Теплопроводность и плотность теплоизоляции. Максимальная рабочая температура

Плотность и теплопроводность теплоизоляции в виде плит и сегментов

В таблице даны значения плотности и температурная зависимость теплопроводности теплоизоляции, формованной в виде плит, сегментов и др., а также их предельная рабочая температура.

Плотность теплоизоляции, теплопроводность и температура указаны для такой теплоизоляции, как: диатомовые сегменты, совелитовые сегменты и скорлупы, ньювелевые скорлупы, асбоцементные сегменты, вулканитовые плиты, вермикулитовые скорлупы, пенобетонные сегменты, пеностеклянные плиты, пробковые сегменты, торфяные сегменты, минераловатные сегменты, альфоль из гладких листов (сегменты), альфоль гофрированный (сегменты), шариковая изоляция засыпкой в сегменты, стерженьковая теплоизоляция засыпкой в сегменты (фарфоровые прутики диаметром 0,5 мм).

Наиболее легкая теплоизоляция — альфоль, по данным таблицы имеет плотность 200 кг/м³ и максимальную рабочую температуру до 500°С. К высокотемпературной теплоизоляции (до 2000°С) относятся шариковая и стерженьковая теплоизоляция. Однако, такая теплоизоляция имеет высокую плотность и низкую теплопроводность, равную 0,23…0,39 Вт/(м·град). Теплопроводность теплоизоляции зависит от температуры. В таблице представлены формулы температурной зависимости теплопроводности теплоизоляции и ее предельная рабочая температура.

Примечание: для расчета коэффициента теплопроводности по зависимостям в таблице, необходимо температуру подставлять в градусах Цельсия.

Плотность теплоизоляции и теплопроводность ее тонких слоев

В таблице представлены значения плотности теплоизоляции и теплопроводности тонких слоев некоторых теплоизоляционных материалов при комнатной температуре. Рассмотрены следующие материалы: бакелитовый лак, пластмасса «Буна», гетинакс, резина, текстолит, замазка Менделеева, асбест, полихлорвиниловая ПВХ пленка, бумага, компрессная клеенка, микропористый эбонит с пористым наполнителем, картон, бумажный войлок, замша, шерстяная ткань, сукно, минеральный войлок, пористая резина, войлок шерстяной, губка.

Теплоизоляцией с минимальной плотностью 120 кг/м³ является минеральный войлок, его теплопроводность равна 0,046 Вт/(м·град). Немногим меньшую теплопроводность, равную 0,044 Вт/(м·град), имеет губка с плотностью 160 кг/м³.

Плотность теплоизоляции, максимальная рабочая температура и теплопроводность

Приведена таблица значений плотности теплоизоляции, максимальной рабочей температуры и теплопроводности в зависимости от температуры строительных теплоизоляционных материалов при атмосферном давлении.

Плотность, температура и теплопроводность указаны для следующих материалов: альфоль, асбестовый матрац, асбестовая ткань, асбестовермикулитовые изделия, вермикулит, войлок, вулканитовые изделия, диатомитовые изделия, известково-кремнеземистые изделия, мастика, мастичные материалы, маты и полосы из стекловолокна, минеральная вата, пенодиатомитовые изделия, кирпич ПД-350, ПД-400, перлит, перлитовые изделия, перлитоцементные изделия, пенобетон, пенобетонные изделия, пенопласт ФРП-1, резопен, совелитовые изделия, торфоплиты, сегменты, скорлупы, холст стекловолокнистый ВВ-Г, холсты из микроультрасупертонкого штапельного волокна горных пород.

Необходимо отметить, что к теплоизоляции с высокой рабочей температурой (до 900°С) относятся такие материалы, как: вермикулит, диатомитовые изделия, пенодиатомитовые и перлитовые изделия.

Примечание: будьте внимательны! Теплопроводность теплоизоляции в таблице указана в степени 10³. Не забудьте разделить на 1000. Для расчета коэффициента теплопроводности по зависимостям в таблице, необходимо температуру подставлять в градусах Цельсия.

Источники:
1. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.

Расчет коэффициента теплопередачи / ППУ XXI ВЕК – Напыление ППУ

Эта статья поможет вам самостоятельно выяснить, какие потери тепла вы несете. Для этого необходимо знать четыре основные термина. С первого взгляда они означают одно и то же, поэтому и надо рассмотреть их внимательнее.

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи показывает, как хорошо элемент конструкции (крыша, стена, пол) проводит тепло. Чем ниже этот показатель, тем хуже пропускается тепло и тем лучше теплоизоляция.

Определение коэффициента теплопередачи звучит следующим образом: потеря энергии квадратным метром поверхности при разности температур внешней и внутренней. Это определение влечет за собой взаимосвязь ватт, квадратных метров и Кельвина  W/(m²·K).

Кельвин – это единица температуры. 0 Кельвинов – минимально возможное значение температуры. При разности температур значения Кельвина совпадают с градусами по Цельсию.Следующий пример с неизолированной стеной в старой постройке показывает значение коэффициента теплопередачи.В начале 20 века внешние стены дома строили из полнотелого кирпича толщиной 24 см, с двух сторон стена покрывалась штукатуркой толщиной 1,5 см. коэффициент теплопередачи такой стены примерно составляет 2 W/(m²·K).

При разности температур в 1Кельвин (например 21 градус внутри помещения и 20 снаружи) потеря энергии составляет 2 Ватта за квадратный метр. Стена площадью 30 метров квадратных (12*2,5) теряет примерно 60 Ватт.

При понижении внешней температуры соответственно увеличивается потеря энергии. При внешней температуре 0, разница составит 21 градус, а потеря тепла 21 Kельвин x 60 Ватт/Kельвин = 1260 Ватт или 1,26 кВатт. За 24 часа получается 24ч х 1,26 кВатт=30 кВатт/сут., что соответствует расходу топлива объемом 3 литра.

Коэффициент теплопередачи – это предпочтительный способ сравнения конструкций с энергетической точки зрения.

Теплопроводность лямбда λ

Теплопроводность – это свойство материала. Она показывает, насколько хорошо материал проводит тепло и не зависит от его плотности. Теплопроводность подходит для сравнения различных изоляционных материалов, но не для архитектурных конструкций. Теплопроводность – это тепловой ток (Ватт) на разность температур на площадь поперечного сечения умножить на толщину материала. Чем больше толщина материала, тем меньше теплового тока (и наоборот: чем больше площадь поперечного сечения, тем больше теплового тока). Теплопроводность считается по формуле  W/(m·K). Но это не означает «Ватт разделить на метр, умноженный на Кельвин». А «Ватт, разделить на метр квадратный(поперечное сечение)умножить на  метр (толщина материала) разделить на Кельвин» 

Если разделить теплопроводность на толщину материала, то получится коэффициент пропуска тепла с единицей измерения тепловой ток(Ватт) на квадратный метр поверхности и на Кельвин. Эта формула совпадает с коэффициентом теплопередачи, но значения этих понятий различны. Коэффициент теплопередачи учитывает термическое сопротивление воздуха в помещении на стену, также как внешнего воздуха на внешнюю стену. В расчетах коэффициента теплопередачи расчет ведется исходя из разницы в температуре воздуха, а в коэффициенте пропуска тепла – в температуре материалов.

Сопротивление пропуску тепла R

Сопротивление пропуску тепла является обратной величиной коэффициенту пропуска тепла R = d/λ. D при этом толщина слоя. Сопротивление пропуску тепла описывает, как определенный материал не пропускает тепло.  Чем выше сопротивление пропуску тепла, тем лучше теплоизоляция. Единица измерения m²K/W.

Понимание разницы между тепловым сопротивлением и теплопроводностью – C-Therm Technologies Ltd.

Введение

Тепловое сопротивление (R) и теплопроводность (C) материалов являются обратными величинами и могут быть получены из теплопроводности (k) и толщины материалов. Прибор для измерения теплопроводности C-Therm Trident измеряет теплопроводность и, следовательно, открывает путь к определению теплового сопротивления и теплопроводности.

На этой странице мы собираемся описать и объяснить, как получить тепловое сопротивление и теплопроводность из теплопроводности.

Измерение теплопроводности с помощью Trident

Теплопроводность (значение k)

Теплопроводность – это скорость установившегося теплового потока через единицу площади однородного материала, вызванного единичным градиентом температуры в направлении, перпендикулярном этой единице площади, Вт/м⋅K .

Где,

L – Толщина образца (м)
T – Температура (K)
q – Расход тепла (Вт/м2)

Уравнение 1 – Теплопроводность

Термическое сопротивление (значение R)

Термическое сопротивление – это разница температур в стационарном состоянии между двумя определенными поверхностями материала или конструкции, которая индуцирует удельный тепловой поток через единицу площади, К⋅м2/Вт. Таким образом, в соответствии с этим определением и уравнением 1 можно получить уравнение 2.

Как указано в уравнении 2, значение термического сопротивления можно определить, разделив толщину на теплопроводность образца. При испытании на тепловое сопротивление для определения сопротивления используется расходомер тепла. Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию об испытании термостойкости вашего образца.

Уравнение 2 – Термическое сопротивление

Теплопроводность

Теплопроводность – это временная скорость стационарного теплового потока через единицу площади материала или конструкции, вызванная единичной разностью температур между поверхностями тела, Вт/м2⋅К. Значение C, следовательно, является обратной величиной значения R и может быть выражено уравнением (3).

Следовательно, значение теплопроводности можно рассчитать, разделив теплопроводность на толщину образца.

Уравнение 3 – Теплопроводность

Области применения

Тепловое сопротивление и теплопроводность можно удобно рассчитать исходя из теплопроводности и толщины материала. Платформа теплопроводности C-Therm Trident – это гибкий, быстрый, неразрушающий, высокочувствительный и экономичный инструмент, который может напрямую измерять теплопроводность и тепловую эффузию самых разных образцов, упрощая процесс определения теплового сопротивления и теплопроводности. .

Посмотрите ниже, чтобы узнать больше о том, как измерять теплопроводность конкретных приложений и материалов.

Следующий шаг: выбор метода измерения теплопроводности

Существует множество методов измерения теплопроводности – узнайте о преимуществах и ограничениях каждого из них, включая:

Выбор метода имеет решающее значение для получения точных и репрезентативных данных о теплопроводности для вашего применения. Узнайте больше, загрузив бесплатную копию Руководства по выбору метода. Скачать здесь

УПРОЩЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Запросить цену

Что такое теплопроводность? Как это измеряется? – TAL

Автор: Джон Клиффорд, стажер-химик

Что такое теплопроводность?

Рисунок 1: Теплопередача за счет теплопроводности плоской стенки, показывающая важность теплопроводности в теплопередаче

Теплопроводность — это свойство, описывающее способность материала проводить тепло. Он часто обозначается как k и имеет единицы СИ W/m·K (Ватт на метр по Кельвину). Теплопроводность является ключевым параметром при измерении кондуктивной теплопередачи.

Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Весь теплообмен происходит, когда между двумя областями существует разница температур; проводимость отличается тем, что теплота «проходит через тело самого вещества» [1]. Внутри твердых тел конвекция отсутствует, а излучение обычно незначительно, а это означает, что проводимость чрезвычайно важна для описания теплового поведения.

Поскольку проводимость происходит через вещество, она может происходить либо внутри объекта, либо через два контактирующих материала. Определяющая формула кондуктивной теплопередачи описывается законом теплопроводности Фурье:

q = -k ∇T

Где q — тепловой поток (Вт/м ² ), ∇T 900 75 это градиент температуры (К/м), к – коэффициент теплопроводности [2]. Это математически демонстрирует, что теплопередача линейно пропорциональна градиенту температуры, а теплопроводность материала представляет собой константу пропорциональности. Это означает, что он может иметь большое влияние на скорость теплопередачи.

Поскольку теплопроводность является физическим свойством, она будет меняться в зависимости от типа, структуры и состояния материала. Точно так же это также функция температуры, которую важно учитывать в приложениях, где температура может сильно варьироваться, например, в электронном управлении температурой [3]. Точно так же обратной величиной теплопроводности является тепловое удельное сопротивление, которое является внутренним свойством, указывающим на эффективность материала в качестве изолятора [1].

Электропроводность твердых тел может сильно различаться. Например, металлы обычно очень теплопроводны из-за делокализованного движения электронов в металлической связи. Это способствует более быстрому нагреву металлов, чем другие материалы, такие как пластик или стекло.

Рис. 2. Медные листы, металл с высокой теплопроводностью, часто используемый в промышленности

Однако все твердые тела, включая металлы, проводят тепло за счет вибрации между соседними атомами. Некоторые твердые вещества, такие как пенополистирол, имеют низкое значение k и действуют как изоляторы. Частично это связано с низким значением k для воздуха, который содержится в пустотах этих материалов [4]. Для получения дополнительной информации о теории теплопроводности см. видео ниже:

Одним из примеров важности проводимости является область полимерных композитов и добавок. Полимеры все чаще используются в радиаторах от электроники до биомедицинских устройств и автомобильных деталей.

Рис. 3. Термопаста, теплопроводящий материал, изготовленный с использованием проводящих добавок для эффективного отвода тепла

Однако для того, чтобы заменить металлы и керамику в этих термочувствительных устройствах, теплопроводность должна быть улучшена. Это достигается за счет использования добавок, повышающих проводимость, таких как медь, серебро, углеродные нанотрубки и графен. Затем эти композиты можно использовать для управления температурным режимом, поскольку повышенная проводимость будет более эффективно отводить тепло от чувствительных материалов. Однако проблемы с распределением наполнителя в полимерной матрице могут изменить ее термические свойства. Следовательно, необходимо протестировать и количественно оценить тепловые характеристики, чтобы убедиться, что композит работает так, как задумано [5].

Как это измеряется?

Рис. 4. Датчик C-Therm с модифицированным плоскостным источником переходных процессов (MTPS) — быстрый и точный способ измерения теплопроводности время от 1 до 3 секунд. Теплопроводность и эффузивность измеряются напрямую и работают в диапазоне от -50 до 200°C. Он соответствует ASTM D7984 и рекомендуется для твердых тел, жидкостей, порошков и паст [6]. Это широко используется из-за быстрого времени тестирования и простоты подготовки образцов.

Рис. 5. Датчик плоскостного источника переходного процесса (TPS), двусторонний датчик для более опытных пользователей

Датчик плоского источника переходного процесса представляет собой двусторонний датчик горячего диска. Он может одновременно определять теплопроводность, температуропроводность и рассчитывать удельную теплоемкость по одному измерению. Он работает при температуре от -50 до 300°C, соответствует стандарту ISO 22007-2 и рекомендуется для твердых веществ [6].

Рис. 6. Датчик линейного источника переходных процессов (TLS), рекомендуемый для расплавов полимеров и геологических применений

Наконец, в методе переходного линейного источника используется датчик типа игольчатого датчика, который полностью погружается в материал, нагревая его в радиальном направлении. Это измерение обычно занимает от 2 до 10 минут и лучше всего подходит для таких вещей, как расплавы полимеров, почва, гравий или вязкие жидкости. Соответствует ASTM D5334, D5930 и IEEE 442-1981 [6].

Дополнительная информация:

Дополнительная информация об испытаниях теплопроводности

Услуги по контрактным испытаниям

______________________________________________________________________

Каталожные номера:

[1] Карслоу, Х.С. и Джагер, Дж. К. (1959). Теплопроводность твердых тел .