Теплопроводность — стекло — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Теплопроводность стекла является функцией его состава и может быть поэтому рассчитана с достаточной точностью по формуле аддитивности. Значения коэффициентов теплопроводности окислов в стекле приведены ниже.
 [1]

Теплопроводность стекла по сравнению с металлами крайне низка, однако она значительно выше теплопроводности пластических масс и гариведена ниже.
 [2]

Теплопроводность стекла весьма мала ( 0 0017 — 0 0032 кал / см сек С), особенно хорошими теплоизоляторами являются стекловата и пеностекло. Предел прочности при растяжении кварцевого стекла равен 12 — 12 5 кГ / мм Прочность закаленного стекла в 6 раз превышает прочность незакаленного. Электропроводность стекла при нормальной температуре незначительна.
 [3]

Теплопроводность стекла по сравнению с металлами весьма невелика. Она примерно в 100 раз меньше, чем у железа. Вследствие этого стекло чрезвычайно чувствительно к резким переменам температуры, что объясняется неравномерным расширением отдельных частей стеклянного изделия, ведущим к образованию трещин и к поломке.
 [4]

Теплопроводность стекла по сравнению с теплопроводностью других твердых тел исключительно низкая; коэффициент теплопроводности различных стекол колеблется в пределах от 0 0016 до 0 0032 кал / см сек С.
 [5]

Теплопроводность стекла по сравнению с металлами весьма невелика. Она примерно в 100 раз меньше, чем у железа. Вследствие этого стекло чрезвычайно чувствительно к резким переменам температуры, что объясняется неравномерным расширением отдельных частей стеклянного изделия, ведущим к образованию трещин и к поломке.
 [6]

Теплопроводность стекла лежит в пределах 0 0015 — 0 003 кал / см-сек-град.
 [7]

Теплопроводность стекла весьма мала ( 0 0017 — 0 0032 ка. С), особенно хорошими теплоизоляторами являются стекловата и пеностекло. Прочность закаленного стекла в шесть раз превышает прочность незакаленного. Электропроводность стекла при нормальной температуре незначительна.
 [8]

Теплопроводность стекла весьма мала ( 0 0017 — 0 0032 кал / смХ Хсек С), особенно хорошими теплоизоляторами являются стекловата и пеностекло. Прочность закаленного стекла в 6 раз превышает прочность иезакаленного. Электропроводность стекла при нормальной температуре незначительна.
 [9]

Теплопроводность пропиленгликолевого стекла, установленная по измерениям в вакуумном калориметре, имеет аномалию при температуре 160 К ( фиг.
 [10]

Коэфициент теплопроводности стекла очень низок и колеблется от 0 001 до 0 0027 кал / см-сек-град. Этим объясняется повышенная хрупкость стекла при резких температурных изменениях и легкая восприимчивость его к закалке.
 [11]

Зависимость плотности стекла от температуры ( состав стекла в % SiO2 — 67. СаО — 10. Na2O — 15. В2О3 — 5. А12О3 — 3. пунктиром показана интерполяция.| Зависимость теплопроводности плавленного кварца от температуры.| Зависимость термостойкости.  [12]

Коэффициент теплопроводности стекла находится в пределах 0 0014 — 0 0032 кал / ( см сек-град) и полностью зависит от его химического состава.
 [13]

Коэфициент теплопроводности стекла весьма мал. Хорошими теплоизоляторами являются стекловата и пеностекло.
 [14]

Коэффициент теплопроводности стекла весьма мал. Хорошими теплоизоляторами являются стекловата и пеностекло.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Zeraks

Развитие технологий магнетронных покрытий сделало немыслимым современное остекление без энергосберегающих стекол и стеклопакетов. Все большее значение архитекторы придают тому, чтобы в помещения попадало больше света, и отдают предпочтение панорамным окнам или цельностеклянным фасадам. Поэтому возникает задача эффективного контроля над потерями тепла. Вновь строящихся или реконструируемых зданий остекляются с применением энергосберегающих или мультифункциональных стеклопакетов.

Завод ООО «Дон-Витраж», сотрудничая с крупнейшими мировыми производителями стекла, компаниями AGC, Guardianи, производит современные и энегроэффективные стеклопакеты для остекления крупных архитектурных объектов. При архитектурном остеклении важно помнить и о параметрах безопасности, ведь часто используются стеклопакеты больших форматов. В этом случае стекло необходимо закаливать.

Для понимания проблем энергосберегающего остекления обратимся к природе вещей.

Причины потерь тепла

Нагретые предметы внутри зданий излучают тепло в форме длинноволнового ИК (около 2500 нм). Поскольку стекло практически не пропускает данный тип излучения, происходит его поглощение, в результате чего стекло нагревается и снова излучает тепло.

Обычное стекло без покрытия в основном будет излучать тепло в холодную сторону, т. е. зимой в сторону улицы, что означает потерю энергии.

Разница в температуре между двумя точками стекла вызывает перенос тепла от горячей точки к холодной.

Перенос тепла происходит различными путями:

• Теплопередача внутри самого стекла. Тепло передается последовательно от одной молекулы к другой.
• Конвекция в газах. Разность температур создает разницу в плотности. Молекулы из более легких теплых участков поднимаются вверх, в то время как холодные массы движутся в противоположном направлении; эти перемещения приводят к выравниванию температур. В случае с остеклением конвекция возникает внутри стеклопакета и вызывает потери тепла.
• Излучение: любое нагретое тело испускает энергию в форме длинноволнового ИК излучения. Обычное стекло прозрачно для электромагнитных волн. Но когда волны встречают препятствие, они отдают часть своей энергии препятствию, которое в свою очередь испускает тепло. 

Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности λ определяет количество тепла, прошедшее за 1 с через панель толщиной 1 м и площадью поверхности 1 м2 при разнице температур между поверхностями в 1°C.

Теплопроводность стекла составляет 1Вт/(м•K). Оно не является теплоизоляционным материалом. Теплоизоляционным считается материал с коэффициентом теплопроводности менее 0,065 Вт/(м•K).

R коэффициент сопротивления теплопередаче остекления (м2•K/Вт)

U = 1/R коэффициент теплопередачи остекления (Вт/(м2•K)

Для минимизации потерь тепловой энергии коэффициент теплопередачи остекления U должен быть максимально низким, и соответственно, сопротивление теплопередаче остекления R должно быть максимально высоким.

Низкоэмиссионное стекло

Нанесение низкоэмиссионного металлического покрытия на стекло делает его энергоэффективным. По сути низкоэмиссионное покрытие отражает поглощенное остеклением тепло обратно внутрь здания. Это многослойное селективное покрытие (серебро, титан, оксид серебра) обладает двумя важными свойствами: стекло имеет нейтральный вид и высокое сопротивление теплопередаче. В современном производстве низкоэмиссионных стекол используются магнетронные (вакуумные) покрытия, которые должны располагаться внутри стеклопакета.

И еще немного об эмиссии…

Эмиссивитет – это мера способности какой-либо поверхности поглощать или терять тепло. Принято оценивать эмиссивитет по шкале от «0» до «1» (от 0 до 100%).

То есть чем ниже эмиссивитет (поглощение), тем больше отражение и больше тепла удерживается в помещении. Например, эмиссивитет стекла 0,2 означает, что 80% теплового потока поглощается покрытием и отражается обратно в здание.

Эмиссивитет поверхности обычного стекла = 0.9 . Эмиссивитет поверхности стекла с энергосберегающим покрытием = 0.15 – 0.17 , поэтому такое стекло и названо низкоэмиссионным.

Заполнение СП аргоном.

Чтобы снизить конвекцию внутри стеклопакета,

его заполняют инертным газом, имеющим более

низкую теплопроводность и большую плотность. Инертные газы имеют низкий коэффициент

теплопередачи, и используются только в стеклопакетах,

с низкоэмиссионными стеклами На практике главным образом используется аргон

(λ = 0. 017 Вт/(м•K), ρ = 1.70 кг/м3).

Для сравнения

Воздух имеет теплопроводность λ =0.025 Вт/(м•K)

и плотность ρ = 1.22 кг/м3 (при 10°C).

На заводе «Дон-Витраж» мы выпускаем архитектурные стеклопакеты с заполнением аргоном. Процедура заполнения аргоном происходит автоматически в прессе газозаполнения на линии сборки. Это гарантирует герметичность и прочность готовых стеклопакетов.

Стекло проводит тепло? — Techiescientist

Стекло — это твердый, невидимый (прозрачный) материал, используемый в неполном списке продуктов, которые мы используем ежедневно. От посуды и зданий до медицинских приборов и лабораторного оборудования стекло повсюду. Он часто остается незамеченным, но представить нашу жизнь без него непросто.

Итак, стекло проводит тепло? Не совсем так. Стекло является изолятором. Однако при нагревании до очень высокой температуры он может проводить тепло. Хотя его теплопроводность намного медленнее по сравнению с металлами и алмазами, которые являются отличными теплопроводниками. Тем не менее, стекло является лучшим проводником тепла, чем воздух, шерсть и пластик, которые являются прекрасными изоляторами, но плохо проводят тепло.

Чтобы узнать информацию подробно, давайте изучим ее подробно, как показано ниже.

Атомная структура стекла

Стекло представляет собой аморфное твердое вещество. Основным компонентом стекла является SiO2 (кремнезем/песок) в виде нерегулярной сети атомов кремния, удерживаемых вместе связями Si-O-Si, образующих жесткий тетраэдр.

Модифицирующие агенты, такие как известь (CaO) и кальцинированная сода (Na2CO3), добавляются для замены иона кремния связей Si—O—Si ионами Na+ или Ca+2.

Эта замена разделяет тетраэдр SiO2, чтобы сделать его более подвижным, чтобы придать стеклу текучесть; поэтому стекло также называют переохлажденной жидкостью.

Когда обычное твердое тело нагревается, его молекулы хаотично перемещаются из-за вибрации, а при охлаждении они застывают в правильном и жестком порядке, образуя кристаллическую структуру.

Когда стекло нагревается, молекулы движутся в случайном свободном движении, как стандартное твердое тело, но они замерзают в случайном порядке, образуя аморфную структуру при охлаждении.

Изолирует ли стекло тепло?

Стекло — хороший изолятор.

Дело в том, что изоляторы плотно удерживают электроны, что заставляет их сопротивляться их потоку. В то же время проводники, такие как серебро, медь и некоторые другие металлы, делают обратное, обеспечивая легкий поток электронов от одного атома к другому.

Наблюдая за поведением атомов стекла, мы можем заключить, что стекло является изолятором при нормальной температуре, но проводит тепло при очень высоких температурах.

Стекло лучше проводит тепло, чем металл?

Стекло — хороший изолятор. Дело в том, что изоляторы плотно удерживают электроны, что заставляет их сопротивляться их потоку.

В то же время проводники, такие как серебро, медь и некоторые другие металлы, делают обратное, обеспечивая легкий поток электронов от одного атома к другому.

Наблюдая за поведением атомов стекла, мы можем заключить, что стекло является изолятором при нормальной температуре, но проводит тепло при очень высоких температурах.

Вообще говоря, стекло не проводит тепло лучше, чем металлы.

Теплопроводность материала зависит от его способности теплопередачи, в зависимости от площади поперечного сечения, толщины и температуры между источником тепла и местом назначения.

Стекло имеет, по-видимому, очень низкую теплопроводность по сравнению с теплопроводностью некоторых металлов повседневного использования, таких как железо, серебро, алюминий и латунь.

Почему стекло плохо проводит тепло?

Поскольку стекло представляет собой прозрачный материал с прочно удерживаемыми электронами, оно является плохим проводником тепла.

Точная причина кроется в науке о теплопроводности, где она прямо упоминается. Стекло весьма сопротивляется потоку электронов.

Напротив, теплопроводность требует легкого потока электронов как одного из самых очевидных требований.

Как тепло влияет на стекло?

Нагрев стекла при различных температурах, т. е. от комнатной температуры до максимум 1800 градусов — вы увидите более мягкую сторону стекла!

Стекло становится мягче при повышении температуры. Чрезмерная температура может даже привести к разбитию стекла из-за мгновенного теплового удара.

Стекло потеряет свою форму и перейдет в пластичное состояние при воздействии колебаний температуры от горячего источника.

Теплопроводность стекла

Теплопроводность (K) любого материала представляет собой скорость, с которой материал может проводить или передавать тепло в виде энергии.

Уравнение теплопроводности показано ниже, где «q» — поток тепла, измеряемый в ваттах или джоулях в секунду. «A» — это площадь поперечного сечения материала, а «dT/dx» — применяемый температурный градиент.

Высокая теплопроводность указывает на то, что материал является хорошим проводником тепла, а низкая теплопроводность указывает на то, что материал плохо проводит тепло.

В следующей таблице приведены коэффициенты теплопроводности различных материалов в порядке убывания. Стекло имеет теплопроводность 0,8 Дж/с.м°С, что значительно меньше, чем у алмаза с теплопроводностью 1600 Дж/с.м°С.

Таким образом, алмаз лучше проводит тепло по сравнению со стеклом. Точно так же металлы с высокой теплопроводностью по сравнению со стеклом являются лучшими проводниками тепла.

Теплопроводность воздуха составляет 0,0256 Дж/с·м°C, что намного меньше, чем у стекла, что позволяет предположить, что стекло лучше проводит тепло, чем воздух.

Насколько сильно может нагреться стекло, прежде чем треснет?

По данным Национального исследовательского совета Канады, при температуре около 150ºC-200ºC обычное флоат-стекло имеет тенденцию к растрескиванию.

Есть много переменных, влияющих на определение точного результата: толщина и тип стекла при более широком обзоре.

Можно ли плавить стекло с помощью тепловой пушки?

Некоторые виды стекла можно расплавить с помощью тепловой пушки.

Согласно Рекомендациям по тепловым пушкам, опубликованным Принстонским университетом, тепловая пушка может создавать температуру даже 1200F, которая достаточно высока, чтобы ярко расплавить некоторые типы стекла.

Если вы не имеете представления о тепловой пушке, то она внешне похожа на фен с моторным вентилятором, который обычно используется в исследовательских лабораториях для самых разных целей.

Воздействие сильное, в зависимости от сложности модели.

Какое стекло можно нагревать?

Обычное стекло не выдерживает 1000 градусов Цельсия. Тем не менее, у нас есть много видов термостойкого стекла.

Назвать закаленное стекло экрана телефона, стекло пирекс для духовок, стекло робакс для каминов, стекло из пирокерамики для кухонных поверхностей, стекло викор для угольных печей, кварцевое стекло.

Эти типы стекол обычно используются на кухнях и в промышленности. Отличительной чертой этих термостойких стекол является то, что они предназначены для защиты от теплового удара.

При какой температуре плавится стекло?

Стекло плавится примерно при температуре от 1400 °C до 1600 °C.

Здесь снова главный фактор, определяющий последствия, зависит от состава стекла, варьирующегося от цели использования до типа вещества, используемого при изготовлении стекла.

Во всем мире большинство стаканов состоит из песка, извести и соды.

Что ж, согласно определению плавления, оно включает в себя процесс, при котором твердое тело претерпевает фазовый переход и становится жидкостью, что в большинстве случаев является мгновенным процессом, а не постепенным.

Стекло не претерпевает никаких фазовых переходов, как предыдущее. Он просто продолжает размягчаться, пока не будет достигнута стадия, когда его можно будет формовать.

Можно ли налить в стакан горячую воду?

Вы можете наливать горячую воду в стакан, только если она не очень горячая! Существует универсальная теория, согласно которой всякий раз, когда материал поглощает тепло, он обязательно расширяется.

То же самое относится и к стеклу.

Когда вы наливаете в стакан исключительно горячую воду, он обязательно треснет, так как внутренний слой стекла будет поглощать тепло и, таким образом, расширяться.

Сохраняет ли стекло тепло?

Стекло является отличным изолятором и плохим проводником тепла. Это позволяет стеклу хорошо удерживать тепло.

По той же причине стекло считается хорошим вариантом при выпечке пирогов, так как оно поглощает больше тепла и быстрее пропекается.

Кроме того, любой материал, препятствующий передаче тепловой энергии, называется изолятором.

Заключение

Стекло плохо проводит тепло по сравнению с металлами и алмазами. Факторами, способствующими плохой теплопроводности, являются его некристаллическая аморфная структура и низкая теплопроводность 0,8 Дж/с·м°C. Низкая теплопроводность стекла означает, что оно нагревается медленнее по сравнению с металлами, и это делает стекло отличным теплоизолятором, а не проводником тепла.

Тепловые свойства стекла и их роль в дизайне продукции | Копп Стекло

Это первая статья из серии из трех частей, в которой рассматриваются тепловые, оптические и механические свойства стекла. Мы определим общие свойства стекла и объясним их применение и важность в конструкции компонентов.

Очень важно иметь полное представление о тепловых свойствах стекла при проектировании со стеклянными линзами или фильтрами. При воздействии внезапных или даже постепенных изменений температуры неправильно спроектированные стеклянные линзы будут плохо работать и даже могут иногда выходить из строя. Их тепловые свойства определяют, как они будут работать в различных условиях эксплуатации; эта информация поможет вам выбрать состав стекла, который лучше всего подходит для вашего применения и окружающей среды.

Общие значения тепловых свойств боросиликатного стекла перечислены в таблице ниже. В этой статье мы обсудим эти свойства, а также важные температуры обработки.

Коэффициент линейного теплового расширения

Коэффициент теплового расширения (КТР) является мерой изменения объема при нагревании или охлаждении материала. Он определяется как

, где V и T — объем и температура, а его единицы измерения — 1/°C. Для стекол часто обсуждается линейное тепловое расширение. Для изотропных аморфных материалов, таких как стекло, которые имеют небольшое тепловое расширение, линейный коэффициент точно описывается как

Применение:

Если к стеклу приложена неравномерная температура, разные области стекла будут расширяться в разной степени и возникнут внутренние напряжения. Это может привести к поломке или повреждению стекла.

В тех случаях, когда стекла плотно прилегают к другим материалам, их тепловое расширение должно совпадать. Керамические эмали часто наносят на стеклянные линзы, чтобы блокировать нежелательный свет. КТР эмали должен быть таким же, как у стекла, иначе эмаль треснет и отколется. Другой пример, демонстрирующий важность КТР, возникает, когда стеклянная линза плотно прилегает к металлическому приспособлению, например, в сценическом освещении. Если не принять во внимание расширение материалов и не обеспечить достаточное пространство, то стекло может треснуть и выйти из строя из-за приложенного усилия со стороны приспособления.

Устойчивость к тепловому удару

Сопротивление тепловому удару стекла показывает, насколько вероятно, что оно разобьется при резком изменении температуры. Он определяется как максимальное изменение температуры (ΔT), которое может выдержать стекло при быстром нагревании или охлаждении. Его можно связать с другими свойствами стекла по формуле

, где σ — внутреннее напряжение, необходимое для образования трещин или разрушения, ν — коэффициент Пуассона, E — модуль Юнга, а α — коэффициент линейного теплового расширения стекла.

Применение:

Стойкость к тепловому удару часто проверяется путем взятия нагретых стеклянных линз и их быстрого охлаждения с помощью таких методов, как погружение в ледяную ванну. Этот тип испытаний может указывать на способность стеклянных линз выдерживать большие изменения температуры при установке в приложении. Например, стеклянные линзы, используемые с мощными осветительными приборами, могут нагреваться во время применения и быстро остывать под воздействием дождя, снега или других факторов окружающей среды. В этих динамичных условиях крайне важно выбрать правильный тип стекла, чтобы обеспечить способность объектива выдерживать температурный удар.

Теплопроводность

Теплопроводность показывает, насколько хорошо стекло проводит или передает тепло. Он определяется как
 

, где q — тепловой поток, измеренный в ваттах (или Дж/с), A — площадь поперечного сечения стекла, а dT/dx — температурный градиент, применяемый к стеклу. Хорошие теплопроводники позволяют теплу очень быстро проходить через материал, так же как хорошие электрические проводники обеспечивают более быстрое движение заряда.

Применение:

Часто желательно, чтобы стекла имели низкую теплопроводность и действовали как теплоизолятор. Светодиоды, например, лучше работают при более низких температурах и излучают больше света, согласно исследованию, проведенному Исследовательским центром освещения. Если бы светодиодный светильник с регулируемой температурой работал в жаркой среде, то использование в этом светильнике стеклянной линзы с низкой теплопроводностью уменьшило бы поток тепла через стекло к светодиоду и повысило бы его энергоэффективность.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость стекла — это количество тепла, необходимое для повышения температуры стекла на 1°C на единицу веса:

 где Q — теплота, m — масса, а T — температура. Если теплопроводность показывает, сколько тепла пройдет через материал, то удельная теплоемкость показывает, как быстро тепло повысит температуру стекла.

Применение:

Удельная теплоемкость стеклянной детали может быть важным фактором для применений, в которых стекло работает при высоких температурах. Рассмотрим осветительный прибор со стеклянной линзой и кварцевой галогенной лампой; эти лампочки часто работают при высоких температурах, выделяя большое количество тепла. Если линза спроектирована с более низкой удельной теплоемкостью, она быстрее достигнет равновесной температуры и уменьшит время прогрева системы.

Важные температуры стекла

Обычно существует пять важных температур, которые часто обсуждаются при производстве и проектировании очков.

• Температура плавления  – это температура, при которой сырье плавится до жидкого состояния.
• Рабочая точка  – это температура, при которой стекломасса формуется или формуется.
• Дилатометрическая точка размягчения  – это температура, при которой стекло начинает деформироваться при нагревании при измерении в дилатометре.
• Температура отжига  – это температура, при которой остаточные напряжения в стекле снижаются в течение нескольких минут.
• Точка деформации  – это температура, при которой остаточные напряжения в стекле снижаются в течение нескольких часов.

Эти значения обычно указываются в виде диапазона температур, а не в виде одной точки.

Применение:

Хорошее знание этих температурных точек очень важно для производителей стекла; это помогает обеспечить эффективность производства, а также высокое качество продукции. Но также важно для разработки приложений, чтобы правильное стекло было выбрано для конкретной работы. Если стеклянная линза будет использоваться в условиях высокой температуры, например, линза для прожектора, ее точка размягчения должна быть выше, чем рабочая температура света, иначе стекло может потерять желаемую форму. Эти температуры также имеют решающее значение для установки параметров отжига, отпуска или термоупрочнения стекол.

Термическая зависимость других свойств стекла

Изменение температуры может повлиять на многие другие свойства стекла. Например, цветность или цвет стекла часто зависят от его термической истории. Красные и желтые цвета в стекле обычно проявляются во время производства с помощью процесса, называемого чеканкой, когда стекло повторно нагревают и охлаждают для получения определенных цветов в результате реакций окисления, восстановления или осаждения красителей. В некоторых случаях очки могут даже изменить цвет в нормальных условиях эксплуатации, поскольку очки уравновешиваются температурой источника света.

Как обсуждалось выше, стекла при нагревании расширяются на величину, пропорциональную их коэффициенту теплового расширения. Это изменение объема может также повлиять как на плотность, так и на показатель преломления стекла. Как правило, плотность уменьшается по мере увеличения расстояния между ионами в стекле. Однако показатель преломления может либо увеличиваться, либо уменьшаться с температурой в зависимости как от изменения расстояния между ионами, так и от изменения электронного облака, окружающего ионы.

Так же, как важно понимать тепловую природу стекла для чувствительных к температуре применений, часто необходимо учитывать светопропускание, цветность и показатель преломления стекла при проектировании линзы. В следующей статье этой серии будут обсуждаться оптические свойства стекла и то, как эти свойства влияют на пригодность композиции для различных применений.

Узнайте больше о стекле

Чтобы помочь вам разработать более эффективные линзы для очков, мы создали всеобъемлющую электронную книгу, содержащую более 40 страниц информации о тепловых, оптических и механических свойствах стекла.