Коэффициенты теплопроводности различных материалов

Каталог

Поддержка

Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Алебастровые плиты 0,47 Алюминий 230 Асбест (шифер) 0,35 Асбест волокнистый 0,15 Асбестоцемент 1,76 Асбоцементные плиты 0,35 Асфальт 0,72 Асфальт в полах 0,8 Бакелит 0,23 Бетон на каменном щебне 1,3 Бетон на песке 0,7 Бетон пористый 1,4 Бетон сплошной 1,75 Бетон термоизоляционный 0,18 Битум 0,47 Бумага 0,14 Вата минеральная легкая 0,045 Вата минеральная тяжелая 0,055 Вата хлопковая 0,055 Вермикулитовые листы 0,1 Войлок шерстяной 0,045 Гипс строительный 0,35 Глинозем 2,33 Гравий (наполнитель) 0,93 Гранит, базальт 3,5 Грунт 10% воды 1,75 Грунт 20% воды 2,1 Грунт песчаный 1,16 Грунт сухой 0,4 Грунт утрамбованный 1,05 Гудрон 0,3 Древесина — доски 0,15 Древесина — фанера 0,15 Древесина твердых пород 0,2 Древесно-стружечная плита ДСП 0,2 Дюралюминий 160 Железобетон 1,7 Зола древесная 0,15 Известняк 1,7 Известь-песок раствор 0,87 Иней 0,47 Ипорка (вспененная смола) 0,038 Камень 1,4 Картон строительный многослойный 0,13 Картон теплоизолированный БТК-1 0,04 Каучук вспененный 0,03 Каучук натуральный 0,042 Каучук фторированный 0,055 Керамзитобетон 0,2 Кирпич кремнеземный 0,15 Кирпич пустотелый 0,44 Кирпич силикатный 0,81 Кирпич сплошной 0,67 Кирпич шлаковый 0,58 Кремнезистые плиты 0,07 Латунь 110 Лед   0°С 2,21 -20°С 2,44 -60°С 2,91 Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,15 Медь 380 Мипора 0,085 Опилки — засыпка 0,095 Опилки древесные сухие 0,065 ПВХ 0,19 Пенобетон 0,3 Пенопласт ПС-1 0,037 Пенопласт ПС-4 0,04 Пенопласт ПХВ-1 0,05 Пенопласт резопен ФРП 0,045 Пенополистирол ПС-Б 0,04 Пенополистирол ПС-БС 0,04 Пенополиуретановые листы 0,035 Пенополиуретановые панели 0,025 Пеностекло легкое 0,06 Пеностекло тяжелое 0,08 Пергамин 0,17 Перлит 0,05 Перлито-цементные плиты 0,08 Песок     0% влажности 0,33   10% влажности 0,97   20% влажности 1,33 Песчаник обожженный 1,5 Плитка облицовочная 105 Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0,036 Полистирол 0,082 Поролон 0,04 Портландцемент раствор 0,47 Пробковая плита 0,043 Пробковые листы легкие 0,035 Пробковые листы тяжелые 0,05 Резина 0,15 Рубероид 0,17 Сланец 2,1 Снег 1,5 Сосна обыкновенная, ель, пихта (450. ..550 кг/куб.м, 15% влажности) 0,15 Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,23 Сталь 52 Стекло 1,15 Стекловата 0,05 Стекловолокно 0,036 Стеклотекстолит 0,3 Стружки — набивка 0,12 Тефлон 0,25 Толь бумажный 0,23 Цементные плиты 1,92 Цемент-песок раствор 1,2 Чугун 56 Шлак гранулированный 0,15 Шлак котельный 0,29 Шлакобетон 0,6 Штукатурка сухая 0,21 Штукатурка цементная 0,9 Эбонит 0,16 Эбонит вспученный 0,03 ru/images/bg-5.gif»>

Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица

Дмитрий Крылов

Эксперт по частным домам. Опыт загородного проживания: 30 лет.

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:

Q = λ (S ΔTt / d)

отсюда лямбда:

λ = (Q / t) · (d / S ΔT)

где:

• 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:

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.

Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Объяснение коэффициента теплопроводности

Температура является мерой микроскопической кинетической энергии атомов и молекул в теле. Тепло описывается как энергия, переданная интересующей системе из-за разницы температур. Тепло – это, по сути, энергия в пути.

Тепло также может передаваться в виде диффузии энергии между двумя телами с разными температурами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом. Это называется проводимостью. Разные материалы по-разному проводят тепло. Коэффициент теплопроводности дает меру теплопроводности различных материалов.

Проводимость

Теплопроводность – это процесс, при котором тепло передается посредством прямого физического контакта путем возбуждения соседних молекул. Молекулы и атомы с большей кинетической энергией возбуждают соседние молекулы и сообщают им часть своей кинетической энергии.

Тепловой ток iH  определяется как количество тепла Q, переданное в единицу времени t в данном материале при разности температур в установившемся режиме.

iH  =dQ/dt

Предположим, что объект находится при разности температур ΔT и достиг стационарного состояния. Тогда для теплопроводности тепловой ток iH пропорционален разности температур ΔT

iH ∝ ∝ ΔT

Отсюда следует, что

ΔT=iH   RH

Где RH – тепловое сопротивление (которое имеет единицу СИ К с Дж-1) тепловому потоку, создаваемому объектом при разности температур ΔT.

Обратите внимание, что приведенное выше уравнение математически эквивалентно закону Ома V=IR, где V – разность потенциалов на пути, который обеспечивает сопротивление R для тока I.

Мы видим, что тепловое сопротивление RH – это свойство объекта. , т. е. зависящее от размеров тела, а не от общего свойства материала. По этой причине мы определяем коэффициент теплопроводности.

Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности k связан с термическим сопротивлением следующим образом

k=LRH A

Где RH — тепловое сопротивление, L — длина корпуса, а A — поперечное сечение через которые происходит тепловой поток. Таким образом, уравнение теплопроводности принимает вид через плиту площадью 1 м2 и шириной 1 м, что приводит к повышению температуры на 1 Кельвин.

• Коэффициент теплопроводности является общим свойством материала.

• Чем выше коэффициент теплопроводности, тем выше способность материала проводить тепло.

• Единицей теплопроводности в системе СИ является Дж С-1 м-1 К-1.

Теплопроводность различных материалов незначительно зависит от температуры.

Сравнение материалов по теплопроводности

 Коэффициент теплопроводности используется во многих практических приложениях.

• Материалы с высокими коэффициентами теплопроводности называются теплопроводниками и используются в тех случаях, когда передача тепла очень желательна. Кастрюли, сковородки, кухонная утварь, гейзеры и т. д. — все это примеры, где желательна высокая теплопроводность. Такие металлы, как медь, алюминий, серебро и сталь, являются хорошими проводниками тепла.

• С другой стороны, материалы с низкой теплопроводностью называются изоляторами. Изоляторы находят применение там, где нежелателен отвод тепла, например, в зимней одежде, строительных материалах, на ручках кухонной утвари и т. д. 

Коэффициент теплопроводности варьируется от 406 Дж См-1 м-1 К-1 (серебро) для очень хорошего проводника до 0,016 Дж См-1 м-1 К-1 (аргон) для очень хорошего изолятора . Древесина имеет теплопроводность 0,12 Дж С-1 м-1 К-1, а коэффициент теплопроводности воды равен 0,8 Дж С-1 м-1 К-1.

Теплопроводность составного стержня 

Давайте посмотрим, как трансформируется коэффициент теплопроводности при соединении двух пластин из разных материалов.

Это тот случай, когда две плиты расположены друг за другом (последовательная комбинация), как показано на рисунке. Тепловой поток указан стрелкой.

Разница температур между двумя плитами различается, особенно на стыке.

Затем,

(Разница температур)обе плиты = (Разница температур)плита 1 + (Разница температур)плита 2 

T2 – T1= ( T– T1 ) + (T2 – T) …..(1)

Применение уравнения теплопроводности к двум плитам по отдельности. Пусть тепловой ток в плите 1 равен ih2, а тепловой ток в плите 2 равен ih3

ih2=k1A/L(T-T1) …..(2)

ih3=k2A/L(T2–T)…. .(3)

Если чистая проводимость двух плит представлена ​​как k . Уравнение теплопроводности, применяемое к обеим плитам, будет следующим: равный.

Таким образом, чистый тепловой поток будет равен

ih22 =ih2=ih3=i

Заключение

Мерой температуры является микроскопическая кинетическая энергия молекул и атомов, которая способна передаваться соседним молекулам и атомам в процессе известный как теплопроводность. Скорость теплопроводности различна для разных предметов и материалов. Мы определяем уравнение теплопроводности как уравнение, описывающее тепловой поток для тела из материала известного размера, помещенного под разность температур. Коэффициент теплопроводности является константой, которая фигурирует в этом уравнении. Его значение описывает, насколько легко может происходить теплопередача для различных материалов. Кроме того, мы обсудили применение коэффициентов теплопроводности для описания теплопроводников и изоляторов.

Теплопроводность металлов и сплавов

В этой статье приведены данные по теплопроводности для ряда металлов и сплавов. Теплопроводность измеряет способность материалов пропускать через себя тепло посредством проводимости.

Теплопроводность измеряет способность материалов пропускать через себя тепло посредством проводимости. Теплопроводность материала сильно зависит от состава и структуры. Вообще говоря, плотные материалы, такие как металлы и камень, являются хорошими проводниками тепла, в то время как вещества с низкой плотностью, такие как газ и пористая изоляция, плохо проводят тепло.

Теплопроводность материалов требуется для анализа сетей термического сопротивления при изучении теплообмена в системе.

Дополнительную информацию см. в статье «Значения теплопроводности для других распространенных материалов».

В следующих таблицах показана теплопроводность для ряда металлов и сплавов при различных температурах.

Материал	Температура	Теплопроводность	Температура	Теплопроводность
Admiralty Brass	20	96. 1	68	55.5
	100	103.55	212	59.8
	238	116.44	460	67.3
Алюминий	20	225	68	130
	100	218	212	126
	371	192	700	111
Antimony	20	18.3	68	10.6
	100	16.8	212	9.69
Beryllium	20	139	68	80.1
	100	132	212	76.2
	371	109	700	63.0
Brass	-165	106	-265	61. 0
	20	144	68	83.0
	182	177	360	102
Bronze	20	189	68	109
Cadmiuim	20	92.8	68	53.6
	100	90.3	212	52.2
Copper	20	401	68	232
	100	377	212	218
	371	367	700	212
Gold	20	317	68	183
Germanium	20	58.8	68	34.0
Inconel X	-3	13.2	27	7.62
	20	13. 7	68	7.90
	577	25.5	1070	14.7
Iron	20	71.9	68	41.6
	100	65.7	212	38.0
	371	44.6	700	25.8
Iron (wrought)	20	60.4	68	34.9
	100	59.9	212	34.6
Iron (cast)	53	48.0	127	27.7
Lead	0	35.1	32	20.3
	20	34.8	68	20.1
	260	30.3	500	17.5
Magnesium	20	170	68	98. 5
	100	167	212	96.3
	188	163	370	93.9
Molybdenum	0	137	32	79.0
	20	136	68	78.4
	427	115	800	66.7
Monel	-250	20.73	-418	11.98
	20	27.5	68	15.86
	800	46.9	1472	27.1
Nickel	20	62.4	68	36.0
	100	58.0	212	33.5
	293	47.5	560	27.4
Palladium	20	67. 5	68	39.0
Platinum	20	71.0	68	41.0
	100	70.6	212	40.8
	427	69.2	800	40.0
Plutonium	20	8.65	68	5.00
Rhodium	20	152	68	88.0
Silver	20	419	68	242
	100	405	212	234
	316	366	600	211
Steel, 1% Carbon	20	45.3	68	26.2
	100	44.8	212	25.9
SS ANSI 301, 302, 303, 304	35	14. 0	95	8.08
	100	15.0	212	8.69
	900	28.0	1652	16.2
SS ANSI 310	0	11.9	32	6.85
	20	12.3	68	7.11
	900	32.0	1652	18.5
SS ANSI 314	30	17.3	86	10.0
	100	17.6	212	10.2
	300	18.4	572	10.6
	900	22.6	1652	13.1
SS ANSI 316	-50	13.0	-58	7.51
	20	13.9	68	8. 04
	950	26.1	1742	15.1
SS ANSI 321, 347, 348	-70	14.3	-94	8.25
	20	15.7	68	9.06
	900	29.4	1652	17.0
SS ANSI 403, 410, 416, 420	-70	26.0	-94	15.0
	20	26.0	68	15.0
	1000	26.0	1832	15.0
SS ANSI 430	50	21.8	122	12.6
	900	25.0	1652	14.4
SS ANSI 440	100	22.1	212	12.8
	500	27. 5	932	15.9
SS ANSI 446	0	22.4	32	13.0
	20	22.7	68	13.1
	1000	38.0	1832	22.0
SS ANSI 501, 502	30	37.0	86	21.4
	100	36.2	212	20.9
	830	27.8	1526	16.0
Tantalum	20	55.0	68	31.8
Thallium	0	50.2	32	29.0
Thorium	20	29.4	68	17.0
	100	30.5	212	17.6
	299	33. 3	570	19.3
Tin	20	62.1	68	35.9
	100	58.8	212	33.9
Titanium	20	15.6	68	9.00
	100	15.3	212	8.86
	299	14.7	570	8.50
Tungsten	20	159	68	92.0
	100	154	212	89.2
	299	142	570	82.0
Uranium	20	24.2	68	14.0
	100	26.0	212	15.0
	770	40.6	1418	23. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Comment* Name * Email *