Висканта Р. и Грош Р. Дж. Пограничный слой в среде, поглощающей и излучающей тепловое излучение. Внутр. J. Heat Mass Transf. 5 (9), 795–806 (1962).

Google ученый

36.

Раза, Дж., Мебарек-Удина, Ф. и Чамха, А. Дж. Магнитогидродинамическое течение наножидкости дисульфида молибдена в канале с эффектами формы. Многопрофильный. Модель. Матер. Struct. 15 (4), 737–757 (2019).

CAS Google ученый

37.

Гиреша, Б. Дж., Соумья, Г., Хан, М. И. и Озтоп, Х. Ф. Поток гибридной наножидкости через проницаемый продольно движущийся плавник вместе с тепловым излучением и естественной конвекцией. Comput. Методы Программы Биомед. 185 , 105166 (2020).

CAS PubMed Google ученый

38.

Вакиф, А. Новая численная процедура для моделирования стационарных МГД конвективных течений излучающих жидкостей Кэссона по горизонтальному растягивающемуся листу с нерегулярной геометрией под комбинированным влиянием зависящей от температуры вязкости и теплопроводности. Math. Пробл. Англ. 2020 , 1675350 (2020).

MathSciNet Google ученый

39.

Догончи, А. С. и Ганджи, Д. Д. Влияние теплового потока Каттанео-Христова на плавучесть потока МГД наножидкости и теплопередачи по растягивающемуся листу в присутствии джоулева нагрева и воздействия теплового излучения. Indian J. Phys. 92 (6), 757–766 (2018).

ADS CAS Google ученый

40.

Хан, М. И. и Альзахрани, Ф. Эффекты свободной конвекции и излучения в наножидкости (диоксид кремния и дисульфид молибдена) со скольжением скорости второго порядка, генерация энтропии, пористая среда Дарси-Форхгеймера. Внутр. J. Hydrogen Energy 46 (1), 1362–1369 (2021).

CAS Google ученый

41.

Raza, R., Mabood, F., Naz, R. & Abdelsalam, S. I. Тепловой перенос радиационной жидкости Вильямсона по поддающейся растяжению искривленной поверхности. Therm. Sci. Англ. Прог. 23 , 100887 (2021).

Google ученый

42.

Уллах, И., Хаят, Т., Алсаеди, А. и Асгар, С. Диссипативный поток гибридной наножидкости (наночастицы h3O-алюминиевого сплава) с тепловым излучением. Physica Scripta 94 (12), 125708 (2019).

ADS CAS Google ученый

43.

Эльдесокий, И.М., Абдельсалам, С. И., Эль-Аскари, В. А., Эль-Рефей, А. М. и Ахмед, М. М. Совместное воздействие магнитного поля и теплопередачи на жидкую суспензию твердых частиц в катетеризованной волнистой трубке. BioNanoScience 9 (3), 723–739 (2019).

Google ученый

44.

Абумандур Р. М., Эльдесоки И. М., Камель М. Х., Ахмед М. М. и Абдельсалам С. И. Перистальтическое проталкивание термовязкой наножидкости через упругую вертикальную трубу. Zeitschrift für Naturforschung A 75 (8), 727–738 (2020).

ADS CAS Google ученый

45.

Хуссейн, А., Малик, М. Ю., Авайс, М., Салахуддин, Т. и Билал, С. Вычислительные и физические аспекты МГД-анализа потока жидкости Прандтля – Эйринга по растягивающемуся листу. Neural Comput. Прил. 31 (1), 425–433 (2019).

Google ученый

46.

Хусейн, З., Хаят, Т., Алсаеди, А. и Уллах, И. О МГД конвективном течении жидкости Вильямсона с гомогенно-гетерогенными реакциями: сравнительное исследование листа и цилиндра. Внутр. Commun. Тепло-массообмен. 120 , 105060 (2021).

CAS Google ученый

47.

Salahuddin, T. et al. Анализ касательной гиперболической наножидкости, падающей на растягивающийся цилиндр вблизи точки торможения. Результаты Phys. 7 , 426–434 (2017).

ADS Google ученый

48.

Хаят, Т., Гулл, Н., Фарук, М. и Ахмад, Б. Эффект теплового излучения в МГД-потоке наножидкости Пауэлла-Эйринга, индуцированный растягивающимся цилиндром. J. Aerospace Eng. 29 (1), 04015011 (2016).

Google ученый

49.

Акбар, Н.С., Эбаид, А.И Хан, З. Х. Численный анализ влияния магнитного поля на поток жидкости Эйринга-Пауэлла в направлении растягивающегося листа. J. Magn. Magn. Матер. 382 , 355–358 (2015).

ADS Google ученый

50.

Хан И., Хусейн А., Малик М. Ю. и Мухтар С. О магнитогидродинамике течения жидкости Прандтля при наличии стратификации и тепловыделения. Phys. Стат. Мех. Прил. 540 ​​, 123008 (2020).

MathSciNet CAS Google ученый

51.

Кумар, Р.В.М.С.С.К., Кумар, Г.В., Раджу, С.С.К., Шехзад, С.А. и Варма, С.В.К. Анализ энергии активации Аррениуса в магнитогидродинамическом потоке жидкости Карро с помощью усовершенствованной теории диффузии тепла и бинарных химических реакций. J. Phys. Commun. 2 (3), 035004 (2018).

Google ученый

52.

Хан, М. и Альшомрани, А.С. Течение в точке торможения жидкости Карро и теплопередача при наличии конвективных граничных условий. PLoS ONE 11 (6), e0157180 (2016).

PubMed PubMed Central Google ученый

53.

Азиз, А. Решение подобия для ламинарного теплового пограничного слоя над плоской пластиной с граничным условием конвективной поверхности. Commun. Нелинейные науки.Нумер. Simul. 14 (4), 1064–1068 (2009).

ADS Google ученый

54.

Уддин, штат Мэриленд, Дж., Хан, В. А. и Исмаил, А. IMd. МГД принудительное конвективное ламинарное течение в пограничном слое от движущейся вертикальной пластины с конвективным нагревом с эффектом излучения и транспирации. PLoS ONE 8 (5), e62664 (2013).

ADS PubMed PubMed Central Google ученый

Вопрос: Что такое коэффициент теплопроводности

Что подразумевается под коэффициентом теплопроводности?

Подсказка: Коэффициент теплопроводности твердого материала – это скорость потока тепла на единицу площади на единицу градиента температуры в твердом теле.Итак, формула коэффициента теплопроводности включает такие величины, как тепло, длина, площадь, температура, время.

Какова формула коэффициента теплопроводности?

K = (QL) / (AΔT) K – коэффициент теплопроводности в Вт / мК. Q – количество тепла, передаваемого через материал, в Джоулях / сек или ваттах. L – расстояние между двумя изотермическими плоскостями. A – площадь поверхности в квадратных метрах.

Какой коэффициент теплопроводности записать в своей единице?

Единица теплопроводности Единица измерения теплопроводности в системе СИ Ватты на метр-кельвин (W.м – 1 K – 1) Имперская единица измерения теплопроводности BTU.h – 1. ft – 1. ℉ – 1 Размерная формула M 1 L 1 T – 3 Θ – 1.

Какая из них имеет более высокое значение теплового коэффициента проводимость?

Алмаз является ведущим теплопроводным материалом и имеет измеренные значения проводимости в 5 раз выше, чем у меди, наиболее производимого металла в Соединенных Штатах. Атомы алмаза состоят из простой углеродной основы, которая представляет собой идеальную молекулярную структуру для эффективной передачи тепла.

В чем разница между теплопроводностью и коэффициентом теплопроводности?

Теплопроводность аналогична электрической проводимости. Точно так же тепловое сопротивление обратно пропорционально теплопроводности, так как электрическое сопротивление обратно пропорционально электропроводности. Коэффициент расширения – это скорость, с которой материал будет расти в длину с повышением температуры.

Что такое метод Лиса?

Метод Ли используется для измерения теплопроводности плохо проводящего материала, такого как стекло, дерево или полимер.Это был один из первых методов измерения теплопроводности, который дал надежные результаты и является методом стационарного состояния.

Какие бывают 4 типа теплопередачи?

Существуют различные механизмы теплопередачи, включая конвекцию, теплопроводность, тепловое излучение и испарительное охлаждение.

Имеет ли алмаз теплопроводность?

Алмаз – самый ценный из драгоценных камней. Наряду со своими углеродными родственниками графитом и графеном, алмаз является лучшим проводником тепла при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 Вт на метр на Кельвин, что в пять раз выше, чем у лучших металлов, таких как медь.

Какая формула тепла?

Теплоемкость и удельная теплоемкость связаны соотношением C = см или c = C / м. Масса m, удельная теплоемкость c, изменение температуры ΔT и добавленное (или вычитаемое) тепло Q связаны уравнением: Q = mcΔT. Значения удельной теплоемкости зависят от свойств и фазы данного вещества.

Что такое единица термического сопротивления?

Единицей измерения абсолютного теплового сопротивления в системе СИ является кельвин на ватт (К / Вт) или эквивалентный градус Цельсия на ватт (° C / Вт) – это одно и то же, поскольку интервалы равны: ΔT = 1 K = 1 ° С.

Какая единица измерения теплопроводности меди в системе СИ?

Список сортировки Материал Теплопроводность [Вт · м – 1 · K – 1] Бериллия 209-330 Арсенид бора 1300 Медь (чистая) 401 Алмаз 1000.

Какой металл лучше всего проводит тепло?

Металлы, которые лучше всего нагревают серебро. Серебро – один из лучших металлов для отвода тепла, потому что он работает как мощный отражатель. Медь. Медь – еще один хороший проводник тепла, потому что она быстро поглощает тепло и удерживает его в течение длительного периода времени.Алюминий. Латунь.

Что такое K стали?

Теплопроводность Материал Теплопроводность (кал / сек) / (см 2 C / см) Теплопроводность (Вт / м · К) * Алюминий 0,50 205,0 Железо 0,163 79,5 Сталь 50,2 Свинец 0,083 34,7.

Какой металл имеет самую высокую электрическую и теплопроводность?

Серебро имеет самую высокую электропроводность из всех металлов. Фактически, серебро определяет проводимость – все другие металлы сравниваются с ним. По шкале от 0 до 100 серебро занимает 100 место, медь – 97, золото – 76.

Что такое единица измерения термической ценности?

В большинстве стран значение U выражается в единицах СИ, в ваттах на квадратный метр-кельвин: Вт / (м ² ⋅K). В США значение U выражается в британских тепловых единицах (Btu). за час-квадрат фут-градус Фаренгейта: британские тепловые единицы / (h⋅ft ² ⋅ ° F).

Каков общий коэффициент теплопередачи?

Общий коэффициент теплопередачи или коэффициент теплопередачи указывает на то, насколько хорошо тепло передается через ряд устойчивых сред.Единицы измерения: Вт / (м ² ° C) [британские тепловые единицы / (час-фут ² ° F)].

От чего зависит коэффициент теплоотдачи?

Коэффициент теплопередачи зависит как от тепловых свойств среды, гидродинамических характеристик ее потока, так и от гидродинамических и тепловых граничных условий.

Что такое метод Форбса?

Forbes провел эксперимент в 1864 году. Принцип метода заключается в том, что в установившемся режиме количество тепла, проходящего через любую часть стержня, будет равно количеству тепла, потерянному радиацией остальной частью стержня. .

Почему в эксперименте Лиса берется диск?

Образец взят в виде диска с помощью дискового метода Ли для определения теплопроводности плохого проводника.

Почему в этом эксперименте взят диск?

Образец взят в форме диска с помощью дискового метода Ли для определения теплопроводности плохого проводника. Образец берут в виде диска в дисковом методе Ли, чтобы определить теплопроводность плохого проводника.

Какие 3 метода нагрева?

Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.Проводимость – это передача энергии от одной молекулы к другой при прямом контакте. Конвекция – это движение тепла жидкостью, такой как вода или воздух. Излучение – это передача тепла электромагнитными волнами.

Что происходит с твердым телом при нагревании?

Когда твердое тело нагревается, частицы получают энергию и начинают вибрировать все быстрее и быстрее. Дальнейшее нагревание дает больше энергии, пока частицы не начнут вырываться из структуры. Хотя частицы все еще слабо связаны, они могут двигаться.В этот момент твердое вещество плавится, образуя жидкость.

Какие 3 типа тепла?

Тепло передается через твердые вещества (проводимость), жидкости и газы (конвекция) и электромагнитные волны (излучение). Тепло обычно передается в сочетании этих трех типов и редко возникает само по себе.

Что такое коэффициент теплового расширения?

Коэффициент теплового расширения (КТР) относится к скорости, с которой материал расширяется при повышении температуры.Более конкретно, этот коэффициент определяется при постоянном давлении и без фазового перехода, т.е. ожидается, что материал все еще будет в твердой или жидкой форме.

Различные материалы имеют разные КТР, что делает их подходящими для конкретного применения, для которого они выбраны. Керамика имеет очень низкие КТР, а полимеры – высокие. Что касается металлов, то инвар, популярный сплав железа и никеля, известен своим очень низким КТР, что делает его стабильным в широком диапазоне температур.Его свойство сделало его полезным при разработке калибровочных инструментов. С другой стороны, ртуть известна своим высоким CTE, что позволяет ей реагировать в широком диапазоне температур, используемых в ртутных термометрах.

Из этой статьи вы узнаете о:

• Что такое коэффициент теплового расширения
• Как измеряется коэффициент теплового расширения
• Применения и материалы, в которых используется коэффициент теплового расширения
• Будущие материалы / приложения

Что такое коэффициент теплового расширения?

Коэффициент теплового расширения – это скорость, с которой размер материала изменяется в зависимости от изменения температуры. Учет размеров может быть сделан путем изменения длины, площади или объема, поэтому существуют коэффициенты, которые можно вывести для линейного расширения, расширения площади и объема.

Объемный коэффициент теплового расширения определяется как \ alpha _ {V} = \ frac {1} {V} \ left (\ frac {\ partial V} {\ partial T} \ right) _ {p} `где` p означает постоянное давление, V означает объем, а \ frac {\ partial V} {\ partial T} `означает изменение объема в зависимости от температуры. Что касается газа, важно поддерживать постоянное давление, поскольку газы будут расширяться при постоянной температуре и пониженном давлении.

При предполагаемом постоянном давлении линейное расширение, расширение площади и расширение объема можно записать проще как;

`\ alpha _ {L} = \ frac {1} {L} \ frac {dL} {\ dT}`

`\ alpha _ {A} = \ frac {1} {A} \ frac {dA} {dT}`

`\ alpha _ {V} = \ frac {1} {V} \ frac {dV} {dT}`

Где L, A и V – длина, площадь и объем, соответственно, а T – температура.

Единицей измерения для коэффициентов теплового расширения является величина, обратная температуре, ^o C ^-1 или K ^-1 . Однако дополнительные размеры, такие как см / см или мм ² / мм ² , добавляются к единице, чтобы можно было сделать вывод, является ли коэффициент линейным, площадью или объемным.

Когда материалы нагреваются, молекулы этого материала начинают больше взбалтываться, и среднее расстояние между ними увеличивается, что приводит к расширению их размеров. Это перемешивание варьируется от материала к материалу, и разные материалы по-разному реагируют на повышение температуры из-за их атомных связей и молекулярных структур.Есть много способов, которыми это свойство материала можно адаптировать, чтобы оно было полезным, и другие способы его учета, чтобы избежать катастрофического отказа.

Измерение коэффициента теплового расширения

Измерение коэффициентов теплового расширения осуществляется тремя основными методами; дилатометрия, интерферометрия и термомеханический анализ.

Дилатометрия

Дилатометрия – это довольно простой метод, при котором испытуемый образец помещается в печь и нагревается до определенных температур, в то время как изменения размеров образца фиксируются с помощью датчиков с толкателем.Он имеет диапазон температур от -180 ^o C до 900 ^o C.

Интерферометрия

Интерферометрия – это система оптического изображения и интерференции, которая измеряет изменения размеров во время нагрева или охлаждения с точки зрения плотности длины волны монохроматического света. Он имеет значительно более высокую точность, чем дилатометрия.

Термомеханический анализ

Термомеханический анализ включает использование устройства, которое с помощью зонда-передатчика и преобразователя может измерять тепловое расширение в зависимости от разницы температур.Обычно он имеет диапазон температур от -120 ^o C до 600 90 603 o 90 604 C, который может быть расширен с помощью другого оборудования.

Существуют и другие, менее распространенные методы, которые разрабатываются и используются в определенных особых условиях. Существуют также модификации вышеупомянутых методов, которые могут значительно увеличить один аспект процедуры, такой как диапазон температур или точность измерения.

Области применения и материалы

Применения, требующие учета коэффициента теплового расширения, – это в основном металлы, так как в коротких диапазонах температур, когда другие материалы не будут разрушены, тепловое расширение фактически незначительно.Тем не менее, в более высоких диапазонах температур только металлы могут оставаться нетронутыми. Существуют различные применения, требующие серьезного рассмотрения теплового расширения. В некоторых случаях желательно, чтобы КТР используемого материала был очень низким (например, в сплавах с низким коэффициентом расширения), а в некоторых случаях требуется, чтобы он был как можно более высоким (например, в алюминиевых сплавах).

Сплавы с низким коэффициентом расширения находят применение в часах, поршнях двигателей внутреннего сгорания, сверхпроводящих системах и электронике.С другой стороны, следует делать поправки на тепловое расширение там, где значимые или критические детали содержат большое количество алюминия. При сварке коэффициенты теплового расширения двух различных металлов, свариваемых вместе, должны быть одинаковыми, в противном случае существует риск нарастания остаточного напряжения вдоль сварного шва, что может привести к выходу из строя. Та же идея применяется в строительстве (например, высотных зданий, мостов), где между основной конструкцией оставляются зазоры не только для учета сейсмического движения, но и для теплового расширения [1].

Таблица 1. Коэффициент теплового расширения обычных материалов [2]

Приложения и материалы будущего

По мере уменьшения погрешности и увеличения потребности в точно определенном тепловом расширении в определенных диапазонах температур, методы испытаний и создание новых материалов для удовлетворения этого спроса увеличиваются. Уже были разработаны более новые методы измерения CTE, такие как корреляция инфракрасного изображения (IIC) [3] и корреляция цифрового изображения [4].

Были исследованы новые способы снижения теплового расширения материалов, таких как прядь кевлара, путем скручивания их вместе, как веревки [5]. Другие материалы, такие как карбид кремния, используемые в конструкции космических телескопов, точно настроены на температуру до -190 ^o ° C. Для облегчения процесса выбора материалов для конкретных нужд определены и задокументированы исчерпывающие данные о материалах и их КТР [6 ].

[1] “Thermal Expansion”, Ссылка на готовность ASM: Тепловые свойства металлов , 2002.

[2] А. Авасти, «Коэффициент линейного расширения для различных материалов из-за влияния температуры», IRJET , 5 : 5, стр. 4309-11, 2018.

[3] Р. Монтанини и Ф. Френи, «Новый метод определения коэффициента теплового расширения твердых материалов», 11-я Международная конференция по количественной инфракрасной термографии, Неаполь, Италия, 2012.

[4] J. Blom et al., «Определение коэффициента линейного теплового расширения с использованием корреляции цифрового изображения», в Paipetis et al. (ed.s) Новые технологии в неразрушающем контроле V , стр. 421-425, Лондон: Taylor & Francis Group, 2012.

[5] Д. Йеу и Л. Вэй, «Скрученные волокна могут иметь регулируемое тепловое расширение», Proceedings, 2 , p. 456, 2018.

[6] «Коэффициенты линейного теплового расширения металлов и сплавов», Laser and Optics User’s Manual , 2002.

Титан не холодный, теплопроводность титана низкая

Если вы сделаете его из титана, вам захочется немного потрогать его.

Зимой, когда холодно, когда прикоснешься к холодному металлу по звенящему подбородку … «Круто, холодно!» Он будет терпеть, прежде чем прикасаться. В районах с низкой температурой есть вещи, от которых руки замерзают и прилипают, если не позаботиться о них.

Но, когда это титан, это не слишком холодно (немного холодно). Это связано с небольшой теплопроводностью титана.

Титан плохо передает тепло рук = тепло не отнимает много от рук.
Теплопроводность чистого титана составляет 17 (Вт / мК), это примерно 1/4 железа и примерно 1/23 меди. А титан легко нагреть и легко охладить.

Немного странно, что его легко согреть и легко согреть, хотя теплопроводность плохая. Но то и это физически совсем другая проблема.

Количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы массы материала на 1 градус, называется «удельной теплоемкостью», но удельная теплоемкость титана не сильно отличается от удельной теплоемкости железа или нержавеющей стали.Однако, поскольку титан имеет небольшой удельный вес, если мы посмотрим на количество тепла (= «теплоемкость»), необходимое для однократного подъема на единицу объема, это будет примерно 6 (около 6) железа того же размера (= объем). и нержавеющая сталь. Вы можете поднять его на ту же температуру с теплотой сгорания.

Другими словами, когда его поджигают одинакового размера, титан нагревается примерно на 60% времени, чем железо и нержавеющая сталь.Кроме того, если вы используете прочный титан, вы можете сделать его тоньше, чем железо или нержавеющая сталь, вы можете быстрее повысить температуру за счет меньшей массы. Это характерно для титановых горшков и т. Д.

Идеально подходит для чего-то, что при растяжении поднимает температуру, а при одном взмахе тускнеет. Однако в местах с огнем и без огня из-за низкой теплопроводности будут возникать перепады температур. Если вы не будете готовить сладко, вы обожжетесь, и вам здесь не о чем беспокоиться, так что будьте осторожны.

Также, хотя и не требуется, титановый горшок не нагревается. Это интересно. Титановые чашки легко пить, потому что горячие губы, приложенные к чашке, не будут горячими, даже если вы налейте горячий кофе. Кроме того, поскольку он не плавится, в отличие от других металлических чашек, он не имеет странного вкуса.

Сделать кружку из титана?
Тёплое трудно остудить,
Холодное тяжело согреть.
У меня нет странного вкуса.
Очищайте в любое время, пока не попадете на солнечный свет.
Также можно ожидать антибактериального эффекта.

Согласно одной теории, горечь и вяжущие компоненты разлагаются фотокаталитическим действием оксидной пленки на поверхности титановой чашки, и сладость вина и тому подобного, кажется, увеличивается. Я не пробовал, поэтому не знаю, но это сказка с мечтой.Кроме того, в качестве примера можно привести доску для сноуборда, в которой используется низкая теплопроводность и низкая теплоемкость титана.

Титановая панель со снежинками была установлена ​​на «Звездный водопад Сато Охаси» на трассе 452 города Ашибетсу на Хоккайдо. Когда сразу падает снегопад башни, поддерживающей мост, это опасно для автомобилей и пешеходов, и это необходимо для предотвращения этого. Давайте бросим его до того, как накопится снег, и он не превратится в большой ком.

Чтобы снег соскользнул по металлической пластине, требуется небольшое количество воды между снегом и металлической пластиной (жидкая смазка). Я вообще не поскользнулся без воды. Это тот же принцип, что и при катании на коньках: хорошее скольжение при небольшом количестве воды.

Хотя я на какое-то время сошла с рельсов, катание часто скользит, когда человек в обуви для коньков выходит на лед, давление на лед оказывается весом.Когда ко льду прикладывают давление, температура плавления снижается только там, где он применяется (температура не снижается). Тогда только часть льда тает и превращается в воду, по которой скользит лезвие.

Следовательно, чтобы хорошо скользить по снегу, необходимо использовать материал, который может хорошо смазывать жидкость. для этого

① Температура имеет тенденцию к повышению из-за солнечного света = теплоемкость мала
② Вода, которая является источником жидкой смазки снега, который начал скользить, не впитывается сноубордом, теплопроводность низкая
③ Гладкая поверхность навсегда = Коррозионная стойкость хорошая

Необходимо выполнить условие типа.
Кроме того, вода, которая становится источником таяния снега, возникает из-за повышения температуры из-за солнечного тепла и таяния снега из-за тепла трения, вызванного скольжением. Итак, суперматериал, сочетающий эти характеристики, – титан! Кажется, что на звездопадающем деревенском мосту с момента установки были приняты хорошие меры по выпадению снега.

Кроме того, отсутствие прикосновения к прикосновению также является большим преимуществом для ювелирных изделий, оборудования для мощения и вспомогательных устройств.Я думаю, что было бы замечательно, если бы это помогло сделать жизнь немного ярче, если бы помогло инвалидам и тем, кто им помогает.

От износостойкого оборудования для укладки дорожного покрытия до оборудования для укладки, которое легко носить в любое время года. Такая возможность также скрывает титан.

Тепловые свойства оптических подложек

Коэффициенты теплового расширения

Для приложений, подверженных колебаниям температуры, следует разработать атермальную оптическую систему.Атермические оптические системы нечувствительны к тепловым изменениям окружающей среды и возникающему в результате расфокусировке системы. Разработка атермической конструкции, которая зависит от коэффициента теплового расширения или коэффициента теплового расширения (CTE) и изменения индекса с температурой $ \ left (\ tfrac {\ text {d} n} {\ text {d} T} \ right) $ материалов, особенно критичен в инфракрасном диапазоне.

КТР – это обобщенный термин для одной из трех мер частичного изменения размера, площади или объема материала из-за изменения температуры.Самым простым и полезным из трех терминов является коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), который определяется как:

(1) $$ \ alpha_L = \ frac {1} {L} \ frac {\ text {d} L} {\ text {d} T} $$

$ \ small {\ alpha_ {L}} $ – это CLTE, $ \ small {L} $ – длина в одном измерении, $ \ small {T} $ – температура, а $ \ tfrac {\ text {d } L} {\ text {d} T} $ – величина, обратная градиенту температуры по отношению к измерению $ \ small {L} $.

(2) $$ \ alpha_A = \ frac {1} {A} \ frac {\ text {d} A} {\ text {d} T} $$

$ \ small {\ alpha_ {A}} $ – коэффициент теплового расширения площади, $ \ small {A} $ – площадь в двух измерениях, а $ \ tfrac {\ text {d} A} {\ text { d} T} $ – величина, обратная градиенту температуры по отношению к площади.

(3) $$ \ alpha_V = \ frac {1} {V} \ frac {\ text {d} V} {\ text {d} T} $$

$ \ small {\ alpha_ {V}} $ – коэффициент объемного теплового расширения, $ \ small {V} $ – трехмерный объем, а $ \ tfrac {\ text {d} V} {\ text { d} T} $ – величина, обратная градиенту температуры по отношению к объему. Для изотропных материалов, включая большую часть стекла и металла, соотношение КТР показано в формуле Уравнение 4 .

(4) $$ \ alpha_L = \ frac {1} {2} \ alpha_A = \ frac {1} {3} \ alpha_V $$

На практике, особенно для небольших изменений температуры, дифференциальные члены для изменения длины и изменения температуры ($ \ small {\ text {d} L} $ и $ \ small {\ text {d} T} $ соответственно) обычно хорошо аппроксимируются различиями ($ \ small {\ Delta L} $ и $ \ small {\ Delta T} $ соответственно), видимыми в Уравнении 5 .

(5) $$ \ alpha_L \ приблизительно \ frac {1} {L} \ frac {\ Delta L} {\ Delta T} $$

Обычно, когда объект нагревается, он становится больше из-за увеличения кинетической энергии составляющих его молекул (Рисунок 1 ). Однако есть некоторые редкие исключения, когда существует обратная зависимость между температурой и длиной, например, вода, когда ее CLTE становится отрицательной при температуре ниже 3,983 ° C и вызывает ее расширение при падении температуры ниже 3,983 ° C.

Рисунок 1: Изменения температуры $ \ left (\ small {\ Delta T \ small} \ right) $ приводят к изменению длины материала $ \ left (\ small {\ Delta L} \ right) $ на основе материала CLTE

CLTE задается в единицах $ \ tfrac {1} {˚ \ text {C}} $ или $ \ tfrac {1} {\ text {K}} $.При выборе оптики для вашего приложения важно учитывать CLTE, потому что изменения размера оптики могут повлиять на выравнивание и нагрузки на компонент. В условиях колебаний температуры пользователи должны осознавать, что их оптика не расширяется при нагревании. Оптика размером 25 мм при комнатной температуре может иметь толщину 25,1 мм при 300 ° C, что может нарушить монтаж или исказить свет в нежелательном направлении, что повлияет на стабильность наведения или юстировку лазера; обычно поэтому желателен небольшой CLTE.

Температурный коэффициент преломления

Температурный коэффициент показателя преломления $ \ left (\ tfrac {\ text {d} n} {\ text {d} T} \ right) $ является мерой изменения показателя преломления по отношению к температуре. $ \ Tfrac {\ text {d} n} {\ text {d} T} $ большинства ИК-материалов на порядки выше, чем у видимых стекол, что приводит к большим изменениям показателя преломления. Плотность вещества почти всегда обратно пропорциональна температуре, а это означает, что плотность материала будет уменьшаться с увеличением температуры.2 _ {\ text {TK}}} \ right] $$

Где

$ \ small {T_0} $ – эталонная температура (20 ℃) ​​

$ \ small {T} $ – температура в ℃

$ \ small {\ Delta T} $ – разница температур $ \ left (\ small {T} – \ small {T_0} \ right) $

$ \ small {\ lambda} $ – длина волны света в вакууме

$ \ small {D_0, D_1, D_2, E_0, E_1,} $ и $ \ small {\ lambda} _ {\ small {\ text {TK}}} $ все эмпирически соответствуют константам материала

$ \ tfrac {\ text {d} n} {\ text {d} T} $ не имеет отношения к отражающей оптике, за исключением незначительных изменений характеристик из-за изменений показателя преломления покрытия.Однако $ \ tfrac {\ text {d} n} {\ text {d} T} $ является важным свойством для пропускающей оптики, поскольку помогает определить их стабильность при изменении температуры. При падении на оптику мощного лазерного луча всегда будет некоторое поглощение, ведущее к повышению температуры; $ \ tfrac {\ text {d} n} {\ text {d} T} $ определяет, насколько это влияет на производительность (, рис. 2, ).

Рисунок 2: Изменение показателя преломления оптического компонента с температурой $ \ left (\ tfrac {\ text {d} n} {\ text {d} T} \ right) $ может привести к смещению линзы ‘ фокусное расстояние $ \ left (\ Delta f \ right) $, изменение положения фокуса

Теплопроводность

Теплопроводность материала $ \ left (\ small {k} \ right) $ является мерой способности материала передавать тепло посредством теплопроводности ( Рисунок 3 ).Обычно он измеряется в $ \ tfrac {\ text {W}} {\ left (\ text {m} \, \ cdot \, \ text {K} \ right)} $ или $ \ tfrac {\ text {Btu}. } {\ left (\ text {hr} \, \ cdot \, \ text {ft} \, \ cdot \, \ text {˚F} \ right)} $ и используется для определения скорости теплопроводности:

(3) $$ \ dot {Q} = \ frac {\ text {d}} {\ text {d} t} \ left (Q \ right) = -k \, A \, \ frac {\ текст {d} T} {\ text {d} x} $$

$$ \ frac {Q} {t} = k \, A \, \ frac {\ Delta T} {d} $$

$ \ small {Q} $ представляет количество тепла, переданного за время $ \ small {t} $, а единицы измерения $ \ tfrac {Q} {t} $ равны $ \ tfrac {\ text {J}} { \ text {s}} $ или $ \ small {\ text {W}} $.$ \ small {A} $ – это площадь поперечного сечения подложки, $ \ small {\ Delta T} $ – разница температур между одной стороной материала и другой, а $ \ small {d} $ – это толщина материала.

Рисунок 3: Теплопроводность материала $ \ left (\ small {k} \ right) $ определяет его способность передавать тепло $ \ left (\ small {Q} \ right) $ через заданную толщину $ \ влево (\ small {d} \ right) $

Материалы с высокой теплопроводностью, такие как металлы, способны рассеивать тепло намного быстрее, чем материалы с низкой теплопроводностью, такие как стекло или пластмассы.Поскольку одним из основных эффектов передачи лазерного излучения через оптику является преобразование энергии излучения в тепловую энергию, знание теплопроводности материала важно для оценки баланса энергии вокруг оптики в приложениях лазерной оптики. Материалы, которые не отражают и не пропускают волны определенной длины, будут поглощать больше света и быстрее нагреваться; примеры включают цветные очки и поглощающие фильтры. Если в оптике происходит нестационарное накопление тепла, это быстро приведет к повреждению, особенно без добавления эффективной системы охлаждения.Даже в этом случае, если оптические компоненты неоднородны, их способность проводить тепло неоднородна, и горячие точки в материале могут быстро и более эффективно вызвать повреждение компонента. Подобно температурному коэффициенту показателя преломления, понимание теплопроводности важно для моделирования мощных лазерных систем и понимания ожидаемых оптических эффектов.

Список литературы

1. «TIE-19: Температурный коэффициент показателя преломления.”Schott, июль 2016 г.

Тепловые свойства технической керамики

Обзор
Техническая керамика превосходит другие материалы, такие как металлы и сплавы, в приложениях, где в экстремальных условиях высоких или низких температур требуются продукты, которые могут работать без сбоев из-за расширения и сжатия, плавления или растрескивания. Керамика покрывает широкий спектр областей применения, где термостойкость, точность и термостойкость являются ключевыми факторами успеха и безопасности в работе.

Термические свойства характеризуют реакцию материала на изменения температуры. Многие из наших технических керамических материалов идеально подходят для определенных тепловых характеристик, в том числе для высокотемпературных и высокотемпературных прецизионных применений, за счет управления собственными свойствами и структурой материала. Многие технические керамические составы могут быть адаптированы в соответствии с тепловыми требованиями конкретного применения, когда критически важны теплопроводность, коэффициент теплового расширения и стойкость к тепловому удару.

Тепловые свойства технической керамики
Теплопроводность
Вт / м * K

Теплопроводность определяет, насколько хорошо материал распределяет тепло внутри себя.Сковороды обладают высокой теплопроводностью, что позволяет равномерно распределенному теплу быстро проникать в пищу. С другой стороны, изоляционные перчатки используются для работы с горячими предметами, поскольку их низкая теплопроводность предотвращает передачу тепла чувствительным рукам. Техническая керамика необычайно универсальна, демонстрируя широкий диапазон теплопроводности. В портфолио CoorsTek более 400 технических керамических составов, поэтому мы будем работать с вами, чтобы найти оптимальный материал для вашего применения.

Коэффициент теплового расширения ( 1X10 ^-6 / ° C)
C или контракты, основанные на температуре окружающей среды. Большинство материалов набухают под воздействием тепла, потому что энергия заставляет атомы двигаться быстрее, растягивая их связи.Керамика обычно имеет низкий коэффициент из-за сильных межатомных связей, что делает их более стабильными в широком диапазоне температур.

Удельная теплоемкость ( Дж / кг * К)

Удельная теплоемкость показывает, насколько легко или сложно повысить температуру продукта. В высокотемпературных приложениях, где регулирование температуры имеет решающее значение, это измерение показывает, какие продукты будут работать лучше всего. Керамика обладает исключительными характеристиками, когда речь идет о высоких требованиях к удельной теплоемкости, по сравнению со сталью.

Устойчивость к тепловому удару ( ° C)

Устойчивость к тепловому удару измеряет способность противостоять резким и резким перепадам температуры. Во время быстрого охлаждения сердцевина продукта остается, в то время как поверхность остывает, предотвращая равномерное тепловое сжатие. Многие технические керамические составы демонстрируют высокую термостойкость, что означает, что они минимально расширяются или сжимаются при экстремальных или быстрых изменениях температуры.

Тепловые свойства стекла и их роль в дизайне продукции | Копп Гласс

Это первая статья из серии из трех статей, в которой рассматриваются термические, оптические и механические свойства стекла.Мы определим общие свойства стекла и объясним их применение и важность при проектировании компонентов.

Очень важно иметь полное представление о тепловых свойствах стекла при проектировании стеклянной линзы или фильтра. Под воздействием внезапных или даже постепенных изменений температуры стеклянные линзы неправильной конструкции будут работать плохо и даже иногда выходить из строя. Их тепловые свойства определяют, как они будут работать в различных условиях эксплуатации; эта информация поможет вам выбрать состав стекла, который лучше всего подходит для вашего применения и окружающей среды.

Общие значения термических свойств боросиликатного стекла приведены в таблице ниже. В этой статье мы обсудим эти свойства, а также важные температуры обработки.

Тепловые свойства	Общие значения боросиликатного стекла
Линейное тепловое расширение	α = 30-60 x 10 -7 / ° C
Теплопроводность	K = 1 Вт / м ° C
Удельная теплоемкость	C = 800 Дж / кг ° C

Коэффициент линейного теплового расширения

Коэффициент теплового расширения (КТР) – это мера того, насколько объем изменяется при нагревании или охлаждении материала.Он определен

, где V и T – объем и температура, а единицы измерения – 1 / ° C. Для стекол часто обсуждается линейное тепловое расширение. Для изотропных аморфных материалов, таких как стекло, которые имеют небольшое тепловое расширение, линейный коэффициент точно описывается

Приложение:

Если температура применяется к стеклу неравномерно, разные области стекла будут расширяться в разной степени, и возникнут внутренние напряжения. Это может привести к разрушению или поломке стекла.

В тех случаях, когда очки устанавливаются близко к другим материалам, их тепловое расширение должно соответствовать. Керамические эмали часто наносят на стеклянные линзы, чтобы блокировать нежелательный свет. КТР эмали должен быть таким же, как у стекла, иначе эмаль потрескается и потрескается. Другой пример, демонстрирующий важность КТР, возникает, когда стеклянная линза плотно вставляется в металлическую арматуру, например, в сценическом освещении. Если не принять во внимание расширение материалов и не будет обеспечено достаточное пространство, стекло может треснуть и разрушиться из-за приложенного напряжения от приспособления.

Устойчивость к тепловому удару

Устойчивость стекла к тепловому удару указывает на вероятность его разрушения при резком изменении температуры. Он определяется как максимальное изменение температуры (ΔT), которое стекло может выдержать при быстром нагревании или охлаждении. Его можно отнести к другим свойствам стекла по

.

, где σ – внутреннее напряжение, необходимое для возникновения трещин или разрушения, ν – коэффициент Пуассона, E – модуль Юнга и α – коэффициент линейного теплового расширения стекла.

Приложение:

Стойкость к тепловому удару часто проверяется путем принятия нагретых стеклянных линз и их быстрого охлаждения с помощью таких методов, как погружение в ледяную ванну. Этот тип тестирования может указать на способность стеклянных линз выдерживать большие перепады температуры при установке в приложение. Например, стеклянные линзы, используемые с мощным освещением, могут нагреваться во время нанесения и быстро охлаждаться под воздействием дождя, снега или других факторов окружающей среды.В этих динамических условиях критически важно выбрать правильный тип стекла, чтобы обеспечить способность линзы выдерживать термический удар.

Теплопроводность

Теплопроводность показывает, насколько хорошо стекло проводит или передает тепло. Он определяется как

где q – тепловой поток, измеренный в ваттах (или Дж / с), A – площадь поперечного сечения стекла, а dT / dx – температурный градиент, приложенный к стеклу. Хорошие теплопроводники позволяют теплу очень быстро проходить через материал, так же как хорошие электрические проводники обеспечивают более быстрое движение заряда.

Приложение:

Часто желательно, чтобы стекла имели низкую теплопроводность и действовали как теплоизолятор. Согласно исследованию, проведенному Исследовательским центром освещения, светодиоды, например, лучше работают при более низких температурах и излучают больше света. Если бы светодиодный светильник с регулируемой температурой работал в горячей среде, то использование стеклянной линзы с низкой теплопроводностью в этом приспособлении уменьшило бы тепловой поток через стекло к светодиоду и повысило бы его энергоэффективность.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость стекла – это тепло, необходимое для повышения температуры стекла на 1 ° C на единицу веса:

где Q – тепло, m – масса, а T – температура. Если теплопроводность показывает, сколько тепла будет проходить через материал, удельная теплоемкость показывает, насколько быстро тепло повысит температуру стекла.

Приложение:

Удельная теплоемкость стеклянной части может быть важным фактором для приложений, в которых стекло работает при высоких температурах.Рассмотрим осветительный прибор, в котором используется стеклянная линза с кварцевой галогенной лампой; эти лампы часто работают при высоких температурах, выделяя большое количество тепла. Если линза сконструирована с более низкой удельной теплоемкостью, она быстрее достигнет равновесной температуры и сократит время прогрева системы.

Важные температуры стекла

Обычно существует пять важных температур, которые часто обсуждаются при производстве и дизайне очков.

• Точка плавления – это температура, при которой сырье плавится до жидкого состояния.
• Рабочая точка – это температура, при которой расплав стекла формуют или формуют.
• Дилатометрическая точка размягчения – это температура, при которой стекло начинает деформироваться во время нагрева при измерении с помощью дилатометра.
• Точка отжига – это температура, при которой остаточные напряжения в стекле снижаются в течение нескольких минут.
• Точка деформации – это температура, при которой остаточные напряжения в стекле снижаются в течение нескольких часов.

Эти значения обычно приводятся в виде диапазона температур, а не в виде одной точки.

Приложение:

Хорошее знание этих температурных точек очень важно для производителей стекла; это помогает обеспечить эффективность производства, а также высокое качество продукции. Но это также важно для дизайна приложения, чтобы правильное стекло было выбрано для конкретной работы. Если стеклянная линза будет использоваться в высокотемпературной среде, например линзы для прожектора, ее точка размягчения должна быть выше, чем рабочая температура света, иначе стекло может потерять желаемую форму.Эти температуры также важны для настройки параметров отжига, отпуска или термоупрочнения стекол.

Температурная зависимость других свойств стекла

Изменение температуры может повлиять на многие другие свойства стекла. Например, цветность или цвет стекла часто зависит от его термической истории. Красный и желтый цвета в стекле обычно развиваются во время производства в процессе, называемом нанесением ударов, когда стекло повторно нагревается и охлаждается для получения определенных цветов за счет реакций окисления, восстановления или осаждения красителей.В некоторых случаях очки могут даже изменить цвет при нормальных условиях эксплуатации, когда очки уравновешиваются с температурой источника света.

Как обсуждалось выше, нагретые стекла расширяются на величину, пропорциональную их коэффициенту теплового расширения. Это изменение объема также может повлиять как на плотность, так и на показатель преломления стекла. Обычно плотность уменьшается по мере увеличения расстояния между ионами в стекле. Однако показатель преломления может как увеличиваться, так и уменьшаться с температурой в зависимости как от изменения расстояния между ионами, так и от изменения электронного облака, окружающего ионы.

Так же, как важно понимать тепловую природу стекла для чувствительных к температуре приложений, часто необходимо принимать во внимание пропускание, цветность и показатель преломления стекла при проектировании линз. В следующей статье этой серии будут обсуждаться оптические свойства стекла и то, как эти свойства влияют на пригодность состава для различных применений.

---

Подробнее о Glass

Чтобы помочь вам разработать более эффективные линзы для очков, мы создали обширную электронную книгу, которая включает более 40 страниц информации о тепловых, оптических и механических свойствах стекла.

Если вы хотите узнать, как разрабатывать стеклянные линзы и компоненты, оптимизированные как для ваших требований к производительности, так и для операционной среды, загрузите нашу бесплатную электронную книгу.

.