От чего зависит теплопроводность материала: От чего зависит теплопроводность материала – теплопередача таблица

Содержание

Теплоизоляционные и акустические свойства – Материаловедение для каменщиков

Теплоизоляционные и акустические свойства

Теплоизоляционные свойства. Теплопроводностью называется способность материала передавать через свою толщу тепловой поток

Показатель теплопроводности — коэффициент теплопроводности, обозначаемый буквой, очень важен для материалов, используемых при устройстве ограждающих конструкций (наружных стен, верхних перекрытий, полов нижнего этажа и т. д.), и в особенности для теплоизоляционных материалов, которые предохраняют помещения от потерь тепла и реже- холодного воздуха (например, в холодильных камерах).

Коэффициентом теплопроводности называется количество тепла (в ккал), проходящее через материал толщиной 1 м, площадью 1 м2 при разности температур на двух его противоположных поверхностях в 1° в течение 1 часа.

Величина коэффициента теплопроводности зависит главным образом от пористости, влажности и структуры (строения) материала.

В сухом пористом материале тепло проходит через твердый остов, образованный веществом, из которого состоит материал, и через поры, заполненные воздухом. Так как теплопроводность воздуха очень низка (Я = 0,02), он оказывает большое-сопротивление тепловому потоку. Поэтому, чем больше пористость материала, тем меньше коэффициент его теплопроводности и наоборот.

Теплопроводность материалов резко повышается при их. увлажнении; часть воздуха из пор вытесняется водой, коэффициент теплопроводности которой в 25 раз больше, чем у воздуха, и равен 0,5.

Рис. 1. График зависимости коэффициента теплопроводности материала-от его объемного веса

Строение материала оказывает существенное влияние на его теплопроводность. Если материал имеет волокнистое строение, то коэффициент его теплопроводности зависит от направления потока тепла по отношению к волокнам.

Например, у древесины, волокна которой вытянуты вдоль оси ствола, коэффициент теплопроводности вдоль волокон — 0,3, а поперек волокон — 0,15.

Теплопроводность материала зависит также от величины и характера пор. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые, даже если их пористость (в процентах) одинакова. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами.

Приближенно коэффициент теплопроводности материалов можно определять по объемному весу. График (рис. 1) дает не совсем точную величину К, так как он построен без учета структуры материала, характера пористости и пр. Точные значения коэффициента теплопроводности определяют опытным путем на специальных приборах.

Теплоемкостью называется способность материала поглощать определенное количество тепла при нагревании и отдавать его при охлаждении.

Показателем теплоемкости материалов является коэффициент теплоемкости, определяющий количество тепла (в ккал), которое необходимо затратить, чтобы нагреть 1 кг материала на 1°.

Каменные материалы имеют коэффициент теплоемкости от 0,18 до 0,22; лесные материалы от 0,57 до 0,65; сталь 0,11. Коэффициент теплоемкости воды 1,0 (самый большой), поэтому с увеличением влажности материалов их теплоемкость повышается.

Акустические свойства. Звукопоглощение — это способность материала поглощать звук. Степень поглощения звука различными материалами характеризуется коэффициентом звукопоглощения, за единицу которого условно принимают поглощение звука 1 м2 открытого окна.

Звукопоглощение материала зависит от его структуры. Материалы с сообщающимися открытыми крупными порами лучше поглощают звук, чем мелкопористые с замкнутыми порами.

К группе звукоизоляционных материалов относят те, которые имеют коэффициент звукопоглощения 0,25 и менее при частоте звука 512 герц.

Звукопроницаемость — способность материала пропускать через свою толщу звук. Строителей больше интересует звукоизоляционные свойства материала, выражаемые в децибелах. Оценкой этих свойств принято считать разность уровней громкости звука с обеих сторон ограждения, измеряемых в фонах. Например, если уровень громкости уличного шу-а составляет 80 фонов. Материалы с пористой структурой, как правило, обладают высокими звукоизоляционными свойствами. К таким материалам относятся теплоизоляционные и так называемые акустические материалы.

Читать далее:
Общие сведения о железобетоне
Асбестоцементные изделия
Изделия на основе гипса
Тяжелые бетоны специального назначения
Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих веществ

Битуминозные кровельные и гидроизоляционные материалы
Асфальтовые и дегтевые растворы и бетоны
Дегти и пеки
Природные битумы
Битуминозные материалы

От чего зависит теплопроводность блоков из ячеистого бетона

От чего зависит теплопроводность блоков из ячеистого бетона | блог завода «ТБЗ №1»

Теплопроводность бетона считается одним из основных показателей при выборе блоков, так как данный параметр определяет последующие затраты на отопление здания. За счет пустот в ячеистой структуре удается снизить теплопроводность материала, но и прочность конструкции при этом страдает. Поэтому расчет выполняется с учетом других технических параметров, обязательных при проектировании и возведении постройки.

Критерии, определяющие проводимость тепла

Теплопроводность ячеистых блоков зависит от целого ряда параметров и отражает объем тепла, проходящего через куб со стороной в 1 метр при разнице температур на противоположных гранях в 1 градус. Основными критериями, влияющими на значение теплопроводности, считаются:

Плотность материала, соответственно удельный объем воздушных полостей. Чем более пористым является бетон, тем ниже его показатели теплопроводимости.

Теплопроводность блока ячеистого бетона напрямую зависит от влажности материала. Впитывая воду, камни пропускают больше тепла, поэтому при строительстве зданий рекомендуется использовать водоотталкивающую грунтовку и пароизоляцию.
Состав камней и применяемые для производства стройматериалы оказывают влияние на его параметры. Наиболее востребованная продукция, такая как пено- и газобетон по своим характеристикам несколько отличаются.
Еще одним показателем является размер пор в блоках и их распределение по изделию.

Для основных типов бетонных блоков действуют нормативные документы, определяющие параметры продукции. Приобретение материалов в надежных и проверенных предприятиях, позволяет получить продукцию с расчетными показателями теплопроводности.

Как снизить проводимость тепла ячеистых блоков

Зачастую владельцы зданий и домов стремятся коэффициент теплопроводности блоков из ячеистого бетона, для того чтобы уменьшить затраты на отопление. Такой подход является востребованным как на стадии строительства, так и при эксплуатации здания. Основными способами изменения характеристик бетонных блоков считаются:

При выборе материала предпочтение отдается более пористым камням, но не в ущерб прочности и конструктивной жесткости.
Грунтование поверхности исключает впитывание материалом влаги, что положительно сказывается на теплопроводности.
Монтаж пароизоляции и гидрозащиты также исключает доступ влаги к стенам, снижает потери тепла и эксплуатационные расходы.
При монтаже рекомендуется укладывать камни с минимальными по толщине швами. Такой подход ограничивает утечки тепла из помещения.

Обдуманный и хорошо просчитанный выбор материала для строительства позволяет добиться необходимых показателей.

Большое значение имеют особенности монтажа и последующей защиты конструкции.

28.01.2018

Смотреть все статьи

Рассчитайте стоимость доставки

Расстояние: не рассчитано

Стоимость доставки: не рассчитано

▷ Теплопроводность с формулой и сравнением

Теплопроводность (обычно обозначается k) относится к присущей материалу способности переносить или проводить тепло. Это один из трех методов переноса тепла, два других — конвекция и излучение. Процессы переноса тепла могут быть выражены математически с использованием правильных уравнений скорости. Уравнение скорости этого режима теплопередачи основано на законе теплопроводности Фурье .

Описывается также как количество тепла, которое может быть передано в единицу времени на единицу площади через пластину единичной толщины из определенного материала, при этом поверхности пластины отличаются на одну единицу температуры.

Теплопроводность возникает из-за волнения и контакта молекул, а не из-за объемного движения самого материала. Тепло течет по температурному градиенту от области с высокой температурой и высокой молекулярной энергией к области с более низкой температурой и более низкой молекулярной энергией. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока не установится тепловое равновесие. Скорость передачи тепла определяется величиной температурного градиента, а также специфическими тепловыми свойствами материала.

Формула теплопроводности

Теплопроводность измеряется в Вт/м . К (Ватт на метр на градус Кельвина) и является обратной величиной удельного теплового сопротивления, которое оценивает способность объекта сопротивляться передаче тепла. Для получения уравнения теплопроводности можно использовать следующие формулы:0004 относится к длине или толщине материала м,

Q представляет тепловой поток W ,

A – поверхностная область M – поверхностная область M . ² , и

T2-T1 градиент температуры K 4 .

Изменение теплопроводности

Теплопроводность материала сильно зависит от множества факторов. К ним относятся градиент температуры, характеристики материала и длина теплового канала.

Теплопроводность окружающих нас материалов сильно различается: от материалов с низкой теплопроводностью, таких как воздух (0,024 Вт/м·К при 0°C), до материалов с высокой теплопроводностью, таких как медь (385 Вт/м·К).

Теплопроводность материалов определяет, как мы их используем; например, материалы с низкой теплопроводностью отлично подходят для изоляции наших домов и предприятий, в то время как материалы с высокой теплопроводностью идеально подходят для приложений, где необходимо быстро и эффективно перемещать тепло из одной области в другую, таких как кухонная утварь и системы охлаждения в электронных устройствах. Мы можем получить оптимальную производительность, выбрав материалы с теплопроводностью, подходящей для конкретного применения.

Связь между температурой и теплопроводностью

Поскольку молекулярная подвижность является основой теплопроводности, температура материала оказывает существенное влияние на его теплопроводность. Поскольку молекулы движутся быстрее при более высоких температурах, тепло передается через материал с большей скоростью. Это означает, что теплопроводность одного и того же образца может резко меняться при повышении или понижении температуры.

Понимание того, как температура влияет на теплопроводность, имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы элементы реагировали, как и предполагалось, при воздействии тепловых нагрузок. Это особенно важно при разработке огне- и теплозащитных материалов и работе с продуктами, выделяющими тепло, такими как электроника.

Как теплопроводность влияет на структуру?

Уровни теплопроводности сильно различаются среди материалов и сильно зависят от структуры каждого вещества. Это анизотропные материалы, которые имеют различные значения теплопроводности в зависимости от направления распространения тепла. Из-за того, как конструкция построена в этих условиях, тепло легче распространяется в одном направлении.

Материалы можно разделить на три категории при обсуждении тенденций теплопроводности: газы, неметаллические твердые вещества и металлические твердые вещества. Различия в теплопередающих способностях этих трех категорий могут быть связаны с различиями в их структурах и молекулярном движении.

Поскольку молекулы в газах не так плотно упакованы, как в твердых телах, их относительная теплопроводность ниже, а теплопередача сильно зависит от свободного движения молекул и скорости молекул.

Газы являются неэффективными теплопередатчиками. Неметаллические твердые тела, с другой стороны, имеют молекулы, которые связаны в решетчатую сеть, и поэтому теплопроводность преимущественно обусловлена вибрациями в этих решетках. Из-за близкого расположения этих молекул по сравнению с газами неметаллические твердые тела имеют более высокую теплопроводность из двух, но в этой категории существует широкий диапазон.
Это отклонение частично обусловлено количеством воздуха, присутствующего в твердом теле ; материалы с большим количеством воздушных карманов являются отличными изоляторами, тогда как материалы с меньшим количеством воздушных карманов имеют более высокое значение теплопроводности.
Теплопроводность металлических материалов еще раз отличается от предыдущих экземпляров. Металлы, за исключением графена, обладают самой высокой теплопроводностью среди всех веществ и уникальным сочетанием тепло- и электропроводности.

Оба этих свойства передаются одними и теми же молекулами, и закон Видемана-Франца объясняет связь между ними. Этот закон гласит, что при определенной температуре электропроводность пропорциональна теплопроводности; однако при повышении температуры теплопроводность материала увеличивается, а электропроводность уменьшается.

Как измерить и проверить теплопроводность?

Теплопроводность является важным компонентом материала, и ее взаимосвязь и понимание этого позволяют нам получить максимальную эффективность от материалов, которые мы используем во всех аспектах нашей жизни. Расчет теплопроводности и испытания являются важными компонентами этой попытки. Методы измерения теплопроводности делятся на два типа: стационарные и переходные. Это различие является отличительной чертой того, как работает каждый подход.

Стационарные методы требуют, чтобы образец и эталонные детали находились в тепловом равновесии до начала измерений.
Переходные подходы, не требующие соблюдения этого правила, дают результаты быстрее.

Давайте обсудим некоторые применения теплопроводности в реальной жизни.

В этом исследовании изучается теплопроводность муллитовой керамики, полученной путем вспенивания и уплотнения крахмалом порошка муллита, и ее изменение в зависимости от пористости керамики. Теплопроводность измерялась с использованием TPS 2500 S и метода переходного плоского источника (TPS) Hot Disc. Теплопроводность муллитовой керамики увеличивается с увеличением ее пористости.

В качестве композиционных материалов фазового перехода были созданы композиты нанографит (НГ)/парафин. Включение ПГ повысило теплопроводность композиционного материала. Теплопроводность материала, содержащего 10 % НГ, составила 0,9.362 Вт/м•К.

Теплопроводность — MGA Thermal

1 июля 2020 г. – Arden Jarrett

Что такое теплопроводность?
Теплопроводность материала – это его способность передавать тепло. Из трех механизмов теплопередачи; проводимость, конвекция и излучение, это то, что происходит внутри твердого тела.
Теплопроводность возникает за счет молекулярного перемешивания и контакта; это вызывает движение не всего твердого тела, а атомов внутри. Скорость теплопередачи или тепловая мощность определяется материальным свойством теплопроводности материала и градиентом температуры. То есть, чем выше теплопроводность материала, тем меньше градиент температуры, необходимый для создания такого же потока тепла. Все вокруг нас имеет теплопроводность, она варьируется от очень низкой, такой как песок, до металлов с высокой проводимостью, таких как медь.
Повседневное использование теплопроводных материалов
Фото автора Cottonbro: Pexels
Теплопроводность материала часто определяет то, как мы используем материал каждый день. Материалы с низкой теплопроводностью являются отличными изоляторами и используются для предотвращения утечки тепла, например, шерстяная одежда, используемая для сохранения тепла. Материалы с высокой теплопроводностью используются там, где требуется теплопередача, например, конфорка, используемая для создания поверхности для приготовления пищи с одинаковой температурой.

Такая простая вещь, как кастрюля, сочетает в себе материалы с низкой и высокой теплопроводностью. Сама сковорода должна быстро передавать тепло для приготовления пищи, в то время как ручка сковороды обычно изготавливается из другого материала или покрыта материалом с низкой теплопроводностью, чтобы мы могли взять сковороду, не испытывая сильного потока тепла в руку.
Это приводит к важному различию между теплом и температурой: объект может быть очень горячим, но если он не обладает высокой теплопроводностью, он не будет отводить много тепла, и, таким образом, к нему все еще можно прикасаться. Прекрасным примером этого является хождение по огню — зола является фантастическим изолятором, поэтому, даже если она может иметь температуру в сотни градусов, при правильной технике по ней все же можно ходить, поскольку низкая теплопроводность препятствует значительной передаче тепла (вызывая ожоги).
При работе и разработке материалов, сохраняющих тепло, очень важно понимать характеристики теплопроводности, чтобы обеспечить ожидаемое поведение материалов.
Структура материала и теплопроводность
Структура материала тесно связана с его теплопроводностью. Она может варьироваться в широком диапазоне для разных материалов: если плиты из алмаза и пенополиуретана одинаковой толщины испытают одинаковую разницу температур, то через алмаз пройдет примерно в 33 000 раз больше тепла, чем через пенопласт.
В некоторых материалах теплопроводность может меняться даже в зависимости от ориентации; микроструктура материала позволяет теплу легче перемещаться в одних направлениях, чем в других. Это может создать очень интересные возможности для сложной конструкции тепловых компонентов и управления теплом.
Проводимость металлов также различается. В этом коротком видеоролике показана проводимость латуни, алюминия, никеля, меди, железа и нержавеющей стали: на конец стержня из каждого материала помещается предмет, который может расплавиться, и показывается, какой из них расплавился первым.
MGA и теплопроводность
Как наши блоки накопления энергии используют теплопроводность? В блоках MGA используется матрица, специально подобранная из-за ее высокой теплопроводности, в сочетании с материалом с фазовым переходом в виде дисперсных частиц.