Теплопроводность резины и металла
Обновлено: 28.04.2024
Теплопроводность строительных материалов стала популярной темой в последние годы. Это связано с тем, что люди стали чаще задумываться о том, как сэкономить на отоплении дома зимой, либо сделать их более экологичными (если они отапливаются на угле, мазуте или другом неэкологичном топливе).
Полагаем, многие из вас уже слышали, что одни материалы хорошо проводят тепло, а другие — не очень. Соответственно из одних дома получаются сразу теплыми, а из других — их обязательно нужно утеплять. Но как же все это считают? По каким критериям и формулам? Об этом мы расскажем вам в данной статье.
Коэффициент теплопроводности Лямбда. Что это такое?
Коэффициент λ (лямбда) — это, пожалуй, наиболее важный параметр всех теплоизоляционных материалов. Его значение указывает на то, сколько тепла материал может пропускать через себя. То есть его показатель теплопроводности.
Чем ниже значение коэффициента λ (лямбда), тем меньше проводимость материала и, следовательно, он лучше изолирован от тепловых потерь. Это означает, что при одинаковых условиях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводностью.
Как же высчитывается этот коэффициент? Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда уходит в область более низкой температуры. Для тела в форме теплопроводного кубоида в стационарных условиях количество передаваемого тепла зависит от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи.
Таким образом формула расчет будет выглядеть так:
- λ (лямбда) — коэффициент теплопроводности;
- ΔQ — количество тепла, протекающего через тело;
- t — время;
- L — длина тела;
- S — площадь поперечного сечения корпуса;
- ΔT — разность температур в направлении теплопроводности;
- d — толщина перегородки.
За единицу измерения теплопроводности принимается система СИ — [Вт / (м · К)]. Она выражает количество теплового потока через единицу поверхности материала заданной толщины, если разница температур между двумя его сторонами составляет 1 Кельвин. Измеряют все эти показатели в специальных строительных лабораториях.
От чего зависит теплопроводность?
Итак, как мы уже убедились, коэффициент теплопроводности λ (лямбда) характеризует интенсивность теплопередачи через конкретный материал.
Так, например, наиболее теплопроводными являются металлы, а самыми слабыми — газы. Еще все проводники электричества, такие как медь, алюминий, золото или серебро, также хорошо пропускают через себя тепло, в то время как электрические изоляторы (дерево, пластик, резина) наоборот задерживают его.
Что может повлиять на этот показатель, кроме самого материала? Например, температура. Теплопроводность изоляционных материалов увеличивается с повышением температуры, а у металлов — напротив, уменьшается. Еще может повлиять наличие примесей. Сплавы разнородных металлов обычно имеют более низкую теплопроводность, чем их легирующие элементы.
В целом, теплопроводность веществ зависит, в основном, от их структуры, пористости, и прежде всего от их плотности. Поэтому, если производитель заявляет о низком значении лямбда при низкой плотности материала, — эта информация, как правило, не имеет ничего общего с действительностью и просто рекламный ход.
Значения теплопроводности для различных материалов
Сравнить, насколько тот или иной материал может пропускать тепло, вы можете воспользовавшись данной таблицей:
Теплопроводность [Вт / (м · К)]
Войлок, маты и плиты из минеральной ваты
0,16 — 0,3 (сосна и ель), 0,22 — 0,4 (дуб)
Н ержавеющая сталь
Применение коэффициента теплопроводности в строительстве
В строительстве действует одно простое правило — коэффициенты теплопроводности изоляционных материалов должны быть как можно ниже. Все потому, что чем меньше значение λ (лямбда), тем меньше можно сделать толщину изоляционного слоя, чтобы обеспечить конкретное значение коэффициента теплопередачи через стены или перегородки.
В настоящее время производители теплоизоляционных материалов (пенополистирол, графитовые плиты или минеральная вата) стремятся минимизировать толщину изделия за счет уменьшения коэффициента λ (лямбда), например, для полистирола он составляет 0,032-0,045 по сравнению с 0,15-1,31 у кирпича.
Что касается строительных материалов, то при их производстве коэффициент теплопроводности не имеет столь большого значения, однако в последние годы наблюдается тенденция к производству строительных материалов с низким показателем λ (например, керамических блоков, структурных изоляционных панелей, блоков из ячеистого бетона). Такие материалы позволяют построить однослойную стену (без утеплителя) или с минимально возможной толщиной утеплительного слоя.
Важно: коэффициент теплопроводности лямбда зависит от плотности материала, поэтому при покупке, к примеру, пенополистирола, обратите внимание на вес продукта. Если вес слишком мал, значит плиты не имеют заявленной теплоизоляции. Добавим, что производитель обязан указывать заявленное значение коэффициента теплопроводности на каждой упаковке.
Какой же строительный материал самый теплый?
В настоящее время это пенополиуретан (ППУ) и его производные, а также минеральная (базальтовая, каменная) вата. Они уже зарекомендовали себя как эффективные теплоизоляторы и сегодня широко применяются в утеплении домов.
Для наглядности о том, насколько эффективны эти материалы, покажем вам следующую иллюстрацию. На ней отображено какой толщины материала достаточно, чтобы удерживать тепло в стене дома:
А как же воздух и газообразные вещества? — спросите вы. Ведь у них коэффициент Лямбда еще меньше? Это верно, Но если мы имеем дело с газами и жидкостями, помимо теплопроводности, здесь надо также учитывать и перемещение тепла внутри них — то есть конвекции (непрерывного движения воздуха, когда более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный — опускается).
Подобное явление имеет место в пористых материалах, поэтому они имеют более высокие значения теплопроводности, чем сплошные материалы. Все дело в том, что небольшие частички газа (воздух, углекислый газ) скрываются в пустотах таких материалов. Хотя такое может случится и с другими материалами — в случае если воздушные поры в них будут слишком большими, в них может также начать происходить конвекция.
Разница между теплопроводностью и теплопередачей
Помимо коэффициента теплопроводности Лямбда существует также коэффициент теплопередачи U . Они звучат похоже, но обозначают совершенно разные вещи.
Так, если коэффициент теплопроводности является характеристикой определенного материала, то коэффициент теплопередачи U определяет степень теплоизоляции стены или перегородки. Проще говоря — коэффициент теплопроводности является исходным и напрямую влияет на значение коэффициента теплоотдачи U.
Если вам интересно получить больше информации на эту тему, а также узнать: какими материалами лучше всего утеплить ваш дом, в чем отличия между разными типами утеплителей, мы советуем прочитать эту статью.
Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.
Коэффициенты теплопроводности различных материалов, таблица
Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.
Таблица теплопроводности строительных материалов
Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.
Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.
| Наименование | Коэффициент теплопроводности | ||
|---|---|---|---|
| В сухом состоянии | При нормальной влажности | При повышенной влажности | |
| Сосна, ель поперек волокон | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
| Сосна, ель вдоль волокон | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
| Дуб вдоль волокон | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Дуб поперек волокон | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
| Пробковое дерево | 0,035 | ||
| Береза | 0,15 | ||
| Кедр | 0,095 | ||
| Каучук натуральный | 0,18 | ||
| Клен | 0,19 | ||
| Липа (15% влажности) | 0,15 | ||
| Лиственница | 0,13 | ||
| Опилки | 0,07-0,093 | ||
| Пакля | 0,05 | ||
| Паркет дубовый | 0,42 | ||
| Паркет штучный | 0,23 | ||
| Паркет щитовой | 0,17 | ||
| Пихта | 0,1-0,26 | ||
| Тополь | 0,17 | ||
Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.
Свойства строительных и теплоизоляционных материалов
Теплопроводность теплоизоляционных и вспомогательных материалов
В таблице представлены значения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных и вспомогательных материалов в зависимости от температуры и плотности при нормальном атмосферном давлении, если не указано иное.
Представлена теплопроводность следующих материалов: асбест, ацетилцеллюлоза (60% аэрогель-В + 40% алюминиевой пудры), бумага (толщина 75 микрон), вата минеральная, вата стеклянная, вата хлопковая, войлок графитированный вакуумированный, размер пор 10…20 микрон, войлок графитированный углеродный, войлок из карбида циркония (размер пор 16 микрон, пористость 80%), войлок стеклянный, волокно базальтовое, каолиновое (размер пор 4 мкм), ипорка, картон теплоизоляционный БТК-1, каучук натуральный, каучук фторированный ФК-20 , вспененный отвержденный, кожа, лед, майлар (лавсан), пенолегковес высокоглиноземистый с аргоном, пенопласт ПС-1, ПС-4, пенополиуретан ППУ-104Б, ППУ-305А, пеностекло, перлит с воздухом, плексиглас аморфный прозрачный, плитка теплоизоляционная ПМТБ-2, полистирол, поролон, порошок оксида алюминия Al2O3, порошок оксида магния MgO, оксида циркония ZrO2, пробка измельченная, резина натуральная, резина синтетическая, слюда (мусковит, флогопит), снег, стеклотекстолит (перпендикулярно армирующим слоям), тальк, тефлон, ткань из кварцевого волокна, ткань углеродная графитированная, шелк, эбонит, эбонит вспученный, экранная вакуумная теплоизоляция из лавсановой пленки, стекловуали ЭВТИ-7, ниобиевой фольги.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000. Обозначения, принятые в таблице: d — диаметр волокон, зерен, пор; p — давление газа; П — пористость. Например, теплопроводность бумаги плотностью 730 кг/м 3 при температуре 20°С равна 0,096 Вт/(м·град).
Плотность и теплопроводность распространенных строительных материалов
Значения плотности и коэффициента теплопроводности строительных материалов, представленных в таблице, даны при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении.
Плотность и теплопроводность следующих материалов: алюминиевый сплав, асбоцемент листовой, асбоцемент войлочный, асбестовый изолирующий картон, асфальтовое покрытие для крыши, пробковый картон, пробковое покрытие для полов, рубероидный картон, войлок подстилочный, фибровый изолирующий картон, стеклянный лист для окон (оконное стекло), стекловата, стекловолокно, пропитанное эпоксидной смолой, твердый картон, линолеум поливинилхлоридный, материалы для кладки стен, уложенная между конструкциями минеральная вата, полистирол, раскатанный на доске, полистирол — пенопласт, полистирол листовой, губчатый полиуретан, поливинилхлорид (PVC), твердый пенопласт, прессованная бумажная плита, изолирующий порошок кремнезема, углеродистая сталь, карбамидный формальдегид (в виде насыпных гранул), известняковый камень, песчаник, сланец, черепица глиняная, черепица бетонная, черепица из поливинилхлоридного (PVC) асбеста, балки (брус) сосновые, балки дубовые, вермикулит в виде гранул, прессованная деревянная стружка, строительные плиты из тонкой древесной стружки.
Теплоемкость строительных материалов
В таблице представлены значения удельной (массовой) теплоемкости кДж/(кг·град) сухих строительных материалов при различной температуре (температура в градусах Кельвина).
Теплоемкость следующих материалов: асфальт, бетон, бумага, картон, войлок, глина, гранит, грунт (почва, земля), дерево (древесина), зола, известняк, камень строительный, кирпич красный, кирпич силикатный, мел, мрамор, песок речной, пробка, стекло, текстолит, торфяная засыпка, фанера, цементно-песчаный раствор, шлак котельный.
Теплоемкость строительных материалов при температуре от -20 до 20°С
В таблице даны значения удельной теплоемкости сухих стройматериалов при отрицательной и положительной температурах в диапазоне от -20 до 20°С. Размерность теплоемкости ккал/(кг·град).
Указана теплоемкость следующих материалов: алебастр, арборит, артикский туф, асбест, береза, бетон, бумага, бутовый камень, вата, войлок, гипс, глина, гипсовые плиты, гравий, дерево-цемент, дуб, известняк, инфузорная земля, камышит, картон, керамзит, керамзитовый горох, кирпич трепельный, кирпич силикатный, саманный, костра, лед, оргалит, пакля, пенобетон, пеносиликальцит, песок, портландцемент, пробка, ракушечник, растворы для кладки, силикат-органик, сосна, стеклянная вата, стекловата, стружка, термозит, торф-сфагнум, торфоплиты, трепел, фанера, фибролит силикатный, магнезиальный, целотекс, шлак доменный, котельный, шлаковая вата, штукатурка известково-алебастровая, штукатурка сухая (древесная).
Теплопроводность накипи
Коэффициент теплопроводности силикатной накипи, гипсовой накипи, карбонатной накипи при комнатной температуре. Как видно по данным таблицы, теплопроводность накипи имеет низкие значения, что может негативно и даже катастрофически повлиять на процессы теплообмена через разделительные стенки в жидкостных теплообменниках без необходимого технического обслуживания.
Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)
Взято из: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» /под ред. Романкова. Приложение.
Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике // Издание девятое, М.: «Наука», 1982 г.
Коэффициент теплопроводности металлов
| Металл | Вт/(м•К) |
|---|---|
| Алюминий | 209,3 |
| Бронза | 47-58 |
| Железо | 74,4 |
| Золото | 312,8 |
| Латунь | 85,5 |
| Медь | 389,6 |
| Платина | 70 |
| Ртуть | 29,1 |
| Серебро | 418,7 |
| Сталь | 45,4 |
| Свинец | 35 |
| Серый чугун | 50 |
| Чугун | 62,8 |
Коэффициент теплопроводности других материалов
| Материал | Влажность массовая доля % | Вт/(м•К) |
|---|---|---|
| Бакелитовый лак | - | 0,29 |
| Бетон с каменным щебнем | 8 | 1,28 |
| Бумага обыкновенная | Воздушно-сухая | 0,14 |
| Винипласт | - | 0,13 |
| Гравий | Воздушно-сухая | 0,36 |
| Гранит | - | 3,14 |
| Глина | 15-20 | 0,7-0,93 |
| Дуб (вдоль волокон) | 6-8 | 0,35-0,43 |
| Дуб (поперек волокон) | 6-8 | 0,2-0,21 |
| Железобетон | 8 | 1,55 |
| Картон | Воздушно-сухая | 0,14-0,35 |
| Кирпичная кладка | Воздушно-сухая | 0,67-0,87 |
| Кожа | >> | 0,14-0,16 |
| Лед | - | 2,21 |
| Пробковые плиты | 0 | 0,042-0,054 |
| Снег свежевыпавший | - | 0,105 |
| Снег уплотненный | - | 0,35 |
| Снег начавший таять | - | 0,64 |
| Сосна (вдоль волокон) | 8 | 0,35-0,41 |
| Сосна (поперек волокон) | 8 | 0,14-0,16 |
| Стекло (обыкновенное) | - | 0,74 |
| Фторопласт-3 | - | 0,058 |
| Фторопласт-4 | - | 0,233 |
| Шлакобетон | 13 | 0,698 |
| Штукатурка | 6-8 | 0,791 |
Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах
| Материал | -18 o С | 0 o С | 50 o С | 100 o С | 150 o С |
|---|---|---|---|---|---|
| Асбест | - | 0,15 | 0,18 | 0,195 | 0,20 |
| Пенобетон | 0,1 | 0,11 | 0,11 | 0,13 | 0,17 |
Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах
| Материал | 0 o С | 50 o С | 100 o С |
|---|---|---|---|
| Анилин | 0,19 | 0,177 | 0,167 |
| Ацетон | 0,17 | 0,16 | 0,15 |
| Бензол | - | 0,138 | 0,126 |
| Вода | 0,551 | 0,648 | 0,683 |
| Масло вазелиновое | 0,126 | 0,122 | 0,119 |
| Масло касторовое | 0,184 | 0,177 | 0,172 |
| Спирт метиловый | 0,214 | 0,207 | - |
| Спирт этиловый | 0,188 | 0,177 | - |
| Толуол | 0,142 | 0,129 | 0,119 |
Запись опубликована автором admin в рубрике Полезные материалы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.
Читайте также: