Termal iletkenlik. Sadece karmaşık.

Yapı malzemelerinin ısıl iletkenliği, yoğunluğu ve ısı kapasitesi

Yapı malzemelerinin kapsamlı bir termal iletkenlik tablosu, ayrıca atmosferik basınçta ve 20 ... 50 ° C'lik bir sıcaklıkta kuru halde malzemelerin yoğunluğu ve özgül ısı kapasitesi (başka bir sıcaklık belirtilmediği sürece) verilmiştir. 400'den fazla malzeme için verilen değerler!

Tablodaki yapı malzemelerinin ısıl iletkenlik değerine dikkat edilmelidir, çünkü bu özellik, yoğunlukları ile birlikte en önemlisidir. Yapı yapılarının ısı yalıtımında ısı yalıtımı olarak kullanılan yapı malzemeleri için özellikle ısı iletkenliği önemlidir.

Yapı malzemelerinin ısıl iletkenliği önemli ölçüde gözenekliliğine ve yoğunluğuna bağlıdır. Yoğunluk ne kadar düşükse, malzemenin ısıl iletkenliği o kadar düşük olur.bu nedenle, düşük ısı iletkenliği gözenekli ve hafif malzemelerin karakteristiğidir (ayrıca yapı malzemeleri, metaller ve alaşımlar, ürünler ve diğer maddelerin yoğunluk değerlerini ayrıntılı yoğunluk tablosunda bulabilirsiniz).

Örneğin, malzemelerin ve ısıtıcıların ısıl iletkenliği tablomuzda, düşük ısı iletkenlik katsayısına sahip aşağıdaki yapı malzemeleri ayırt edilebilir - bu aerojeldir ( 0,014 W / (m derece)), cam yünü, genişletilmiş polistiren köpük ve genişletilmiş kauçuk ( 0,03 W / (m · derece)), MBOR ısı yalıtımı ( 0,038 W / (m · derece)), gaz beton ve köpük beton ( 0,08 W / (m · derece)).
Yapı malzemelerinin ısıl iletkenliği - tablo

Kaynaklar: 1. Fiziksel miktarlar. Dizin. A.P. Babichev, NA Babushkina, A.M. Bratkovsky ve diğerleri; Ed. DIR-DİR. Grigorieva, E.Z. Meilikhova. - M.: Energoatomizdat, 1991. - 1232 s. 2. Eremkin A.I., Kraliçe T.I. Binaların termal rejimi: Eğitim. - M .: Yayınevi ACB, 2000 - 368 s. 3. Kirillov P.L., Bogoslovskaya G.P. Nükleer santrallerde ısı transferi: Üniversiteler için ders kitabı. - M .: Energoatomizdat, 2000. - 456 s .: hasta. 4. Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Isı transferinin temelleri. 5. Franchuk A.U. Yapı malzemelerinin ısıl performans tabloları, Moskova: Yapı Fiziği Araştırma Enstitüsü, 1969 - 142 s. 6.V. Blazi. Tasarımcı el kitabı. Yapı fiziği. M.: Tekhnosfera, 2004. 7. Yapı ısı mühendisliği SNiP II-3-79. Rusya İnşaat Bakanlığı - Moskova 1995. 8. Novichenok N.L., Shulman Z.P. Polimerlerin termofiziksel özellikleri. Minsk, "Bilim ve Teknoloji" 1971. - 120 s. 9. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Isı transferi. Üniversiteler için ders kitabı, ed. 3. devir ve Ekle. - M .: "Enerji", 1975. - 488 s.

Temel tanımlar

Termal iletkenlik fenomeni, ısının termal hareketleri sırasında bir maddenin yapısal parçacıkları - moleküller, atomlar, elektronlar - tarafından transfer edilmesinden oluşur. Sıvılarda ve katılarda - dielektriklerde - ısı transferi, moleküllerin ve atomların termal hareketinin komşu madde parçacıklarına doğrudan aktarılmasıyla gerçekleştirilir. Gazlı cisimlerde, ısının ısıl iletkenlikle yayılması, farklı ısıl hareket hızlarına sahip moleküllerin çarpışması sırasında enerji alışverişi nedeniyle oluşur. Metallerde, ısıl iletkenlik esas olarak serbest elektronların hareketinden kaynaklanır.
Ana termal iletkenlik zek, tanımları hatırlanması ve açıklanması tavsiye edilen bir dizi matematiksel kavram içerir.

Sıcaklık alanı, belirli bir zamanda vücudun her noktasında bir sıcaklık değerleri kümesidir. Matematiksel olarak t = f (x, y, z, τ) olarak tanımlanır. Vücudun tüm noktalarındaki sıcaklık zamana bağlı olmadığında (zamanla değişmediğinde) sabit bir sıcaklık alanı ile durağan olmayan bir sıcaklık alanı arasında bir ayrım yapılır. Ek olarak, sıcaklık yalnızca bir veya iki uzamsal koordinat boyunca değişirse, sıcaklık alanı sırasıyla bir veya iki boyutlu olarak adlandırılır.

Bir izotermal yüzey, aynı sıcaklığa sahip noktaların yeridir.

Sıcaklık gradyanı - grad t, normal boyunca izotermal yüzeye yönlendirilmiş bir vektördür ve bu yöndeki sıcaklığın türevine sayısal olarak eşittir.

Temel ısıl iletkenlik yasasına göre - Fourier yasası (1822), ısı iletkenliği ile iletilen ısı akısının yoğunluk vektörü sıcaklık gradyanı ile orantılıdır:

q = - λ derece t, (3)

λ, maddenin ısıl iletkenlik katsayısıdır; ölçü birimi W / (m · K) 'dir.

Denklemdeki (3) eksi işareti, q vektörünün grad t vektörünün karşısına yönlendirildiğini gösterir, yani. sıcaklıktaki en büyük düşüşe doğru.

Keyfi olarak yönlendirilmiş bir temel alan dF boyunca ısı akısı δQ, temel alan dF vektörü tarafından q vektörünün skaler ürününe eşittir ve tüm yüzey F boyunca toplam ısı akısı Q, bu ürünün yüzey üzerinde entegre edilmesiyle belirlenir. F:

(4)

TERMAL İLETKENLİK KATSAYISI

Fourier yasasındaki (3) ısıl iletkenlik katsayısı λ, belirli bir maddenin ısı iletme yeteneğini karakterize eder. Isıl iletkenlik katsayılarının değerleri, maddelerin termofiziksel özellikleri ile ilgili referans kitaplarında verilmiştir. Sayısal olarak, termal iletkenlik katsayısı λ = q / grad t, gradyan t = 1 K / m derecesinde ısı akısı yoğunluğuna q eşittir. Hafif gaz, hidrojen, en yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Oda koşulları altında, hidrojenin ısıl iletkenliği λ = 0,2 W / (m · K). Daha ağır gazlar için ısıl iletkenlik daha azdır - hava için λ = 0,025 W / (m K), karbon dioksit için λ = 0,02 W / (m K).

Saf gümüş ve bakır en yüksek termal iletkenliğe sahiptir: λ = 400 W / (m · K). Karbonlu çelikler için λ = 50 W / (m · K). Sıvılarda, ısıl iletkenlik katsayısı genellikle 1 W / (m · K) 'den azdır. Su, en iyi sıvı ısı iletkenlerinden biridir, çünkü λ = 0,6 W / (m · K).

Metalik olmayan katı malzemelerin ısıl iletkenliği genellikle 10 W / (m · K) 'nin altındadır.

Gözenekli malzemeler - mantar, organik yün gibi çeşitli lifli dolgu maddeleri - en düşük ısıl iletkenlik katsayılarına sahiptir λ <0,25 W / (m · K) ve düşük paketleme yoğunluğunda gözenekleri dolduran havanın ısıl iletkenlik katsayısına yaklaşır.

Sıcaklık, basınç ve gözenekli malzemelerde nem de ısıl iletkenlik katsayısı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Referans kitapları her zaman belirli bir maddenin ısıl iletkenlik katsayısının belirlendiği koşulları verir ve diğer koşullar için bu veriler kullanılamaz. Çeşitli malzemeler için λ değerleri aralıkları Şek. bir.

Şekil 1. Çeşitli maddelerin ısıl iletkenlik katsayılarının değer aralıkları.