В статье рассмотрим коэффициент теплопроводности воздуха в зависимости от температуры и его связь с электропроводностью. Эти физические свойства важны для проектирования и эксплуатации зданий, так как влияют на эффективность теплоизоляции и комфорт проживания. Представим таблицы с данными, которые помогут ориентироваться в вопросах теплопередачи и выбрать оптимальные материалы для утепления. Информация будет полезна как профессиональным строителям и инженерам, так и тем, кто планирует самостоятельно утеплять жилье.
Полные коэффициенты теплообмена 2х сред для распространенных комбинаций жидкостей и поверхностей теплопередачи через тонкую стенку. Инженерный справочник / Технический справочник ДПВА / Таблицы для инженеров (ex DPVA-info)
Рабочая среда | Поверхность теплопередачи | Рабочая среда | Общий коэффициент теплообмена | |
(Вт/м 2 К) | (БТЕ/фут 2 час o F) | |||
Вода | Чугун | Воздух или газ | 7.9 | 1.4 |
Вода | Углеродистая сталь | Воздух или газ | 11.3 | 2.0 |
Вода | Медь | Воздух или газ | 13.1 | 2.3 |
Вода | Чугун | Вода | 230 — 280 | 40 — 50 |
Вода | Углеродистая сталь | Вода | 340 — 400 | 60 — 70 |
Вода | Медь | Вода | 340 — 455 | 60 — 80 |
Воздух | Чугун | Воздух | 5.7 | 1.0 |
Воздух | Углеродистая сталь | Воздух | 7.9 | 1.4 |
Пар | Чугун | Воздух | 11.3 | 2.0 |
Пар | Углеродистая сталь | Воздух | 14.2 | 2.5 |
Пар | Медь | Воздух | 17 | 3.0 |
Пар | Чугун | Вода | 910 | 160 |
Пар | Углеродистая сталь | Вода | 1050 | 185 |
Пар | Медь | Вода | 1160 | 205 |
Пар | Нержавеющая сталь | Вода | 680 | 120 |
В интегральной форме выражение описывает стационарный тепловой поток от одной грани параллелепипеда к другой.
Коэффициент теплообмена рассчитывает общий теплообмен через стену или теплообменник. Он зависит от рабочих сред и их характеристик с обеих сторон стены, а также от свойств стены и поверхности, через которую происходит теплообмен.
Для однокомпонентных жидкостей средние значения общего коэффициента теплообмена при различных сочетаниях рабочих сред с обеих сторон стены и её типа представлены в таблице:
Рабочая среда | Поверхность теплопередачи | Рабочая среда | Общий коэффициент теплообмена | |
(Вт/м 2 К) | (БТЕ/фут 2 час o F) | |||
Вода | Чугун | Воздух или газ | 7.9 | 1.4 |
Вода | Углеродистая сталь | Воздух или газ | 11.3 | 2.0 |
Вода | Медь | Воздух или газ | 13.1 | 2.3 |
Вода | Чугун | Вода | 230 — 280 | 40 — 50 |
Вода | Углеродистая сталь | Вода | 340 — 400 | 60 — 70 |
Вода | Медь | Вода | 340 — 455 | 60 — 80 |
Воздух | Чугун | Воздух | 5.7 | 1.0 |
Воздух | Углеродистая сталь | Воздух | 7.9 | 1.4 |
Пар | Чугун | Воздух | 11.3 | 2.0 |
Пар | Углеродистая сталь | Воздух | 14.2 | 2.5 |
Пар | Медь | Воздух | 17 | 3.0 |
Пар | Чугун | Вода | 910 | 160 |
Пар | Углеродистая сталь | Вода | 1050 | 185 |
Пар | Медь | Вода | 1160 | 205 |
Пар | Нержавеющая сталь | Вода | 680 | 120 |
Если вы не нашли себя в списке поставщиков, заметили ошибку или имеете дополнительные данные, сообщите об этом.
Прикрепите ссылку на страницу с ошибкой.
Эксперты в области теплофизики отмечают, что коэффициент теплопроводности воздуха значительно зависит от температуры. При повышении температуры молекулы воздуха начинают двигаться быстрее, что способствует более эффективному переносу тепла. Это явление можно наблюдать в таблицах, где представлены значения теплопроводности для различных температурных диапазонов.
Кроме того, специалисты подчеркивают, что существует связь между теплопроводностью и электропроводностью воздуха. При увеличении температуры не только улучшается теплопроводность, но и изменяются характеристики электрической проводимости. Это связано с тем, что более высокая температура способствует ионизации молекул, что увеличивает количество свободных зарядов. Таким образом, понимание этих взаимосвязей имеет важное значение для разработки эффективных систем отопления и охлаждения, а также для оптимизации энергетических процессов в различных отраслях.
Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица
В интегральной форме это же выражение запишется так если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой.
Температура (°C) | Коэффициент теплопроводности воздуха (Вт/(м·К)) | Электропроводность воздуха (См/м) |
---|---|---|
-50 | 0.019 | ~10⁻¹⁴ |
-20 | 0.022 | ~10⁻¹⁴ |
0 | 0.024 | ~10⁻¹⁴ |
20 | 0.026 | ~10⁻¹⁴ |
40 | 0.028 | ~10⁻¹⁴ |
60 | 0.030 | ~10⁻¹⁴ |
80 | 0.032 | ~10⁻¹⁴ |
100 | 0.034 | ~10⁻¹⁴ |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов, связанных с коэффициентом теплопроводности воздуха и его зависимостью от температуры, а также связью с электропроводностью:
-
Температурная зависимость: Коэффициент теплопроводности воздуха увеличивается с повышением температуры. Это связано с тем, что при повышении температуры молекулы воздуха начинают двигаться быстрее, что способствует более эффективному переносу тепла. Например, при температуре 0 °C коэффициент теплопроводности воздуха составляет примерно 0,024 Вт/(м·К), а при 100 °C он увеличивается до примерно 0,03 Вт/(м·К).
-
Связь с влажностью: Влажность воздуха также влияет на его теплопроводность. Влажный воздух имеет более высокий коэффициент теплопроводности по сравнению с сухим, поскольку водяные молекулы имеют большую теплопроводность, чем молекулы кислорода и азота, составляющие основную массу воздуха. Это делает влажный воздух более эффективным проводником тепла.
-
Электропроводность и температура: Хотя воздух является плохим проводником электричества при нормальных условиях, его электропроводность также зависит от температуры. При высоких температурах и низком давлении (например, в условиях разряда молний) воздух может ионизироваться, что приводит к увеличению его электропроводности. Это явление имеет важное значение в метеорологии и электротехнике, так как влияет на поведение электрических разрядов в атмосфере.
От чего зависит теплопроводность?
Коэффициент теплопроводности λ (лямбда) показывает, как тепло передается через материал.
Коэффициент Теплопроводности Воздуха от Температуры Таблица
трансмиссионный величина, равная поверхностной плотности теплового потока, проходящего через конструкцию при разности внутренней и наружной температуры в один градус Кельвина или Цельсия ;.
Коэффициент теплопроводности
Коэффициент теплопроводности зависит от температуры. Для большинства материалов эту зависимость можно выразить линейной формулой.
Теплота — это общая кинетическая энергия молекул вещества. Ее передача между молекулами или телами происходит тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением.
Если поперечное сечение объекта имеет сложную форму, его целесообразно разделить на простые геометрические фигуры. Это позволит рассчитать площади отдельных участков с помощью соответствующих формул и затем суммировать их.
Чтобы найти площадь прямоугольника, нужно перемножить длины двух смежных сторон. В случае квадрата, где стороны равны, достаточно возвести длину одной стороны в квадрат.
Теплопроводность строительных материалов таблица: сравнение теплопроводности стройматериалов по толщине, полезные рекомендации, видео
Так, например, если стена возведена из красного кирпича в два ряда, то для полноценной изоляции подойдёт пенопласт в 5 см толщиной.
Теплопроводность и теплосопротивление
Статья посвящена терминологии теплотехники и расчетам, которые могут показаться сложными. Будьте готовы к возможным трудностям из-за множества терминов с приставкой «тепло-«. Приступим!
Теплопередача и её коэффициент (Q)
Коэффициент теплопередачи в общем смысле показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1м² теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями 1К.
Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции — это величина, выражающая удельный тепловой поток, Вт/м² •К, проходящий за 1ч через 1м² поверхности ограждения при разности температур на ее поверхности, равной 1 К. Этот коэффициент бывает двух видов:
трансмиссионный – величина, равная поверхностной плотности теплового потока, проходящего через конструкцию при разности внутренней и наружной температуры в один градус Кельвина (или Цельсия);
термическое сопротивление слоя — величина, равная отношению толщины слоя к его коэффициенту теплопроводности. Именно этот вид теплосопротивления используется при расчёте сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.
Таблица теплопроводности воздуха при различных температурах. Коэффициент теплопроводности материалов
Режим влажности в помещении | Уровни влажности | ||
---|---|---|---|
— | — | — | |
3 — сухой | 2 — нормальный | 1 — влажный | |
Сухой | А | А | Б |
Нормальный | А | Б | Б |
Влажный или мокрый | Б | Б | Б |
Расчеты в этом случае требуют особого подхода, поэтому самостоятельные вычисления могут быть нецелесообразны.
Для чего используются такие расчеты в практическом приложении?
Оценка эффективности имеющейся термоизоляции
Значение стандартных сопротивлений для строительных конструкций можно узнать из карты-схемы.
Если термоизоляции нет, задача упрощается. Нужно определить, какой слой утеплителя обеспечит необходимое сопротивление теплопередаче.
Определение уровня тепловых потерь
Каждая конструкция характеризуется своим уровнем тепловых потерь, которые необходимо определять и для правильного планирования системы отопления, и для совершенствования системы термоизоляции.
Дело в том, что это сопротивление описывается еще одной формулой, уже от разницы температур и количества тепла, уходящего через ограждающую конструкцию площадью один квадратный метр.
Еще одна ремарка. Это мы говорили о конструкциях, состоящих из нескольких слоев разных строительных и утеплительных материалов. А как быть с окнами? Как для них просчитывается сопротивление теплопередаче?
Методика здесь – несколько иная, и самостоятельно заниматься такими расчетами вряд ли имеет смысл. Можно воспользоваться таблицей, в которой уже имеются готовые значения сопротивления для различных типов конструкций окон.
Таблица приведенных значений сопротивления теплопередаче для окон, остекленных балконных дверей, световых проемов (фонарей)
Видео: Алгоритмы профессионального расчета сопротивления теплопередаче стен
В завершение статьи предлагаем онлайн-калькулятор для решения упомянутых задач.
Когда учитывается коэффициент теплопроводности
Таким образом, теплопроводность металлов на 2-3 порядка превышает значения теплопроводности для изоляторов, которые являются ярким примером ответа на вопрос о том, что такое низкая теплопроводность.
Для чего нужен расчет
Чтобы избежать проблем, перед началом строительных работ нужно рассчитать теплопроводность материалов, определить оптимальную толщину стен и выбрать утеплитель.
Выбор утеплителя зависит от конструкции объекта. Например, для стен из красного кирпича в два ряда подойдет пенопласт толщиной 5 см.
Разнообразие плотности пенопластовых плит позволяет эффективно использовать их для теплоизоляции стен из ОСБ с последующей штукатуркой, что повысит эффективность утепления.
Примечание!
Не все утеплители устойчивы к высоким температурам. Материалы, такие как эковата, соломит, ДСП, ДВП и торф, требуют надежной защиты от внешних воздействий.
- Увеличение плотности материала приводит к более прочному взаимодействию его частиц, что ускоряет передачу тепла. С ростом плотности улучшается теплопроводность.
- Пористость материала. Пористые вещества имеют неоднородную структуру с большим количеством воздуха, что затрудняет перемещение тепловой энергии и увеличивает коэффициент теплопроводности.
- Влажность также влияет на теплопроводность. Мокрые поверхности материалов пропускают больше тепла. В некоторых таблицах можно найти расчетный коэффициент теплопроводности для материалов в сухом, среднем и влажном состояниях.
Разница между теплопроводностью и теплопередачей
Это означает, что при одинаковых условиях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводностью.
Применение показателя теплопроводности на практике
В строительстве стен используют материалы с низкой теплопроводностью, например, минеральную вату и пенопласт.
Теплопроводность кирпича: таблица по разновидностям
Теплопроводность дерева: таблица по породам
Коэффициент теплопроводности пробкового дерева самый низкий среди древесины. Поэтому пробка часто используется как теплоизоляционный материал при утеплении.
Таблица проводимости тепла бетонов
Теплопроводность металлов: таблица
Этот параметр у металлов изменяется в зависимости от температуры эксплуатации. С увеличением температуры коэффициент уменьшается. В таблице представлены металлы, используемые в строительстве.
Таблица теплопроводности других материалов
Минеральная вата (базальтовая) | 50 | 0,048 |
100 | 0,056 | |
200 | 0,07 | |
Стекловата | 155 | 0,041 |
200 | 0,044 | |
Пенополистирол | 40 | 0,038 |
100 | 0,041 | |
150 | 0,05 | |
Пенополистирол экструдированный | 33 | 0,031 |
Пенополиуретан | 32 | 0,023 |
40 | 0,029 | |
60 | 0,035 | |
80 | 0,041 |
И таблица теплоизоляционных свойств строительных материалов. Основные из них уже рассмотрены, обозначим те, которые в таблицы не вошли, и которые относятся к категории часто используемых.
Какой коэффициент теплопроводности у воздушной прослойки
Влияние влажности на теплопроводность воздуха
Влажность воздуха играет значительную роль в его теплопроводности, что связано с физическими свойствами водяного пара и его взаимодействием с молекулами воздуха. Теплопроводность воздуха в сухом состоянии составляет примерно 0.0257 Вт/(м·К) при температуре 0 °C. Однако, когда в воздухе присутствует водяной пар, этот показатель изменяется.
При увеличении влажности воздуха, содержание водяного пара в смеси возрастает, что приводит к изменению теплопроводности. Водяной пар имеет более высокую теплопроводность по сравнению с сухим воздухом. Это означает, что при увеличении относительной влажности теплопроводность воздуха также увеличивается. Например, при 100% влажности теплопроводность может достигать значений около 0.0263 Вт/(м·К) или даже выше, в зависимости от температуры.
Физически это объясняется тем, что молекулы водяного пара, обладая меньшей массой по сравнению с молекулами кислорода и азота, легче перемещаются и передают тепло. Таким образом, в условиях высокой влажности воздух становится более эффективным проводником тепла. Это имеет важные последствия для различных областей, таких как климатология, метеорология и инженерия.
Кроме того, влажность влияет на теплопроводность воздуха не только напрямую, но и косвенно, через изменение температуры. При повышении температуры воздуха его способность удерживать влагу увеличивается, что также может привести к увеличению теплопроводности. Таким образом, в теплых и влажных условиях, например, в тропических регионах, теплопроводность воздуха будет значительно выше, чем в холодных и сухих условиях.
Важно отметить, что влияние влажности на теплопроводность воздуха также зависит от давления. При постоянной температуре и увеличении давления, теплопроводность воздуха может изменяться, что связано с изменением плотности и составом газовой смеси. Поэтому для точного определения теплопроводности воздуха необходимо учитывать не только влажность, но и другие параметры, такие как температура и давление.
В заключение, влажность является ключевым фактором, влияющим на теплопроводность воздуха. Понимание этого влияния имеет важное значение для различных приложений, включая теплоизоляцию зданий, проектирование систем отопления и вентиляции, а также для оценки климатических условий и их влияния на здоровье человека.
Вопрос-ответ
Как зависит коэффициент теплопроводности от температуры?
При повышении температуры значения коэффициента теплопроводности чистых металлов уменьшаются. Это объясняется тем, что с повышением температуры появляются тепловые неоднородности в металле, вызывающие усиление рассеивания электронов.
Как связаны между собой коэффициенты теплопроводности и температуропроводности?
Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности связаны через физические свойства материала и его способность проводить тепло. Теплопроводность (λ) характеризует, как быстро тепло передается через материал, в то время как температуропроводность (α) определяет, как быстро температура распространяется в материале. Эти два коэффициента связаны через плотность (ρ) и теплоемкость (c) материала по формуле: α = λ / (ρc). Таким образом, они описывают разные аспекты тепловых процессов, но взаимосвязаны через физические характеристики вещества.
Каковы 3 примера теплопроводности?
Теплопроводность проявляется в различных материалах и ситуациях. Три примера включают: 1) Металлы, такие как медь и алюминий, которые хорошо проводят тепло и используются в кухонной посуде и радиаторах; 2) Теплообмен в зданиях, где стены и крыши передают тепло от внутреннего воздуха к внешней среде; 3) Нагревание воды в кастрюле на плите, где тепло от горелки передается через дно кастрюли к воде.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите таблицы коэффициента теплопроводности воздуха при различных температурах, чтобы лучше понять, как температура влияет на теплообмен в помещениях. Это поможет вам оптимизировать системы отопления и вентиляции.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на связь между теплопроводностью и электропроводностью. Знание этих характеристик может быть полезным при проектировании энергоэффективных зданий и систем, что позволит снизить затраты на отопление и охлаждение.
СОВЕТ №3
При проведении экспериментов или расчетов учитывайте влияние влажности на коэффициент теплопроводности воздуха. Влажный воздух имеет другую теплопроводность по сравнению с сухим, что может существенно повлиять на результаты ваших исследований.
СОВЕТ №4
Используйте программное обеспечение для моделирования теплопередачи, чтобы визуализировать и анализировать влияние температуры на теплопроводность воздуха в различных условиях. Это поможет вам принимать более обоснованные решения в проектировании и эксплуатации зданий.