Фотонная(решетчатая) теплопроводность.
Ну если с электронной теплопроводностью всё более или менее понятно, то на решетчатой стоит остановиться немного подробнее.

Теплопроводность металлов и сплавов: от чего зависит коэффициент, указываемый в таблицах

Количество переносимого тепла Q называется тепловым потоком; эту величину обычно относят к единице времени — часу. Тепловой поток, отнесенный к единице поверхности, называется удельным тепловым потоком, плотностью теплового потока, или тепловой нагрузкой поверхности нагрева q.

 Величины Q, а также q являются вектором, за положительное направление которого принимают направление по нормали к изотермической поверхности в сторону уменьшения температуры, т. е. противоположно направлению вектора температурного градиента.

Связь между количеством тепла dQ, проходящим через элементарную площадку dF, лежащую на изотермической поверхности, в единицу времени, и температурным градиентом установил Фурье:

Удельный тепловой поток определяется соотношением:

Знак минус в правой части уравнений (1) и (2) указывает на то, что тепловой поток и температурный градиент, как векторы, имеют противоположные направления. Множитель пропорциональности λ называется коэффициентом теплопроводности. Коэффициент λ является физическим параметром вещества и характеризует способность его проводить тепло.

 Из уравнения (2) следует, что коэффициент теплопроводности λ имеет размерность:

Следовательно, величина коэффициента теплопроводности определяет собой количество тепла, которое проходит в единицу времени через единицу изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.

В общем случае коэффициент теплопроводности имеет различные значения для различных веществ. Для данного вещества коэффициент теплопроводности зависит от его физических характеристик, температуры, давления, влажности и структуры.

Для веществ, имеющих практическое применение, не удалось установить аналитическую зависимость коэффициента теплопроводности от физических характеристик вещества. При инженерных расчетах значения коэффициента теплопроводности выбираются из справочных таблиц, составленных по опытным данным.

На рисунке показаны пределы изменения коэффициента теплопроводности различных веществ.

Порядок величин коэффициента теплопроводности для различных веществ

Опыт показывает, что для материала определенной структуры и влажности, находящегося при атмосферном давлении, коэффициент теплопроводности зависит от температуры. Для многих материалов с достаточной для практики точностью зависимость коэффициента теплопроводности от температуры можно принять линейной:

где λо — значение коэффициента теплопроводности при температуре  t0;

b — постоянная, определяемая опытным путем.

Значения коэффициента теплопроводности газов находятся в пределах от 0,004 до 0,4 Вт×м-1×K-1. С повышением температуры коэффициент теплопроводности идеальных газов увеличивается, а от изменения давления практически не зависит.

Исключение составляют очень низкие (20 мм рт. ст.) и очень высокие (>2000 атм) давления. Наибольшие значения коэффициента теплопроводности у гелия и водорода (в 5 — 10 раз больше, чем у других газов).

Это объясняется большой скоростью движения молекул гелия и водорода между очередными соударениями.

Коэффициент теплопроводности водяного пара и других реальных газов, существенно отличающихся от идеальных, заметно зависит от давления.

Для газовых смесей коэффициент теплопроводности необходимо определять опытным путем, так как закон аддитивности для коэффициента λ неприменим.

Коэффициент теплопроводности капельных жидкостей лежит примерно в пределах от 0,07 до 0,5 Вт×м-1×K-1. С повышением температуры для большинства жидкостей коэффициент λ убывает, исключение составляют вода и глицерин. При увеличении давления коэффициент теплопроводности жидкостей возрастает.

Коэффициент теплопроводности металлов лежит в пределах от 1,72 до 310 Вт×м-2. Наиболее теплопроводным металлом является серебро (λ = 310), затем красная медь (λ = 292), золото (λ = 224), алюминий (λ = 155) и т. д. При наличии примесей в металле коэффи-миенттеплопроводности уменьшается.

Так, например, красная медь со следами мышьяка имеет λ = 105 Вт×м-1×K-1. Для железа с 0,1% углерода λ = 39 Вт×м-1×K-1, с 1,0% углерода λ = 29, с 1,5% углерода λ = 27 Вт×м-1×K-1. Для закаленной углеродистой стали коэффициент теплопроводности на 10 — 25% ниже, чем для незакаленной.

При повышении температуры значения коэффициента теплопроводности чистых металлов уменьшаются. Это объясняется тем, что с повышением температуры появляются тепловые неоднородности в металле, вызывающие усиление рассеивания электронов.

В отличие от чистых металлов коэффициент теплопроводности сплавов увеличивается с ростом температуры.

Источник: https://termo-systema.ru/index.php-option%3Dcom_content%26view%3Darticle%26id%3D63-lamda%26catid%3D35-artikle-%26Itemid%3D89.htm

Таблица: коэффициентов теплопроводности металлов, полупроводников и изоляторов

Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5·10-8σT, где Т обозначает температуру в °К, а σ — электропроводность в единицах (ом·см)-1. Это соотно­шение, которое лучше всего оправдывается для хороших проводников электричества и при высоких температурах, можно применять и для определения коэффициентов тепло­проводности.

Соотношение kpcp=const, где р обозначает плотность, а ср — удельную теплоем­кость при постоянном давлении, было предложено Стормом для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов.

Таблица коэффициента теплопроводности металлов

Элементы с металлической электропроводностью.

100
300
700

* числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе.

Таблица коэффициента теплопроводности полупроводников и изоляторов

100
500
700

Источник: https://Tablici.info/koeffitsient-teploprovodnosti-metallov.html

Теплопроводность цветных металлов, теплоемкость и плотность сплавов

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.

Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град). Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Коэффициенты теплопроводности сплавов

В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС. Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.

Удельное сопротивление и температурный коэффициент расширения (КТР) металлической проволоки (при 18ºС)

В таблице указаны значения удельного электрического сопротивления и КТР металлической проволоки, выполненной из различных металлов и сплавов.

Материал проволоки: алюминий, вольфрам, железо, золото, латунь, манганин, медь, никель, константан, нихром, олово, платина, свинец, серебро, цинк.

Как видно из таблицы, нихромовая проволока имеет высокое удельное электрическое сопротивление и успешно применяется в качестве спиралей накаливания нагревательных элементов множества бытовых и промышленных устройств.

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град).

Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС. Размерность теплоемкости кал/(г·град).

Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Плотность сплавов

Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре. Приведены следующие сплавы: бронза, оловянистая, фосфористая, дюралюминий, инвар, константан, латунь, магналиум, манганин, монель — металл, платино — иридиевый сплав, сплав Вуда, сталь катаная, литая.

ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте внимательны! Плотность сплавов в таблице указана в степени 10-3. Не забудьте умножить на 1000! Например, плотность катанной стали изменяется в пределах от 7850 до 8000 кг/м3.

Источники:

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/metally-i-splavy/teploprovodnost-metallov-teploemkost-i-plotnost-splavov

Теплопроводность металлов и сплавов

Теплопроводность изменяется в диапазоне: . Самая большая теплопроводность у серебра, а наименьшая у висмута. С увеличение температуры теплопроводность металлов и сплавов уменьшается.

Общая зависимость значений коэффициентов теплопроводности веществ, приведена на Рис. 9.2.

Рис. 9.2 Значения коэффициентов теплопроводности веществ

Уравнение Фурье-Кирхгофа устанавливает связь между временными и пространственными изменениями температуры в любой точке тела. Схема площади поверхности тела, воспринимаемая тепловой поток и принятая система координат приведены на Рис. 9.3.

Рис. 9.3 Тело и принятая система координат

При постоянной теплопроводности уравнение упрощается:

где — коэффициент температуропроводности, м2/с.

Физический смысл этого коэффициента означает что тела, имеющие большую температуропроводность, нагреваются (охлаждаются) более быстрее по сравнению с телами, имеющими меньшую температуропроводность.

Дифференциальное уравнение описывает множество явлений теплопроводности. Чтобы из бесчисленного количества этих явлений выделить одно и дать его полное математическое описание, к дифференциальному уравнению теплопроводности необходимо добавить условия однозначности, которые содержат геометрические, физические, временные и граничные условия.

• Геометрические условия определяют форму и размеры тела, в котором протекает изучаемый процесс.
• Физические условия задаются теплофизическим параметрами λ, сv, и распределением внутренних источников теплоты.
• Временные (начальные) условия содержат распределение температуры тела и его параметров в начальный момент времени.

Граничные условия определяют особенности протекания процесса на поверхности тела. Граничные условия могут быть заданы несколькими способами.

Граничные условия I рода.В этом случае задается распределение температуры на поверхности тела для каждого момента времени: .

— температура поверхности тела; координаты поверхности тела; — время.

Граничные условия II рода. В этом случае заданной является величина плотности теплового потока для каждой точки поверхности тела в любой момент времени: .

Граничные условия III рода. В этом случае задается температура среды и условия теплообмена этой среды с поверхностью тела.

Для описания интенсивности теплообмена между поверхностью тела и средой используется гипотеза Ньютона — Рихмана, согласно которой:

. Здесь — коэффициент теплоотдачи Вт/(м2 К).

С учетом этого Граничные условия III рода запишется в виде:

Граничные условия IV рода формируются на основании равенства тепловых потоков, проходящих через поверхность соприкосновения тел:

1. При совершенном тепловом контакте оба тела на поверхности соприкосновения имеют одинаковую температуру.
2. Дифференциальное уравнение теплопроводности совместно с условиями однозначности дает полную математическую формулировку конкретной задачи теплопроводности, решение которой, может быть выполнено аналитически, численным или экспериментальным (подобий и аналогий) методами.
3. Стационарная теплопроводность через однослойную плоскую стенку при граничных условиях I рода
4. При стационарном режиме температурное поле не зависит от времени, соответственно дифференциальное уравнение теплопроводности примет вид:

Рис.9.4 Схема однослойной плоской стенки (теплопроводность)

Для случая неограниченной плоской стенки Рис.9.4, при граничных условиях 1-го рода, дифференциальное уравнение теплопроводности запишется в виде: . Считая, что внутренний источник теплоты , для конечных размеров стенки уравнение примет вид:

где q – плотность теплового потока, [Вт/м2];

l — коэффициент теплопроводности вещества ; l/d — тепловая проводимость. d/l =R – термическое сопротивление (м·К)/Вт.

Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку.

1). Однородная цилиндрическая стенка.

Рассмотрим однородный однослойный цилиндр длиной l, внутренним диаметром d1и внешним диаметром d2 Рис.9.5.

Рис.9.5 Схема однослойной цилиндрической стенки

Температуры поверхностей стенки –tст1 и tст2.

• Уравнение теплопроводности по закону Фурье в цилиндрических координатах: Q = — λ·2·π·r ·l· ∂t / ∂r или Q = 2·π·λ·l·Δt/ln(d2/d1), где: Δt = tст1 – tст2 – температурный напор; λ – κоэффициент теплопроводности стенки.
• Для цилиндрических поверхностей вводят понятия тепловой поток единицы длины l цилиндрической поверхности (линейная плотность теплового потока), для которой расчетные формулы будут: ql = Q/l =2·π·λ·Δt /ln(d2/d1), [Вт/м].
• Температура тела внутри стенки с координатой dх:
• tx = tст1 – (tст1 – tст2) ln(dx/d1) / ln(d2/d1).

Допустим, цилиндрическая стенка состоит из трех плотно прилегающих слоев Рис.9.6 —многослойная цилиндрическая стенка.

Рис.9.6 Схема многослойной цилиндрической стенки

1. Температура внутренней поверхности стенки – tст1, температура наружной поверхности стенки –tст2, коэффициенты теплопроводности слоев -λ1, λ2, λ3, диаметры слоев d1, d2, d3, d4. Тепловые потоки для слоев будут:
2. 1-й слой Q = 2·π· λ1·l·(tст1 – tсл1)/ ln(d2/d1),
3. 2-й слой Q = 2·π·λ2·l·(tсл1 – tсл2)/ ln(d3/d2),
4. 3-й слой Q = 2·π·λ3·l·(tсл2 – tст2)/ ln(d4/d3),
5. Решая полученные уравнения, получаем для теплового потока через многослойную стенку:
6. Q = 2·π·l·(tст1 – tст2) / [ln(d2/d1)/λ1 + ln(d3/d2)/λ2 + ln(d4/d3)/λ3].
7. Для линейной плотности теплового потока имеем:
8. ql = Q/l = 2·π· (t1 – t2) / [ln(d2/d1)/λ1 + ln(d3/d2)/λ2 + ln(d4/d3)/λ3].
9. Температуру между слоями находим из следующих уравнений:

tсл1 = tст1 – ql·ln(d2/d1) / 2·π·λ1. tсл2 = tсл1 – ql·ln(d3/d2) / 2·π·λ2.

Однородный полый шар Рис.9.7.

Рис.9.7 Однородная шаровая стенки

• Внутренний диаметр d1, внешний диаметр d2, температура внутренней поверхности стенки – tст1, температура наружной поверхности стенки –tст2, коэффициент теплопроводности стенки -λ. Уравнение теплопроводности по закону Фурье в сферических координатах: Q = — λ·4·π·r2 ∂t / ∂r или
• Q =4·π·λ·Δt/(1/r2 — 1/r1) =2·π·λ·Δt/(1/d1 — 1/d2) =
• = 2·π·λ·d1·d2·Δt /(d2 — d1) = π·λ·d1·d2·Δt / δ,
• где: Δt = tст1 – tст2 – температурный напор; δ –толщина стенки.

Нестационарная теплопроводность характеризуется изменением температурного поля во времени и связана с изменением энтальпии тела при его нагреве или охлаждении. Безразмерная температура тела Θ определяется с помощью числа Био и Фурье и безразмерной координаты, обозначаемой для пластины , а для цилиндра .

Для дальнейшего рассмотрения вопроса примем, что охлаждение (нагревание) тел происходит в среде с постоянной температурой , при постоянном коэффициенте теплоотдачи . — теплопроводность и температуропроводность материала тела, — характерный размер тела, для пластины , для цилиндра , — соответственно текущие координаты.Рассмотрим тела с одномерным температурным полем на примере пластины толщиной 2δ. Безразмерная температура пластины:

Здесь T – температура в пластине для момента времени t в точке с координатой x; T0 – температура пластины в начальный момент времени.

температура в середине толщины пластины (X=0):

температура внутри пластины на расстоянии х от ее средней плоскости:

Соответствующие значения P, N, μ1 μ12 – определяются как f(Bi) по справочным таблицам и графикам. Аналогичные операции выполняются и для цилиндра. Схема нестационарной теплопроводности тел конечных размеров Рис. 9.8.

Рис.9.8 Схема нестационарной теплопроводности тел конечных размеров

Температура в телах конечных размеров определяется на основе теоремы о перемножении решений: безразмерная температура тела конечных размеров при нагревании (охлаждении) равна произведению безразмерных температур тел с бесконечным размером, при пересечении которых образовано данное конечное тело. Соответственно для параллелепипеда, образованного пересечением плоских пластин безразмерная температура определится как: .

Значения средних температур входящих в выражения определяются по вышеизложенной методике для каждой стороны, образованной бесконечной пластины с учетом места расположения интересующей нас точки в параллелепипеде.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/2_3650_teploprovodnost-metallov-i-splavov.html

Самый нетеплопроводный металл – Таблица теплопроводности металлов — Теплоизоляция сооружений

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс.

Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции.

Теплопроводность металлов – один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача.

В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики.

Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве.

Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов.

Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

• вида металла;
• химического состава;
• пористости;
• размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями.

Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину.

Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град.

Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры.

Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град.

Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град.

А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий.

Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения.

Примером использования свойств металлических изделий является:

• кухонная посуда с различными свойствами;
• оборудование для пайки труб;
• утюги;
• подшипники качения и скольжения;
• сантехническое оборудование для подогрева воды;
• приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия.

В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации.

Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Источник: https://ecoteploiso.ru/raznoe-2/samyj-neteploprovodnyj-metall-tablica-teploprovodnosti-metallov.html

Введение

(1)

Коэффициент пропорциональности л называется коэффициентом теплопроводности. Коэффициент теплопроводности — теплофизическая характеристика вещества, характеризует способность вещества проводить теплоту.

Знак минус в формуле (1) указывает на то, что теплота передается в направлении уменьшения температуры. 

Количество теплоты, прошедшее в единицу времени через единицу изотермической поверхности, называется тепловым потоком:

Закон Фурье применим для описания теплопроводности газов, жидкостей и твердых тел, различие будет только в коэффициентах теплопроводности.[8]

Коэффициент теплопроводности металлов и его зависимость от параметров состояния вещества

Коэффициент теплопроводности — теплофизическая характеристика вещества, характеризует способность вещества проводить теплоту.

Коэффициент теплопроводности — количество теплоты, проходящее в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярно grad t.

Для различных веществ коэффициент теплопроводности различен и зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры. Эти обстоятельства должны учитываться при использовании справочных таблиц.

Наибольшее значение имеет коэффициент теплопроводности металлов, для которых . Наиболее теплопроводным металлом является серебро , затем идут чистая медь , золото , алюминий и т.д. Для большинства металлов рост температуры приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности. Эта зависимость может быть приближенно аппроксимирована уравнением прямой линии

(3)

здесь л, л0 — соответственно коэффициенты теплопроводности при данной температуре t и при 00C, в — температурный коэффициент. Коэффициент теплопроводности металлов очень чувствителен к примесям.

Например, при появлении в меди даже следов мышьяка её коэффициент теплопроводности снижается с 395 до 142; для стали при 0,1 % углерода л = 52 , при 1,0 % — л = 40 , при 1,5 % углерода л=36 .

На коэффициент теплопроводности влияет и термическая обработка. Так, у закаленной углеродистой стали л на 10 — 25% ниже, чем у мягкой. По этим причинам коэффициенты теплопроводности торговых образцов металла при одинаковых температурах могут существенно различаться.

Следует отметить, что для сплавов, в отличие от чистых металлов, характерно увеличение коэффициента теплопроводности с ростом температуры.

К сожалению, установить какие — либо общие количественные закономерности, которым подчиняется коэффициент теплопроводности сплавов, пока не удалось.

Величина коэффициента теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов — диэлектриков во много раз меньше, чем у металлов и составляет 0,02 — 3,0 .

Для подавляющего большинства из них (исключение составляет магнезитовый кирпич) с ростом температуры коэффициент теплопроводности возрастает.

При этом можно пользоваться уравнением (3), имея ввиду, что для твердых тел — диэлектриков в>0.

Многие строительные и теплоизоляционные материалы имеют пористое строение (кирпич, бетон, асбест, шлак и др.). Для них и порошкообразных материалов коэффициент теплопроводности существенно зависит от объемной плотности.

Это обусловлено тем, что с ростом пористости, большая часть объема заполняется воздухом, коэффициент теплопроводности которого очень низок. Вместе с тем, чем выше пористость, тем ниже объемная плотность материала.

Таким образом, уменьшение объемной плотности материала, при прочих равных условиях, приводит к уменьшению л.

Например, для асбеста уменьшение объемной плотности с 800 кг/м, до 400 кг/м, приводит к уменьшению с 0,248 до 0,105 . Очень велико влияние влажности. Например, для сухого кирпича л = 0,35, для жидкости 0,6, а для влажного кирпича л=1,0 .

На эти явления надо обращать внимание при определении и технических расчетах теплопроводности. Коэффициент теплопроводности капельных жидкостей лежит в пределах 0,08 — 0,7 . При этом, для подавляющего большинства жидкостей с повышением температуры коэффициент теплопроводности убывает. Исключение составляют вода и глицерин.

Коэффициент теплопроводности газов еще ниже  .

Коэффициент теплопроводности газов растет с повышением температуры. В пределах от 20 мм.рт.ст. до 2000 ат (бар), т.е. в области, которая наиболее часто встречается на практике, л от давления не зависит.

Следует иметь в виду, что для смеси газов (дымовые газы, атмосфера термических печей и т.п.) расчетным путем определить коэффициент теплопроводности невозможно.

Поэтому при отсутствии справочных данных достоверная величина л может быть найдена лишь опытным путем.

При значении л 

Для решения задач теплопроводности необходимо располагать сведениями о некоторых макроскопических свойствах (теплофизических параметрах) вещества: коэффициенте теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости. [5]

Объяснение теплопроводности металлов

Теплопроводность металлов очень велика. Она не сводится к теплопроводности решетки, следовательно, здесь должен действовать ещё один механизм передачи тепла.

Оказывается, что в чистых металлах теплопроводность осуществляется практически полностью за счет электронного газа, и лишь в сильно загрязненных металлах и сплавах, где проводимость мала, вклад теплопроводности решетки оказывается существенным. [4.c 524]

Численную характеристику теплопроводности материала можно определить количеством теплоты, проходящей сквозь материал определённой толщины за определённое время. Численная характеристика важна при расчете теплопроводности различных профильных изделий.

Коэффициенты теплопроводности различных металлов

Источник: https://studbooks.net/1926223/matematika_himiya_fizika/teploprovodnost_metallov

Как правильно выбрать утеплитель. Таблица теплопроводности строительных материалов

Климат на большей части территории нашей страны очень суровый. А потому практически любой построенный за городом дом нуждается в утеплении. Для проведения подобной процедуры могут быть использованы самые разные материалы. При подборе изолятора в первую очередь обращают внимание на степень его теплопроводности. Чем она ниже, тем более эффективной будет обшивка. Для определения этого показателя существует специальная таблица теплопроводности строительных материалов.

Изоляторы вспененные

Эта группа материалов в плане сохранения тепла считается самой лучшей. К ней в первую очередь относятся такие изоляторы, как пенополистирол и пенопласт. Таблица теплопроводности строительных материалов СНиП их эффективность демонстрирует наглядно.

Относят к достоинствам изоляторов этой группы и то, что они совершенно не боятся влаги. Основным же недостатком всех вспененных материалов считается то, что они совершенно не способны пропускать сквозь себя пары влаги. В отделанных ими домах возникает так называемый эффект термоса. А следовательно, хозяевам приходится принимать дополнительные меры по улучшению микроклимата в помещениях — устанавливать кондиционеры и систему вентиляции. Также минусом этих материалов считается то, что они практически не задерживают посторонние шумы. Помимо того, вспененные изоляторы очень любят грызть мыши и крысы, проделывая в них ходы. А это, конечно же, способствует нарушению герметичности утепляющего слоя и снижению его эффективности.

Минеральная вата

Эта вторая по популярности разновидность изоляторов. Тепло в помещениях она сохраняет чуть хуже вспененных материалов. К этой группе относят в основном базальтовую и стеклянную вату. Основными достоинствами этого типа утеплителей считаются невысокая стоимость, а также хорошие паро- и звукоизоляционные свойства. К недостаткам минеральной ваты относят ее способность впитывать влагу. Также минусом этих материалов считается то, что они выделяют вредные для здоровья пары фенолформальдегидных смол.

Что нужно учитывать при выборе

При покупке изолятора в первую очередь следует обращать внимание на такой параметр, как его толщина. Также для эффективного утепления очень важен такой показатель, как теплопроводность строительных материалов. Таблица со значениями, присущими разным видам изоляторов, будет представлена ниже.

Нужная толщина материала зависит от нескольких факторов:

• степени его теплопроводности;

• климатической зоны;

• степени теплопроводности материала ограждающих конструкций;

• толщины стен.

Для домов в средней полосе России по нормативам положено устраивать утепляющий слой такой толщины, чтобы его способность сохранять тепло была такой же, как у кирпичной кладки в 1.5 метра.

Для деревянных зданий этот показатель может быть меньшим. Дело в том, что брус и бревно и сами очень неплохо сохраняют тепло.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Итак, какими же свойствами в этом плане отличается тот или иной изолятор? Насколько хорошо современные строительные материалы этой разновидности сохраняют тепло, можно узнать из таблицы.

Таблица теплопроводности строительных материалов, таким образом, показывает, что наиболее эффективным утеплителем на данный момент является пенополистирол. Вата, как уже упоминалось, способна задерживать холод немного хуже.

Какой выбрать материал

Таким образом, очень важным показателем эффективности изоляции ограждающих конструкций здания служит теплопроводность строительных материалов. Таблица, разумеется, — не единственный способ узнать ее коэффициент. Степень теплопроводности изолятора обычно указывается на нем производителем. При этом на этикетке могут проставляться следующие значения:

• степень теплопроводности в сухом помещении при температуре в 10 ^оС;

• в сухом помещении при 25 ^оС;

• в разных условиях влажности (А или В).

И вспененные материалы, и вата обычно выпускаются толщиной в 10 или 5 см. Как показывает сравнительная таблица теплопроводности строительных материалов, для средней полосы России утепляющий слой каменных зданий не должен быть меньше 12-13 см. Однако на практике обычно вполне хватает и 10 см. Поэтому утепление загородных зданий выполняют либо в один слой материала в 10 см, либо в два изолятора по 5 см толщиной. Последний способ используется чаще. При этой технологии второй слой укладывается таким образом, чтобы швы первого были полностью перекрыты. В результате достигается максимальная герметизация утепляющей обшивки.

Материалов, предназначенных для изоляции загородных домов, в наше время, как видите, существует множество. При желании для утепления можно выбрать как вспененный вариант, так и минеральную вату. Эффект, как показывает таблица теплопроводности строительных материалов, и в том и в другом случае будет просто замечательным. Однако, разумеется, только тогда, когда обшивка ограждающих конструкций будет иметь достаточную толщину.

Теплопроводность

Факторы, приводящие к изменению теплопроводности различных материалов

В этой статье объясняется, почему теплопроводность различных материалов / фаз зависит от различных факторов, таких как структура материала, плотность, фаза и состав, а также температура.Прочтите следующую статью об изменении теплопроводности, лежащем в основе любой физики.

Введение в теплопередачу

Введение в теплопроводность

Факторы, влияющие на теплопроводность

Свободные электроны

Чистота материала

Эффект формовки

Высокотемпературный

Давление

Плотность

Кристаллическая структура

Заключение

1. Чистые металлы
2. Сплавы (комбинация различных металлов)
3. Неметаллические кристаллические структуры
4. Жидкости
5. Газы

Кроме того, важна теплопроводность роль в выборе проводника или изолятора. Материал, имеющий более высокую теплопроводность, можно использовать в качестве проводника тепла, а материал, имеющий более низкую теплопроводность, можно использовать в качестве теплоизолятора.

К сведению: алмаз имеет самую высокую теплопроводность

Теплопроводность — C-Therm Technologies Ltd.

Приложения для определения теплопроводности

Измерение теплопроводности имеет важные приложения в широком спектре отраслей. Например, поскольку промышленность строительных материалов ищет более эффективные изоляционные продукты, а промышленность взрывчатых веществ ищет более безопасные способы испытания образцов, наличие прибора для измерения теплопроводности, обеспечивающего быстрое и точное испытание, как никогда важно.

C-Therm накопила нишевый опыт в ряде отраслей, работая с мировыми лидерами, включая 3M, NASA и Under Armour, чтобы создать новое поколение высокоэффективных материалов.

Полимеры: Измерение полимерных композитов с помощью анализатора теплопроводности Trident

Исследователи в секторе полимеров ищут материалы для широкого спектра применений, от изоляционных упаковочных материалов до электронных систем. Прибор C-Therm Trident Thermal Conductivity Instrument — единственный коммерческий инструмент для измерения теплопроводности полимеров в твердых телах, жидкостях, порошках, пастах и ​​тканях.

Подробнее о теплопроводности полимеров

[Вебинар] Характеристика теплопроводности полимерных пластмасс, эпоксидных смол и адгезивов: выбор метода и применение
[Блог] Использование теплопроводности в конструкции термопластичных композитов

Текстиль: Использование технологии датчика модифицированного источника переходных процессов (MTPS) для оптимизации терморегулирования одежды

В 2016 году компания C-Therm в сотрудничестве с лидерами текстильной промышленности разработала новый стандарт ASTM для измерения термических свойств текстиля и тканей.Ведущие в отрасли бренды высокопроизводительной одежды и испытательные лаборатории используют запатентованные приборы C-Therm в своих исследованиях и разработках и процессах контроля качества, чтобы оптимизировать характеристики теплых / холодных свойств текстиля и тканей. Платформа Tx Touch Experience компании C-Therm измеряет тепловую эффузию материалов, определяемую как скорость, с которой материал может поглощать тепло. Используя это измерительное устройство, пользователи могут количественно определить «ощущение тепла» и «прохлады» тканей и текстиля.

Подробнее о тестах на тепловую эффективность тканей и текстиля

[Веб-семинар] Количественная оценка тепловых характеристик текстиля (теплые ощущения / прохладные прикосновения)
[Веб-семинар] Количественная оценка тепловых характеристик на ощупь — коэффициент теплопроводности, применяемый при выборе, проверке и контроле качества тканей
[Бумага] Стандартный метод испытаний для измерения термической эффективности тканей Использование прибора с модифицированным источником переходной плоскости (MTPS)

Аккумулятор и электроника: оптимизация управления температурным режимом с помощью тестирования модифицированного источника переходных процессов (MTPS) и источника переходных процессов (TPS)

По мере того, как аккумуляторная и электронная промышленность ищет новые способы изготовления аккумуляторов меньшего размера и улучшения терморегулирования, быстрое и простое определение характеристик теплопроводности аккумуляторов становится неотъемлемой частью повышения безопасности и производительности для бытовых и промышленных приложений.

Методы тестирования модифицированного источника переходной плоскости (MTPS) и источника переходной плоскости (TPS), доступные через прибор C-Therm Trident Thermal Conductivity Instrument, обеспечивают комплексное решение для простого испытания растворов твердых и жидких электролитов и материалов солевых мостиков.

Подробнее о тестировании терморегулятора для электроники и PCM

[Веб-семинар] Характеристика материалов с фазовым переходом для улучшения управления температурным режимом батареи
[Бумага] Электрохимико-термическая оценка интегрированной системы терморегулирования для модулей литий-ионных батарей
[Бумага] Сравнительное исследование терморегулирования батареи с использованием материала для фазового перехода (PCM) )

Изоляция: поиск лучших теплоизоляционных материалов в различных отраслях промышленности

Критическим атрибутом изоляционных материалов является теплопроводность: низкая теплопроводность приводит к высокому термическому сопротивлению.Метод модифицированного источника переходной плоскости (MTPS) обеспечивает быстрый и простой способ охарактеризовать теплопроводность изоляционных материалов без подготовки образцов или контактных агентов.

Подробнее об испытании теплопроводности изоляции

[Блог] Изоляция для испытаний на теплопроводность — традиционные методы установления устойчивого состояния и ускоренных переходных процессов

Материалы с фазовым переходом: испытание твердого / жидкого состояния с использованием инструментов из модифицированного плоского источника переходных процессов (MTPS) упрощает измерение теплопроводности PCM

Измерение теплопроводности материалов с фазовым переходом сложно для традиционных приборов, но становится все более важным для инициатив по энергоэффективности.Измерение материалов с фазовым переходом можно выполнить с помощью метода модифицированного источника переходных процессов (MTPS) компании C-Therm, поскольку он может непрерывно тестировать твердое и жидкое состояния.

Строительные материалы: как датчики нестационарной теплопроводности помогают определять лучшие изоляционные системы

Энергосбережение и поиск инновационных и эффективных изоляционных материалов — ключ к измерению теплопроводности строительных материалов. Датчик модифицированного источника переходной плоскости (MTPS) C-Therm и датчик TPS (источник переходной плоскости) в приборе Trident Thermal Conductivity Instrument могут помочь промышленности строительных материалов измерить теплопроводность цемента и бетона.Новые композиты на биологической основе прокладывают путь к энергоэффективному строительству будущего.

Подробнее о теплопроводности и изоляции

[Блог] Улучшение теплоизоляции биологических материалов с помощью аэрогелей ананасовых отходов
[Вебинар] Характеристики теплопроводности инновационных строительных материалов на основе цемента

Жидкости для теплопередачи: Оптимизация теплопроводности HTF с помощью приборов с модифицированным источником переходных процессов (MTPS)

Автомобильная, промышленная и авиакосмическая промышленность измеряют теплопроводность жидких теплоносителей.Приборы с модифицированным источником переходной плоскости (MTPS) обеспечивают быстрые и простые измерения для управления температурой и теплопередачей.

Подробнее о теплопроводности и HTF

[Веб-семинар] Избегайте ошибок конвекции при измерении теплопроводности жидкостей

Материалы и диэлектрики с термоинтерфейсом: Решения для испытаний модифицированного источника переходных процессов (MTPS) для НИОКР в области электроники

Измерение теплопроводности материалов с термоинтерфейсом и диэлектриков необходимо для электроники, которая требует новых возможностей охлаждения и отвода тепла.По мере того, как электроника становится все меньше и сложнее, быстрое тестирование теплопроводности с помощью прибора Trident Thermal Conductivity Instrument компании C-Therm может помочь определить тепловое сопротивление между слоями материалов.

Узнайте больше о теплопроводности как критическом характеристике материалов с термоинтерфейсом (TIM)

[Веб-семинар] Материалы термоинтерфейса

Наноматериалы: как датчик одностороннего модифицированного источника переходных процессов (MTPS) уменьшает размер выборки

Измерение теплопроводности наноматериалов имеет широкое применение, но разработка наноматериалов стоит дорого.Новаторы, работающие с композитными полимерами, часто экспериментируют с наполнителями, такими как графен, медь и серебро, для увеличения теплопроводности, и такими добавками, как нитрит бора, для электрической изоляции. Благодаря 18-миллиметровому датчику метода Modified Transient Plane Source (MTPS) исследователям не нужно предоставлять большой размер выборки, необходимый для традиционных методов измерения. Кроме того, односторонний датчик позволяет лучше понять дисперсию наноматериалов в полимерных матрицах.

Подробнее о наноматериалах для производства

[Веб-семинар] Характеристика теплопроводности наноматериалов
[Бумага] Композиты на основе биополимера и углеродных наноматериалов с повышенной теплопроводностью

Взрывчатые вещества: сокращение времени испытаний делает опасную работу более безопасной

Испытание теплопроводности взрывчатых веществ с использованием стационарных методов сопряжено с риском из-за длительного времени испытаний и требуемых больших размеров образцов. Анализатор теплопроводности Trident компании C-Therm может помочь пользователям избежать таких ключевых проблем, как применение теплового удара, чрезмерного усилия или чрезмерной температуры к образцу за счет более короткого времени испытания и меньшего размера образца.

Металлы: проверка характеристик материала с помощью анализаторов теплопроводности C-Therm

От энергии до авиакосмической отрасли теплопроводящие металлы необходимы для их способности рассеивать тепло. Анализатор теплопроводности Trident может измерять металлы с высокой проводимостью, такие как медь, алюминий и латунь, предоставляя исследователям быстрый и простой метод проверки характеристик материалов.

Подробнее о теплопроводных металлах

[Блог] Теплопроводность тонких металлических листов (для плит)

Геологический: Тестирование теплопроводности образцов керна с использованием датчика модифицированного плоского источника переходных процессов (MTPS) и игольчатого зонда источника переходных процессов (TLS)

Для измерения теплопроводности геологических материалов требуется испытание множества образцов при различных температурах и давлениях.Датчик Modified Transient Plane Source (MTPS) позволяет проводить быстрое тестирование глин, песков и негигроскопичных горных пород, а датчик Transient Line Source (TLS) может измерять почвенные смеси.

Метод гибкого источника переходной плоскости обеспечивает решение для гигроскопичных геологических материалов.

Подробнее о теплопроводности и геологических образцах

[Блог] Теплопроводность геологических образцов и стеклянных шариков

Автомобилестроение: Измерение теплопроводности компонентов

От тормозных колодок до внутренней обивки, измерение теплопроводности автомобильных компонентов является неотъемлемой частью безопасности и эффективности.Сбор быстрых и точных данных о теплопередаче между компонентами важен, когда так много электрических и механических компонентов должны работать в тандеме.

Аддитивное производство и литье металлов под давлением: измерение материалов и деталей исходного сырья с помощью прибора для измерения теплопроводности Trident

Измерение теплопроводности порошков важно для аддитивного производства и порошковой металлургии. Порошки сложно измерить: крупный материал может забиться во время измерения; мелкий материал может спекаться.Датчику модифицированного источника переходной плоскости (MTPS) требуется только одна точка контакта, что потенциально снижает проблемы налипания и засорения, которые могут возникнуть с другими типами приборов.

Подробнее об измерении теплопроводности для аддитивного производства

[Веб-семинар] Анализ теплофизических свойств для оптимизации процесса порошковой металлургии при аддитивном производстве
[Веб-семинар] Теплопередающие свойства порошков
[Бумага] Мониторинг однородности порошка при двухконусном смешивании

Нефть и газ: метод измерения теплопроводности образцов эффективным и неразрушающим способом

Измерение теплопроводности в нефтегазовой промышленности используется для исследований, контроля качества, тестирования готовой продукции и оценки материалов поставщиков.Старые методы тестирования требовали уничтожения образца после тестирования. Анализатор теплопроводности TCi компании C-Therm позволяет тестировать масла, смазки и парафины без разрушения образцов. Ячейки высокого давления позволяют проводить испытания на теплопроводность до 137 бар (2000 фунтов на кв. Дюйм) при высоких температурах. Это может помочь воспроизвести среду, в которой ведутся работы по бурению нефтяных и газовых скважин, чтобы лучше понять, как изменяется теплопроводность глубоко под землей.

Подробнее об измерении теплопроводности для нефти и газа

[Веб-семинар] Решение проблемы конвекции при измерении теплопроводности жидкостей
[Вебинар] Измерение теплопроводности под давлением
[Бумага] Избегайте ошибок конвекции при измерении теплопроводности жидкостей