Коэффициент теплопроводности, формула и примеры

Определение и формула коэффициента теплопроводности

Коэффициентом теплопроводности является физическая величина, которая характеризует способность вещества проводить тепло.

Обозначают коэффициент теплопроводности по-разному. Встречаются обозначения: K, и некоторые другие.

Коэффициент теплопроводности газа

В соответствии с кинетической теорией для газа коэффициент теплопроводности равен:

   

где — средняя скорость теплового движения молекул, — средняя длин свободного пробега молекулы, — плотность газа, — удельная теплоемкость газа в изохорном процессе.

Коэффициент теплопроводности металлов

Металлы являются хорошими проводниками тепла. Теплопроводность в металлах реализуется при помощи (в основном) посредством того, что энергию переносят свободные электроны. Коэффициент электронной теплопроводности металлов вычисляют при помощи формулы:

   

где — постоянная Больцмана, — концентрация электронов в металле, — длина свободного пробега, которая соответствует границе энергии Ферми () для распределения электронов по температурам при T=0K, — масса электрона, — средняя скорость свободного пробега для тех же условий, что и .

Для идеального электронного газа выражение (2) преобразуется к виду:

   

где — средняя длина свободного пробега, — средняя скорость теплового движения электронов.

Надо отметить, что теплопроводность, которая осуществляется кристаллической решеткой металлов существенно меньше, чем электронная. Ее можно рассчитать для кристаллов, рассматривая перемещение фотонов по кристаллу, при помощи формулы:

   

где с — теплоемкость единицы объема, — скорость звука, — длина свободного пробега фотона

Коэффициент теплопроводности и уравнение Фурье

Коэффициент теплопроводности входит в основное уравнение, которое описывает явление переноса тепла или уравнение Фурье. Явление теплопроводности появляется , если имеется градиент температуры. В одномерном стационарном случае уравнение Фурье можно записать как:

   

где помимо коэффициента теплопроводности () имеются: — количество теплоты, которое переносится через площадку в направлении, которое совпадает с направлением нормали к , в направлении уменьшения температуры, — градиент температуры. В нашем случае

Единицы измерения

Основной единицей измерения коэффициента теплопроводности в системе СИ является:

=Вт/м•К

Примеры решения задач

Коэффициент теплопередачи, формула и примеры

Определение и формула коэффициента теплопередачи

Процесс теплопередачи можно разделить на теплоотдачу энергии горячим веществом стенке, процесс теплопроводности внутри стенки и теплоотдачу стенки энергии холодному веществу.

Поток тепла при стационарной теплопередаче величина постоянная, то есть не зависит от времени и координат.

Теплопередача через плоскую стенку

Рассмотрим плоскую стенку, через которую происходит теплопередача. Поток тепла через нее равен:

   

где — температура холодного вещества (), — температура горячего вещества, S — площадь стенки, — коэффициент теплопередачи.

Коэффициентом теплопередачи через плоскую стенку является физическая величина () равная:

   

где — коэффициент теплоотдачи от первой среды к стенке, — коэффициент теплоотдачи от стенки ко второй среде, — толщина стенки, — коэффициент теплопроводности стенки.

Теплопередача через цилиндрическую стенку

Поток тепла свозь стенку в виде цилиндра вычисляют при помощи формулы:

   

где — линейный коэффициент теплопередачи, — высота цилиндра.

Линейным коэффициентом теплопередачи через стенку в виде цилиндра является физическая величина () равная:

   

где — внутренний диаметр цилиндра, — внешний диаметр цилиндра. Для цилиндрических стенок, у которых для расчета теплопередачи применяют формулы (1) и (2) для плоской стенки. Если цилиндр (труба) выполнен из материала с высокой теплопроводностью, то величина термического сопротивления () стенки стремится к нулю ( ), тогда коэффициент теплопроводности рассчитывают по формуле:

   

Теплопередача через шаровую стенку

Поток тепла через шаровую стенку с внутренним диаметром и наружным — , которая разделяет две среды с постоянными температурами и равен:

   

Линейным коэффициентом теплопередачи через стенку в виде шара является физическая величина () равная:

   

Единицы измерения коэффициента теплопередачи

Основной единицей измерения коэффициента теплопередачи в системе СИ является:

=Вт/м²К

=Вт/мК

=Вт/К

Примеры решения задач

Идеальный дом: теплопроводность строительных материалов (таблица)

Понятие теплопроводности

Теплопроводность

– это такое физическое свойство материала, при которой тепловая энергия внутри тела переходит от самой горячей его части к более холодной.

Значение показателя теплопроводности показывает степень потери тепла жилыми помещениями. Зависит от следующих факторов:

Количественно оценить свойство предметов пропускать тепловую энергию можно посредством коэффициента теплопроводности

Очень важно сделать грамотный выбор строительных материалов, утеплителя для достижения наибольшего сопротивления теплопередачи. Просчёты или неразумная экономия в будущем могут привести к ухудшению микроклимата в помещении, сырости в здании, мокрым стенам, душным комнатам

А главное – к большим расходам на отопление.

Для сравнения ниже представлена таблица теплопроводностей материалов и веществ.

Таблица 1

Самые высокие значения имеют металлы, низкие – теплоизоляционные предметы.

Теплотехнический расчет стен из различных материалов

Среди многообразия материалов для строительства несущих стен порой стоит тяжелый выбор.

Сравнивая между собой различные варианты, одним из немаловажных критериев на который нужно обратить внимание является «теплота» материала.

Способность материала не выпускать тепло наружу повлияет на комфорт в помещениях дома и на затраты на отопление

Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа

Способность материала не выпускать тепло наружу повлияет на комфорт в помещениях дома и на затраты на отопление. Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа.

Теплозащитные свойства строительных конструкций характеризует такой параметр, как сопротивление теплопередаче (Ro, м²·°C/Вт).

По существующим нормам (СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.

Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003), при строительстве в Самарской области, нормируемое значение сопротивления теплопередачи для наружных стен составляет Ro.норм = 3,19 м²·°C/Вт. Однако, при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление здания ниже нормативного, допускается снижение величины сопротивления теплопередачи, но не менее допустимого значения Ro.

тр =0,63·Ro.норм = 2,01 м²·°C/Вт.

В зависимости от используемого материала, для достижения нормативных значений, необходимо выбирать определенную толщину однослойной или конструкцию многослойной стены. Ниже представлены расчеты сопротивления теплопередаче наиболее популярных вариантов конструкций наружных стен.

Расчет необходимой толщины однослойной стены

В таблице ниже определена толщина однослойной наружной стены дома, удовлетворяющая требованиям норм по теплозащите.

Теплопроводность теплоемкость и плотность строительных материалов

Автор Гена Ган На чтение 16 мин. Опубликовано 3 ноября, 2019

---

В современном мире важным аспектом частного дома является его энергоэффективность. То есть способность тратить минимальное количество энергии на поддержание комфортного климата в доме. Чтобы тратить меньше энергии, необходимо позаботится о сокращении ее потерь.

Теплопроводность материалов — это способность материала сохранять тепло в холодное время и удерживать прохладу летом.

Теплоёмкость — количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания (остывания) на 1 кельвин.

Плотность — отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. 

Теплопроводность строительных материалов

Проектированием энергоэффективных домов должны заниматься специалисты, но в реальной жизни все может быть иначе. Случается так, что владельцы домов по ряду причин вынуждены самостоятельно подбирать материалы для строительства. Им также потребуется рассчитать теплотехнические параметры, на основании которых будут проводиться термоизоляция и утепление. Поэтому нужно иметь хотя бы минимальные представления о строительной теплотехнике и ее основных понятиях, таких как коэффициент теплопроводности, в каких единицах измеряется и как просчитывается. Знание этих «азов» поможет правильно утеплить свой дом и экономно его отапливать.

Что такое теплопроводность

Теплопроводность кирпичной стены: без утеплителя; с утеплителем снаружи; с утеплителем внутри дома;

Если говорить простыми словами, то теплопроводность – это передача тепла от более горячего тела к менее горячему. Если не углубляться в подробности, то все физические материалы и вещества могут передавать тепловую энергию.

Ежедневно, даже на самом примитивном бытовом уровне мы сталкиваемся с теплопроводностью, которая проявляется у каждого материала по-разному и в очень отличающейся степени. Для примера, если мешать кипящую воду металлической ложкой – можно очень скоро получить ожег, так как ложка нагреется почти моментально. Если же использовать деревянную лопатку, то нагреваться она будет очень медленно. Этот пример наглядно показывает разницу теплопроводности у металла и дерева – у металла она в разы выше.

Коэффициент теплопроводности

Для оценки теплопроводности любого материала используется коэффициент теплопроводности (λ), который измеряется в Вт/(м×℃) или Вт/(м×К). Этот коэффициент обозначает количество тепла, которое может провести любой материал, не зависимо от своего размера, за единицу времени на определённое расстояние. Если мы видим, что какой-то материал имеет большое значение коэффициента, то он очень хорошо проводит тепло и его можно использовать в роли обогревателей, радиаторов, конвекторов. К примеру, металлические радиаторы отопления в помещениях работают очень эффективно, отлично передавая нагрев от теплоносителя внутренним воздушным массам в помещении.

Если же говорить о материалах, используемых при строительстве стен, перегородок, крыши, то высокая теплопроводность – явление нежелательное. При высоком коэффициенте здание теряет слишком много тепла, для сохранения которого внутри помещения нужно будет сооружать довольно толстые конструкции. А это влечет за собой дополнительные финансовые затраты.

Коэффициент теплопроводности зависит от температуры. По этой причине в справочной литературе указывается несколько значений коэффициента, которые изменяются при увеличении температур. На проводимость тепла влияют и условия эксплуатации. В первую очередь речь идет о влажности, так как при увеличении процента влаги коэффициент теплопроводности также возрастает. Поэтому проводя такого рода расчеты нужно знать реальные климатические условия, в которых здание будет построено.

Сопротивление теплопередаче

Коэффициент теплопроводности – важная характеристика любого материала. Но эта величина не совсем точно описывает теплопроводные способности конструкции, так как не учитывает особенности ее строения. Поэтому более целесообразно просчитывать сопротивление теплопередачи, которое по своей сути является обратной величиной коэффициента теплопроводности. Но в отличие от последнего при расчете учитывается толщина материала и другие важные особенности конструкции.

При строительстве, как правило, используются многослойные конструкции. Одним из таких слоев является утеплительный материал, который максимально повышает значение термического сопротивления. Каждый слой такой конструкции имеет свое сопротивление и его нужно рассчитывать исходя из коэффициента теплопроводности и толщины материала. Суммировав сопротивления всех слоев, мы получим общее сопротивление всей конструкции.

Важно отметить, что воздушные прослойки, которые находятся в конструкции перегородки и не сообщаются с внешним воздухом, значительно увеличивают общее сопротивление теплопередаче.

Современные тенденции строительства предусматривают использования в качестве утеплителя синтетических материалов, которые обладают отличными характеристиками, удобны и просты в монтаже.

Коэффициенты теплопроводности плотности и теплоемкости рассчитаны почти для всех строительных материалов. Ниже приведена таблица с информацией о коэффициентах для всех материалов, которые могут использоваться при строительстве зданий. Даже просто взглянув на эти данные, становится понятно, насколько разная проводимость тепла у строительных материалов и насколько сильно могут отличаться значения коэффициентов. Для упрощения выбора материала покупателем, производители указывают значение коэффициента теплопроводности в паспорте на свой товар.

---

Материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м·град)	Теплоемкость, Дж/(кг·град)
ABS (АБС пластик)	1030…1060	0.13…0.22	1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках	1000…1800	0.29…0.7	840
Акрил (акриловое стекло, полиметилметакрилат, оргстекло) ГОСТ 17622—72	1100…1200	0.21	—
Альфоль	20…40	0.118…0.135	—
Алюминий (ГОСТ 22233-83)	2600	221	840
Асбест волокнистый	470	0.16	1050
Асбестоцемент	1500…1900	1.76	1500
Асбестоцементный лист	1600	0.4	1500
Асбозурит	400…650	0.14…0.19	—
Асбослюда	450…620	0. 13…0.15	—
Асботекстолит Г ( ГОСТ 5-78)	1500…1700	—	1670
Асботермит	500	0.116…0.14	—
Асбошифер с высоким содержанием асбеста	1800	0.17…0.35	—
Асбошифер с 10-50% асбеста	1800	0.64…0.52	—
Асбоцемент войлочный	144	0.078	—
Асфальт	1100…2110	0.7	1700…2100
Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84)	2100	1.05	1680
Асфальт в полах	—	0.8	—
Ацеталь (полиацеталь, полиформальдегид) POM	1400	0.22	—
Аэрогель (Aspen aerogels)	110…200	0.014…0.021	700

Базальт	2600…3000	3.5	850
Бакелит	1250	0.23	—
Бальза	110…140	0. 043…0.052	—
Береза	510…770	0.15	1250
Бетон легкий с природной пемзой	500…1200	0.15…0.44	—
Бетон на гравии или щебне из природного камня	2400	1.51	840
Бетон на вулканическом шлаке	800…1600	0.2…0.52	840
Бетон на доменных гранулированных шлаках	1200…1800	0.35…0.58	840
Бетон на зольном гравии	1000…1400	0.24…0.47	840
Бетон на каменном щебне	2200…2500	0.9…1.5	—
Бетон на котельном шлаке	1400	0.56	880
Бетон на песке	1800…2500	0.7	710
Бетон на топливных шлаках	1000…1800	0.3…0.7	840
Бетон силикатный плотный	1800	0.81	880
Бетон сплошной	—	1. 75	—
Бетон термоизоляционный	500	0.18	—
Битумоперлит	300…400	0.09…0.12	1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные (ГОСТ 6617-76, ГОСТ 9548-74)	1000…1400	0.17…0.27	1680
Блок газобетонный	400…800	0.15…0.3	—
Блок керамический поризованный	—	0.2	—
Бронза	7500…9300	22…105	400
Бумага	700…1150	0.14	1090…1500
Бут	1800…2000	0.73…0.98	—

Вата минеральная легкая	50	0.045	920
Вата минеральная тяжелая	100…150	0.055	920
Вата стеклянная	155…200	0.03	800
Вата хлопковая	30…100	0.042…0.049	—
Вата хлопчатобумажная	50…80	0. 042	1700
Вата шлаковая	200	0.05	750
Вермикулит (в виде насыпных гранул) ГОСТ 12865-67	100…200	0.064…0.076	840
Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865-67) — засыпка	100…200	0.064…0.074	840
Вермикулитобетон	300…800	0.08…0.21	840
Войлок шерстяной	150…330	0.045…0.052	1700

Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат(пеноблок)	300…1000	0.08…0.21	840
Газо- и пенозолобетон	800…1200	0.17…0.29	840
Гетинакс	1350	0.23	1400
Гипс формованный сухой	1100…1800	0.43	1050
Гипсокартон	500…900	0.12…0.2	950
Гипсоперлитовый раствор	—	0.14	—
Гипсошлак	1000…1300	0. 26…0.36	—
Глина	1600…2900	0.7…0.9	750
Глина огнеупорная	1800	1.04	800
Глиногипс	800…1800	0.25…0.65	—
Глинозем	3100…3900	2.33	700…840
Гнейс (облицовка)	2800	3.5	880
Гравий (наполнитель)	1850	0.4…0.93	850
Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка	200…800	0.1…0.18	840
Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка	400…800	0.11…0.16	840
Гранит (облицовка)	2600…3000	3.5	880
Грунт 10% воды	—	1.75	—
Грунт 20% воды	1700	2.1	—
Грунт песчаный	—	1.16	900
Грунт сухой	1500	0. 4	850
Грунт утрамбованный	—	1.05	—
Гудрон	950…1030	0.3	—
Доломит плотный сухой	2800	1.7	—
Дуб вдоль волокон (дерево)	700	0.23	2300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)	700	0.1	2300
Дюралюминий	2700…2800	120…170	920

Железо	7870	70…80	450
Железобетон	2500	1.7	840
Железобетон набивной	2400	1.55	840
Зола древесная	780	0.15	750
Золото	19320	318	129
Известняк (облицовка)	1400…2000	0.5…0.93	850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем (ГОСТ 16136-80)	300…400	0. 067…0.11	1680
Изделия вулканитовые	350…400	0.12	—
Изделия диатомитовые	500…600	0.17…0.2	—
Изделия ньювелитовые	160…370	0.11	—
Изделия пенобетонные	400…500	0.19…0.22	—
Изделия перлитофосфогелевые	200…300	0.064…0.076	—
Изделия совелитовые	230…450	0.12…0.14	—
Иней	—	0.47	—
Ипорка (вспененная смола)	15	0.038	—

Каменноугольная пыль	730	0.12	—
Камни многопустотные из легкого бетона	500…1200	0.29…0.6	—
Камни полнотелые из легкого бетона DIN 18152	500…2000	0.32…0.99	—
Камни полнотелые из природного туфа или вспученной глины	500…2000	0. 29…0.99	—
Камень строительный	2200	1.4	920
Карболит черный	1100	0.23	1900
Картон асбестовый изолирующий	720…900	0.11…0.21	—
Картон гофрированный	700	0.06…0.07	1150
Картон облицовочный	1000	0.18	2300
Картон парафинированный	—	0.075	—
Картон плотный	600…900	0.1…0.23	1200
Картон пробковый	145	0.042	—
Картон строительный многослойный (ГОСТ 4408-75)	650	0.13	2390
Картон термоизоляционный (ГОСТ 20376-74)	500	0.04…0.06	—
Каучук вспененный	82	0.033	—
Каучук вулканизированный твердый серый	—	0.23	—
Каучук вулканизированный мягкий серый	920	0. 184	—
Каучук натуральный	910	0.18	1400
Каучук твердый	—	0.16	—
Каучук фторированный	180	0.055…0.06	—
Кедр красный	500…570	0.095	—
Кембрик лакированный	—	0.16	—
Керамзит	800…1000	0.16…0.2	750
Керамзитовый горох	900…1500	0.17…0.32	750
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией	800…1200	0.23…0.41	840
Керамзитобетон легкий	500…1200	0.18…0.46	—
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон	500…1800	0.14…0.66	840
Керамзитобетон на перлитовом песке	800…1000	0.22…0.28	840
Керамика	1700…2300	1.5	—
Керамика теплая	—	0. 12	—
Кирпич доменный (огнеупорный)	1000…2000	0.5…0.8	—
Кирпич диатомовый	500	0.8	—
Кирпич изоляционный	—	0.14	—
Кирпич карборундовый	1000…1300	11…18	700
Кирпич красный плотный	1700…2100	0.67	840…880
Кирпич красный пористый	1500	0.44	—
Кирпич клинкерный	1800…2000	0.8…1.6	—
Кирпич кремнеземный	—	0.15	—
Кирпич облицовочный	1800	0.93	880
Кирпич пустотелый	—	0.44	—
Кирпич силикатный	1000…2200	0.5…1.3	750…840
Кирпич силикатный с тех. пустотами	—	0.7	—
Кирпич силикатный щелевой	—	0. 4	—
Кирпич сплошной	—	0.67	—
Кирпич строительный	800…1500	0.23…0.3	800
Кирпич трепельный	700…1300	0.27	710
Кирпич шлаковый	1100…1400	0.58	—
Кладка бутовая из камней средней плотности	2000	1.35	880
Кладка газосиликатная	630…820	0.26…0.34	880
Кладка из газосиликатных теплоизоляционных плит	540	0.24	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-перлитовом растворе	1600	0.47	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе	1800	0.56	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе	1700	0.52	880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1000…1400	0. 35…0.47	880
Кладка из малоразмерного кирпича	1730	0.8	880
Кладка из пустотелых стеновых блоков	1220…1460	0.5…0.65	880
Кладка из силикатного 11-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1500	0.64	880
Кладка из силикатного 14-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1400	0.52	880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе	1800	0.7	880
Кладка из трепельного кирпича (ГОСТ 648-73) на цементно-песчаном растворе	1000…1200	0.29…0.35	880
Кладка из ячеистого кирпича	1300	0.5	880
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе	1500	0.52	880
Кладка «Поротон»	800	0.31	900
Клен (дерево)	620…750	0. 19	—
Кожа	800…1000	0.14…0.16	—
Композиты технические	—	0.3…2	—
Краска масляная (эмаль)	1030…2045	0.18…0.4	650…2000
Кремний	2000…2330	148	714
Кремнийорганический полимер КМ-9	1160	0.2	1150

Латунь	8100…8850	70…120	400
Лед -60°С	924	2.91	1700
Лед -20°С	920	2.44	1950
Лед 0°С	917	2.21	2150
Линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632-79)	1600…1800	0.33…0.38	1470
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове (ГОСТ 7251-77)	1400…1800	0.23…0.35	1470
Липа, (15% влажности)	320…650	0. 15	—
Лиственница (дерево)	670	0.13	—
Листы асбестоцементные плоские (ГОСТ 18124-75)	1600…1800	0.23…0.35	840
Листы вермикулитовые	—	0.1	—
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) ГОСТ 6266	800	0.15	840
Листы пробковые легкие	220	0.035	—
Листы пробковые тяжелые	260	0.05	—

Магнезия в форме сегментов для изоляции труб	220…300	0.073…0.084	—
Мастика асфальтовая	2000	0.7	—
Маты, холсты базальтовые	25…80	0.03…0.04	—
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные (ТУ 21-23-72-75)	150	0.061	840
Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем	50…125	0. 048…0.056	840
(ГОСТ 9573-82)
МБОР-5, МБОР-5Ф, МБОР-С-5, МБОР-С2-5, МБОР-Б-5 (ТУ 5769-003-48588528-00)	100…150	0.038	—
Мел	1800…2800	0.8…2.2	800…880
Медь (ГОСТ 859-78)	8500	407	420
Миканит	2000…2200	0.21…0.41	250
Мипора	16…20	0.041	1420
Морозин	100…400	0.048…0.084	—
Мрамор (облицовка)	2800	2.9	880

Накипь котельная (богатая известью, при 100°С)	1000…2500	0.15…2.3	—
Накипь котельная (богатая силикатом, при 100°С)	300…1200	0.08…0.23	—
Настил палубный	630	0.21	1100
Найлон	—	0.53	—
Нейлон	1300	0. 17…0.24	1600
Неопрен	—	0.21	1700
Опилки древесные	200…400	0.07…0.093	—
Пакля	150	0.05	2300
Панели стеновые из гипса DIN 1863	600…900	0.29…0.41	—
Парафин	870…920	0.27	—
Паркет дубовый	1800	0.42	1100
Паркет штучный	1150	0.23	880
Паркет щитовой	700	0.17	880
Пемза	400…700	0.11…0.16	—
Пемзобетон	800…1600	0.19…0.52	840
Пенобетон	300…1250	0.12…0.35	840
Пеногипс	300…600	0.1…0.15	—
Пенозолобетон	800…1200	0.17…0.29	—
Пенопласт ПС-1	100	0. 037	—
Пенопласт ПС-4	70	0.04	—
Пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6-05-1179-75) и ПВ-1 (ТУ 6-05-1158-78)	65…125	0.031…0.052	1260
Пенопласт резопен ФРП-1	65…110	0.041…0.043	—
Пенополистирол (ГОСТ 15588-70)	40	0.038	1340
Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78)	100…150	0.041…0.05	1340
Пенополистирол «Пеноплекс»	35…43	0.028…0.03	1600
Пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75)	40…80	0.029…0.041	1470
Пенополиуретановые листы	150	0.035…0.04	—
Пенополиэтилен	—	0.035…0.05	—
Пенополиуретановые панели (PIR) ПИР	—	0.025	—
Пеносиликальцит	400…1200	0.122…0.32	—
Пеностекло легкое	100. .200	0.045…0.07	—
Пеностекло или газо-стекло (ТУ 21-БССР-86-73)	200…400	0.07…0.11	840
Пенофол	44…74	0.037…0.039	—
Пергамент	—	0.071	—
Пергамин (ГОСТ 2697-83)	600	0.17	1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки	1100…1300	0.7	850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой	1550	1.2	860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное	2400	1.55	840
Перлит	200	0.05	—
Перлит вспученный	100	0.06	—
Перлитобетон	600…1200	0.12…0.29	840
Перлитопласт-бетон (ТУ 480-1-145-74)	100…200	0.035…0.041	1050
Перлитофосфогелевые изделия (ГОСТ 21500-76)	200…300	0. 064…0.076	1050
Песок 0% влажности	1500	0.33	800
Песок 10% влажности	—	0.97	—
Песок 20% влажности	—	1.33	—
Песок для строительных работ (ГОСТ 8736-77)	1600	0.35	840
Песок речной мелкий	1500	0.3…0.35	700…840
Песок речной мелкий (влажный)	1650	1.13	2090
Песчаник обожженный	1900…2700	1.5	—
Пихта	450…550	0.1…0.26	2700
Плита бумажная прессованая	600	0.07	—
Плита пробковая	80…500	0.043…0.055	1850
Плитка облицовочная, кафельная	2000	1.05	—
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2	—	0.04	—
Плиты алебастровые	—	0. 47	750
Плиты из гипса ГОСТ 6428	1000…1200	0.23…0.35	840
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74, ГОСТ 10632-77)	200…1000	0.06…0.15	2300
Плиты из керзмзито-бетона	400…600	0.23	—
Плиты из полистирол-бетона ГОСТ Р 51263-99	200…300	0.082	—
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916-75)	40…100	0.038…0.047	1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-78)	50	0.056	840
Плиты из ячеистого бетона ГОСТ 5742-76	350…400	0.093…0.104	—
Плиты камышитовые	200…300	0.06…0.07	2300
Плиты кремнезистые		0.07	—
Плиты льнокостричные изоляционные	250	0. 054	2300
Плиты минераловатные на битумной связке марки 200 ГОСТ 10140-80	150…200	0.058	—
Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 200 ГОСТ 9573-96	225	0.054	—
Плиты минераловатные на синтетической связке фирмы «Партек» (Финляндия)	170…230	0.042…0.044	—
Плиты минераловатные повышенной жесткости ГОСТ 22950-95	200	0.052	840
Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем	200	0.064	840
(ТУ 21-РСФСР-3-72-76)
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем	125…200	0.056…0.07	840
Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующих	—	0.048…0.091	—
Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом	50…350	0. 048…0.091	840
и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66)
Плиты пенопластовые на основе резольных фенолформальдегидных смол ГОСТ 20916-87	80…100	0.045	—
Плиты пенополистирольные ГОСТ 15588-86 безпрессовые	30…35	0.038	—
Плиты пенополистирольные (экструзионные) ТУ 2244-001-47547616-00	32	0.029	—
Плиты перлито-битумные ГОСТ 16136-80	300	0.087	—
Плиты перлито-волокнистые	150	0.05	—
Плиты перлито-фосфогелевые ГОСТ 21500-76	250	0.076	—
Плиты перлито-1 Пластбетонные ТУ 480-1-145-74	150	0.044	—
Плиты перлитоцементные	—	0.08	—
Плиты строительный из пористого бетона	500…800	0.22…0.29	—
Плиты термобитумные теплоизоляционные	200…300	0. 065…0.075	—
Плиты торфяные теплоизоляционные (ГОСТ 4861-74)	200…300	0.052…0.064	2300
Плиты фибролитовые (ГОСТ 8928-81) и арболит (ГОСТ 19222-84) на портландцементе	300…800	0.07…0.16	2300
Покрытие ковровое	630	0.2	1100
Покрытие синтетическое (ПВХ)	1500	0.23	—
Пол гипсовый бесшовный	750	0.22	800
Поливинилхлорид (ПВХ)	1400…1600	0.15…0.2	—
Поликарбонат (дифлон)	1200	0.16	1100
Полипропилен (ГОСТ 26996 – 86)	900…910	0.16…0.22	1930
Полистирол УПП1, ППС	1025	0.09…0.14	900
Полистиролбетон (ГОСТ 51263)	200…600	0.065…0.145	1060
Полистиролбетон модифицированный на	200…500	0. 057…0.113	1060
активированном пластифицированном шлакопортландцементе
Полистиролбетон модифицированный на	200…500	0.052…0.105	1060
композиционном малоклинкерном вяжущем в стеновых блоках и плитах
Полистиролбетон модифицированный монолитный на портландцементе	250…300	0.075…0.085	1060
Полистиролбетон модифицированный на	200…500	0.062…0.121	1060
шлакопортландцементе в стеновых блоках и плитах
Полиуретан	1200	0.32	—
Полихлорвинил	1290…1650	0.15	1130…1200
Полиэтилен высокой плотности	955	0.35…0.48	1900…2300
Полиэтилен низкой плотности	920	0.25…0.34	1700
Поролон	34	0.04	—
Портландцемент (раствор)	—	0. 47	—
Прессшпан	—	0.26…0.22	—
Пробка гранулированная	45	0.038	1800
Пробка минеральная на битумной основе	270…350	0.28	—
Пробка техническая	50	0.037	1800

Ракушечник	1000…1800	0.27…0.63	—
Раствор гипсовый затирочный	1200	0.5	900
Раствор гипсоперлитовый	600	0.14	840
Раствор гипсоперлитовый поризованный	400…500	0.09…0.12	840
Раствор известковый	1650	0.85	920
Раствор известково-песчаный	1400…1600	0.78	840
Раствор легкий LM21, LM36	700…1000	0.21…0.36	—
Раствор сложный (песок, известь, цемент)	1700	0. 52	840
Раствор цементный, цементная стяжка	2000	1.4	—
Раствор цементно-песчаный	1800…2000	0.6…1.2	840
Раствор цементно-перлитовый	800…1000	0.16…0.21	840
Раствор цементно-шлаковый	1200…1400	0.35…0.41	840
Резина мягкая	—	0.13…0.16	1380
Резина твердая обыкновенная	900…1200	0.16…0.23	1350…1400
Резина пористая	160…580	0.05…0.17	2050
Рубероид (ГОСТ 10923-82)	600	0.17	1680
Руда железная	—	2.9	—

Сажа ламповая	170	0.07…0.12	—
Сера ромбическая	2085	0.28	762
Серебро	10500	429	235
Сланец глинистый вспученный	400	0. 16	—
Сланец	2600…3300	0.7…4.8	—
Слюда вспученная	100	0.07	—
Слюда поперек слоев	2600…3200	0.46…0.58	880
Слюда вдоль слоев	2700…3200	3.4	880
Смола эпоксидная	1260…1390	0.13…0.2	1100
Снег свежевыпавший	120…200	0.1…0.15	2090
Снег лежалый при 0°С	400…560	0.5	2100
Сосна и ель вдоль волокон (дерево)	500	0.18	2300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)	500	0.09	2300
Сосна смолистая 15% влажности (дерево)	600…750	0.15…0.23	2700
Сталь стержневая арматурная (ГОСТ 10884-81)	7850	58	482
Стекло оконное (ГОСТ 111-78)	2500	0. 76	840
Стекловата	155…200	0.03	800
Стекловолокно	1700…2000	0.04	840
Стеклопластик	1800	0.23	800
Стеклотекстолит	1600…1900	0.3…0.37	—
Стружка деревянная прессованая	800	0.12…0.15	1080
Стяжка ангидритовая	2100	1.2	—
Стяжка из литого асфальта	2300	0.9	—

Текстолит	1300…1400	0.23…0.34	1470…1510
Термозит	300…500	0.085…0.13	—
Тефлон	2120	0.26	—
Ткань льняная	—	0.088	—
Толь (ГОСТ 10999-76)	600	0.17	1680
Тополь (дерево)	350…500	0.17	—
Торфоплиты	275…350	0. 1…0.12	2100
Туф (облицовка)	1000…2000	0.21…0.76	750…880
Туфобетон	1200…1800	0.29…0.64	840
Уголь древесный кусковой (при 80°С)	190	0.074	—
Уголь каменный газовый	1420	3.6	—
Уголь каменный обыкновенный	1200…1350	0.24…0.27	—
Фарфор	2300…2500	0.25…1.6	750…950
Фанера клееная (ГОСТ 3916-69)	600	0.12…0.18	2300…2500
Фибра красная	1290	0.46	—
Фибролит (серый)	1100	0.22	1670
Целлофан	—	0.1	—
Целлулоид	1400	0.21	—
Цементные плиты	—	1.92	—
Черепица бетонная	2100	1.1	—
Черепица глиняная	1900	0. 85	—
Черепица из ПВХ асбеста	2000	0.85	—
Чугун

Шевелин	140…190	0.056…0.07	—
Шелк	100	0.038…0.05	—
Шлак гранулированный	500	0.15	750
Шлак доменный гранулированный	600…800	0.13…0.17	—
Шлак котельный	1000	0.29	700…750
Шлакобетон	1120…1500	0.6…0.7	800
Шлакопемзобетон (термозитобетон)	1000…1800	0.23…0.52	840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон	800…1600	0.17…0.47	840
Штукатурка гипсовая	800	0.3	840
Штукатурка известковая	1600	0.7	950
Штукатурка из синтетической смолы	1100	0. 7	—
Штукатурка известковая с каменной пылью	1700	0.87	920
Штукатурка из полистирольного раствора	300	0.1	1200
Штукатурка перлитовая	350…800	0.13…0.9	1130
Штукатурка сухая	—	0.21	—
Штукатурка утепляющая	500	0.2	—
Штукатурка фасадная с полимерными добавками	1800	1	880
Штукатурка цементная	—	0.9	—
Штукатурка цементно-песчаная	1800	1.2	—
Шунгизитобетон	1000…1400	0.27…0.49	840
Щебень и песок из перлита вспученного (ГОСТ 10832-83) — засыпка	200…600	0.064…0.11	840
Щебень из доменного шлака (ГОСТ 5578-76), шлаковой пемзы (ГОСТ 9760-75)	400…800	0.12…0.18	840
и аглопорита (ГОСТ 11991-83) — засыпка
Эбонит	1200	0. 16…0.17	1430
Эбонит вспученный	640	0.032	—
Эковата	35…60	0.032…0.041	2300
Энсонит (прессованный картон)	400…500	0.1…0.11	—
Эмаль (кремнийорганическая)	—	0.16…0.27	—

Таблица теплопроводности теплоемкости и плотности материалов

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Для определения тепловых потерь через любую конструкцию нужно знать сопротивление, которое вычисляется с помощью разницы температур и количества теряемого тепла, уходящего с одного квадратного метра ограждающей конструкции. И так, если мы знаем площадь конструкции и ее термическое сопротивление, а также знаем для каких климатических условий производится расчет, то можем точно определить тепловые потери. Есть хороший калькулятор расчета теплопотерь дома ( он может даже посчитать сколько будет уходить денег на отопление, примерно конечно).

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.
Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Воздух — теплопроводность

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло . Теплопроводность может быть определена как

« количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, из-за градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния».

Самыми распространенными единицами измерения теплопроводности являются Вт / (м · К) в системе СИ и БТЕ / (ч фут ° F) в британской системе мер.

Табличные значения и преобразование единиц теплопроводности приведены под рисунками.

Онлайн-калькулятор теплопроводности воздуха

Калькулятор, представленный ниже, можно использовать для расчета теплопроводности воздуха при заданных температуре и давлении.
Выходная проводимость выражается в мВт / (м · K), британских тепловых единицах (IT) / (ч фут · ° F) и ккал (IT) / (ч · м · K).

См. Также другие свойства Воздуха при изменяющейся температуре и давлении: Плотность и удельный вес при переменной температуре, Плотность при переменном давлении, Коэффициенты диффузии газов в воздухе, Число Прандтля, Удельная теплоемкость при различной температуре и Удельная теплоемкость при переменное давление, температуропроводность, свойства в условиях равновесия газ-жидкость и теплофизические свойства воздуха при стандартных условиях, а также состав и молекулярная масса,
, а также теплопроводность аммиака, бутана, диоксида углерода, этана, этилена, водорода, метана , азот, пропан и вода.

См. Также Калькулятор теплопроводности

Вернуться к началу

Вернуться к началу

Вернуться к началу

Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах в ° C:

0,02 71,35

Температура	Теплопроводность
[° C]	[мВт / м K]	[ккал (IT) / (hm K)]	[BTU (IT) / (ч фут ° F)]
-190	7. 82	0,00672	0,00452
-150	11,69	0,01005	0,00675
-100	16,20	0,01393	0,00936
-75	18,34		0,01060
-50	20,41	0,01755	0,01179
-25	22,41	0.01927	0,01295
-15	23,20	0,01995	0,01340
-10	23,59	0,02028	0,01363
-5	23,97	0,0201361
0	24,36	0,02094	0,01407
5	24,74	0,02127	0,01429
10	25.12	0,02160	0,01451
15	25,50	0,02192	0,01473
20	25,87	0,02225	0,01495
25	26,24 9007
30	26,62	0,02289	0,01538
40	27,35	0,02352	0. 01580
50	28,08	0,02415	0,01623
60	28,80	0,02477	0,01664
80	30,23	0,02599	0,01746	10052	0,02548	0,01746	31,62	0,02719	0,01827
125	33,33	0,02866	0,01926
150	35.00	0,03010	0,02022
175	36,64	0,03151	0,02117
200	38,25	0,03289	0,02210
225	39,83	0,01
300	44,41	0,03819	0,02566
412	50,92	0,04378	0.02942
500	55,79	0,04797	0,03224
600	61,14	0,05257	0,03533
700	66,32	0,05702	0,03832	0,05702	0,03832
0,06135	0,04122
900	76,26	0,06557	0,04406
1000	81. 08	0,06971	0,04685
1100	85,83	0,07380	0,04959

Наверх
Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах в ° F:

40 0,01911

Температура	Теплопроводность
[° F]	[британских тепловых единиц (IT) / (час футов ° F)]	[ккал (IT) / (hm K)]	[мВт / м · К]
-300	0.00484	0,00720	8,37
-200	0,00788	0,01172	13,63
-100	0,01068	0,01589	18,48
-50	0,0170086	20,77
-20	0,01277	0,01901	22,10
0	0,01328	0. 01976	22,98
10	0,01353	0,02013	23,41
20	0,01378	0,02050	23,84
30	0,01402	0,0208749
0,01427	0,02123	24,70
50	0,01451	0,02160	25,12
60	0.01476	0,02196	25,54
70	0,01500	0,02232	25,95
80	0,01524	0,02267	26,37
100	0,01571 33
100	0,01571
120	0,01618	0,02408	28,00
140	0,01664	0,02477	28.80
160	0,01710	0,02545	29,60
180	0,01755	0,02612	30,38
200	0,01800	0,02679	31,16		0,02679	31,16		0,02843	33,07
300	0,02018	0,03003	34,93
350	0. 02123	0,03160	36,75
400	0,02226	0,03313	38,53
450	0,02327	0,03463	40,28
500	0,02426
500	0,02426
600	0,02620	0,03898	45,34
700	0,02807	0.04177	48,58
800	0,02990	0,04449	51,74
1000	0,03342	0,04973	57,84
1200	0,03680	0,054,69	1400	0,04007	0,05963	69,35
1600	0,04325	0,06436	74.85
1800	0,04635	0,06898	80,23
2000	0,04941	0,07353	85,51

Преобразование единиц теплопроводности:

тепловая единица (международная) / (фут-час, градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (ft h ° F], британская тепловая единица (международная) / (дюйм-час, градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (в h ° F]) , британская тепловая единица (международная) * дюйм / (квадратный фут * час * градус Фаренгейта) [(британские тепловые единицы (IT) дюйм) / (фут² час ° F)], килокалория / (метр час градус Цельсия) [ккал / (mh ° C)], джоуль / (сантиметр второй градус кельвина) [Дж / (см · с · K)], ватт / (метр градус кельвина) [Вт / (м ° C)],

• 1 британских тепловых единиц (IT) / (фут ч ° F) = 1/12 Btu (IT) / (в ч ° F) = 0. 08333 британских тепловых единиц (IT) / (в ч ° F) = 12 Btu (IT) в / (фут ² ч ° F) = 1,488 ккал / (мч ° C) = 0,01731 Дж / (см · с · K) = 1,731 Вт / (м · К)
• 1 британская тепловая единица (IT) / (в час · ° F) = 12 британских тепловых единиц (IT) / (фут · час · ° F) = 144 британских тепловых единицы (IT) · дюйм / (фут ² час · ° F) = 17,858 ккал / (м · ч ° C) = 0,20769 Дж / (см · с · K) = 20,769 Вт / (м · K)
• 1 (британских тепловых единиц (IT) дюйм) / (фут² час ° F) = 0,08333 британских тепловых единиц (IT) / ( фут ч ° F) = 0,00694 британских тепловых единиц (IT) / (в час ° F) = 0,12401 ккал / (мч ° C) = 0,001442 Дж / (см · с · K) = 0,1442 Вт / (м · K)
• 1 Дж / ( см · с · K) = 100 Вт / (м · K) = 57,789 БТЕ (IT) / (фут · ч · ° F) = 4.8149 БТЕ (IT) / (в час ° F) = 693,35 (БТЕ (IT) дюйм) / (фут² час ° F) = 85,984 ккал / (мч ° C)
• 1 ккал / (мч ° C) = 0,6720 БТЕ (IT) / (фут · ч ° F) = 0,05600 Btu (IT) / (в час · ° F) = 8,0636 (Btu (IT) дюйм) / (фут ² час · ° F) = 0,01163 Дж / (см · с · K ) = 1,163 Вт / (м · К)
• 1 Вт / (м · К) = 0,01 Дж / (см · с · К) = 0,5779 БТЕ (IT) / (фут · ч · ° F) = 0,04815 БТЕ (IT) / (дюйм · ч ° F) = 6,9335 (британских тепловых единиц (IT) дюйм) / (фут² ч ° F) = 0,85984 ккал / (мч ° C)

В начало

команда фиксации температуры / проводимости — документация LAMMPS

Описание

Используйте алгоритм Мюллера-Плате, описанный в этой статье, для обмена кинетической энергией между двумя частицами.

в разных областях окна моделирования каждые N шагов.Этот вызывает температурный градиент в системе. Как описано ниже, это позволяет рассчитать теплопроводность материала. Этот алгоритм иногда называют обратным неравновесным МД (обратным NEMD) подход к вычислению теплопроводности. Это потому, что обычный подход NEMD заключается в наложении температурного градиента на систему и измерить отклик как результирующий тепловой поток. в Метод Мюллера-Плате, тепловой поток накладывается, а температура градиент — это реакция системы.

Подробнее см. Команду compute heat / flux о том, как вычислить теплопроводность другим способом, с помощью Формализм Грина-Кубо.

Блок моделирования разделен на слоев Nbin в edim направление, где слой 1 находится в нижней части этого измерения и уровень Nbin находится на верхнем уровне. Каждые N шагов выполняется Nswap пар атомы выбираются следующим образом. Только атомы в фиксированной группе считаются. Выбираются самые горячие атомы Nswap в слое 1.

Точно так же самые холодные атомы Nswap в «среднем» слое (см. Ниже) выбраны. Два набора атомов Nswap объединены в пары, и их скорости обмениваются. Это эффективно меняет их кинетические энергии, если их массы одинаковы. Если массы разные, обмен скоростями относительно движения центра масс 2 атомов выполняется, чтобы сохранить кинетическую энергию. Через некоторое время, это вызывает температурный градиент в системе, который может быть измеряется с помощью таких команд, как следующие, которые записывают температурный профиль (при z = edim) в файл tmp.профиль:

 вычислить все ke / атом
переменная температура атома c_ke / 1.5
вычислить слои все фрагменты / ячейки атомов / 1d z ниже 0,05 единиц уменьшено
исправить 3 все ave / chunk 10 100 1000 слоев v_temp файл tmp.profile
 

Обратите внимание, что по умолчанию Nswap = 1, хотя это может быть изменено необязательный

swap ключевое слово. Устанавливая этот параметр соответствующим образом, в в сочетании со скоростью обмена N позволяет регулировать тепловой поток в широком диапазоне значений, а кинетическая энергия для обмена крупными кусками или более гладко.

«Средний» уровень для смены скорости определяется как Nbin /2 + 1 слой. Таким образом, если Nbin = 20, двумя уровнями обмена будут 1 и 11. Это должно привести к симметричному профилю температуры, поскольку два слои разделены одинаковым расстоянием в обоих направлениях в периодический смысл. Вот почему Nbin может быть только четным количество.

Как описано ниже, полная кинетическая энергия, передаваемая этими свопы вычисляются исправлением и могут быть выведены.Разделив это количество по времени и площадь поперечного сечения симулятора дает тепловой поток. Отношение теплового потока к наклону профиль температуры пропорционален теплопроводности жидкость в соответствующих единицах. См. Подробности в статье Muller-Plathe.

Примечание

Если ваша система периодическая в направлении теплового потока, тогда поток идет в 2 направлениях. Это означает эффективное тепло поток в одном направлении уменьшается в 2 раза.Вы увидите это в уравнениях теплопроводности (каппа) в системе Muller-Plathe бумага. LAMMPS просто подсчитывает кинетическую энергию, которая не учитывать, является ли ваша система периодической; вы должны использовать подходящее значение, чтобы получить каппу для вашей системы.

Примечание

Если после уравновешивания наблюдаемый градиент температуры не линейно, то вы, вероятно, слишком часто меняете энергию и не в режиме линейного отклика. В этом случае вы не можете точно определить теплопроводность и попытаться увеличить Любой параметр.

Перезапуск, fix_modify, вывод, запуск / остановка, минимизация информации

Информация об этом исправлении не записывается в двоичные файлы перезапуска. Ни один из параметров fix_modify относятся к этому исправлению.

Это исправление вычисляет глобальный скаляр, к которому могут обращаться различные команды вывода. Скаляр — это кумулятивный кинетическая энергия, передаваемая между дном и серединой окно моделирования (в направлении edim ) сохраняется как скаляр количество этим исправлением. Это количество обнуляется при определении исправления. и затем накапливается каждые N шагов. Единицы количество — энергия; подробности см. в команде units. Скалярное значение, вычисленное этим исправлением, является «интенсивным».

Ни один параметр этого исправления не может использоваться с ключевыми словами start / stop для команда запуска. Это исправление не запускается во время минимизации энергии.

Ограничения

Это исправление является частью пакета MISC. Он доступен, только если LAMMPS был построен с этим пакетом.См. Страницу документации пакета сборки для получения дополнительной информации.

Свопы сохраняют как импульс, так и кинетическую энергию, даже если массы замененные атомы не равны. Таким образом, вам не нужно термостатировать систему. Если вы все же используете термостат, возможно, вы захотите примените его только к размерам без замены (кроме vdim ).

LAMMPS не проверяет, но вы не должны использовать это исправление для замены кинетическая энергия атомов, которые находятся в связанных молекулах, например через исправить встряхнуть или зафиксировать жестко. Это потому что применение ограничений изменит количество переданный импульс. Однако у вас должна быть возможность использовать гибкий молекулы. См. Статью Чжана для обсуждения и результатов. этой идеи.

При моделировании с большими массивными частицами или молекулами в фоновом растворителе вы можете захотеть обмениваться только кинетической энергией между частицами растворителя.

По умолчанию

По умолчанию опция swap = 1.

---

(Muller-Plathe) Muller-Plathe, J. Chem Phys, 106, 6082 (1997).

(Zhang) Zhang, Lussetti, de Souza, Muller-Plathe, J Phys Chem B, 109, 15060-15067 (2005).

Расчеты теплопроводности — Большая химическая энциклопедия

Гомес, С.Дж., М. Мадрид и К.Х. Амон. Проверка кода параллельной молекулярной динамики посредством вычислений теплопроводности объемного кремния, в материалах Международного конгресса и выставки по машиностроению ASME 2003 г., IMECE 2003-42352. 2003 г. Вашингтон, округ Колумбия.Ли, Й.Х., Р. Бисвас, К.М. Сукулис, К.З. Ван, К. Чан, К. Хо, Молекулярно-динамическое моделирование теплопроводности в аморфном кремнии. Physical Review B, 1991. 43 (8) стр. 6573-6580. [Pg.400]

Рис. 18. Коэффициент теплопроводности, рассчитанный для миоглобина от T = 20 K до 320 K, показан в виде сплошной кривой на (a). Пунктирная кривая показывает теплопроводность, если в расчет не включается ангармоническая связь нормальных мод. (B) Температуропроводность, рассчитанная для миоглобина, нанесена на график от 20 К до 320 К с (сплошной) и без (штриховой) вкладом ангармонизма.

Кривые на Рисунке 19 сравнивают данные, опубликованные для (a) нитрида бора [37,40] (b) алюминия (c) алмаза- [37-39] (d) нитрида алюминия [37-42] (e) кристаллического кремнезема. Видно, что при 45 об.% Максимальная теплопроводность, достигаемая с алмазным порошком, составляет 1,5 Вт · м · К, в то время как кристаллический нитрид бора при 35 об. % Дает 2,0 Вт · м · К. Исследовалась теплопроводность клея с серебряным наполнителем. с помощью кремниевых тестовых чипов, прикрепленных к медным и молибденовым подложкам [43].Авторы подчеркивают важность фактора формы A, связанного с соотношением сторон частиц, для достижения наивысшего уровня теплопроводности. В другом исследовании сообщается об изменении эффективного теплового сопротивления между испытательным чипом и держателем чипа в зависимости от объемной доли серебра и толщины связующего слоя [44]. Предельное значение объемной теплопроводности составляет 2 Вт · м при 25 об.% Серебра. Однако эффективная теплопроводность, рассчитанная на основе измерений теплового сопротивления, составляет только одну пятую от общего значения, когда кремниевый чип прикреплен к медной подложке.[Pg.389]

Приведенные выше уравнения показывают, что значения и Ky находятся в пределах приблизительно 5% от объемной теплопроводности, если T / A fp> 7 (для Ky) и Lj> 4,5 (для K. Следовательно, указанные выше соотношения могут использоваться для определения теплопроводности, когда существуют общие руководящие принципы A fp для расчета теплопроводности, когда [Pg. 322]

Brigand et al. (1992) определили состав породы (электрофациальную минералогию и пористость) из каротажных диаграмм и использовали четырехкомпонентный ( песчаник, карбонат, сланец, поровая жидкость) уравнение среднего геометрического для расчета теплопроводности.[Pg.412]

Влияние неопределенностей в расчетных тепловых параметрах. Параметры, которые используются в основных расчетах размещения теплообменника, включают в себя размеры трубок коэффициентов теплопередачи, например диаметр трубки и толщину стенки, а также физические свойства, например теплопроводность, плотность, вязкость и удельную теплоемкость. Номинальные или средние значения этих параметров используются в основных расчетах площадки. На самом деле, эти номинальные значения содержат неопределенности. Например, корреляции теплопередачи, на основании которых вычисляются коэффициенты конвективной теплопередачи, имеют разброс данных вокруг средних значений.Поскольку теплопередающие трубы нельзя изготавливать, в том числе точных размеров, толщина стенок трубы варьируется в диапазоне от среднего значения. Кроме того, теплопроводность материала стенки трубы не может быть точно измерена, что ведет к неопределенности, связанной с расчетами конструкции и характеристик. [Pg.489]

Было обнаружено, что теплопроводность soHd-йода в диапазоне от 24,4 до 42,9 ° C остается практически постоянной и составляет 0,004581 Дж / (см-с-K) (33). Используя данные теплоемкости, стандартная энтропия йода soHd при 25 ° C была оценена как 116.81 Дж / (моль-K), а газообразного йода при 25 ° C — 62,25 Дж / (моль-K), что удовлетворительно сравнивается со значением 61,81, рассчитанным с помощью статистической механики (34,35). [Pg.359]

Скорость теплопередачи q через рубашку или зону теплопередачи трески M оценивается из средней логарифмической разности температур AT по = UAAT Общий коэффициент теплопередачи U зависит от теплопроводности металла, факторов загрязнения , а также коэффициенты теплоотдачи на обслуживающей и технологической сторонах. Коэффициент теплопередачи на стороне процесса зависит от конструкции смесительной системы (17) и может быть рассчитан из соотношений для турбин на рисунке 35a.[Pg.438]

Транспортные свойства. Вязкость, номинальная проводимость, скорость звука и их различные комбинации с другими свойствами называются свойствами переноса пара, которые важны в инженерных расчетах. Скорость звука (рис. 6) важна для явления удушья, когда поток пара больше не связан просто с разницей в давлении. Теплопроводность (рис. 7) важна для конструкции теплопередающего устройства (см. ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛООБМЕНА).Вязкость, то есть сопротивление потоку под давлением, показана на рисунке 8. Резкое снижение каждого из этих свойств происходит при переходе от жидкой фазы к газовой фазе, то есть от воды к водяному пару. Поверхностное натяжение между водой и паром показано на рисунке 9. [Pg.352]

Метод защищенной горячей пластины, ASTM D1518, используется для измерения скорости теплопередачи с течением времени от теплой металлической пластины. Ткань помещается на пластину постоянной температуры и накрывается второй металлической пластиной.После того, как температура второй пластины выровняется, коэффициент теплопередачи рассчитывается на основе разницы температур между двумя пластинами и энергии, необходимой для поддержания температуры нижней пластины. Единицы измерения коэффициента теплопередачи — Вт / м -К. Тепловое сопротивление обратно пропорционально теплопроводности (или коэффициенту пропускания). Тепловое сопротивление часто указывается как величина, определяемая как изоляция, необходимая для обеспечения комфорта отдыхающего человека при 21 ° C и движении воздуха 0.1 м / с. Тепловое сопротивление в м -К / Вт можно преобразовать в ток, умножив его на 0,1548 (121). [Pg.461]

Фактические температуры практического пламени ниже расчетных значений из-за потерь тепла на излучение, теплопроводность и диффузию. При высоких температурах диссоциация продуктов сгорания на такие частицы, как OH, O и H, снижает теоретическую температуру пламени (7). Повышение давления приводит к подавлению диссоциации продуктов и, таким образом, обычно повышает адиабатическую температуру пламени (4).[Pg.517]

Теория Дюклера Предыдущие выражения для конденсации основаны на классической теории Нуссельта. Общеизвестно и признано, что коэффициенты пленки для пара и органических паров, рассчитанные по теории Нуссельта, консервативно малы. Дуклер [Chem. Англ. Prog., 55, 62 (1959)] разработали уравнения для распределения скорости и температуры в тонких пленках на вертикальных стенках на основе выражений Дайсслера (NACA Tech. Notes 2129, 1950 2138, 1952 3145, 1959) для вихревой вязкости и теплопроводности. возле твердого края.Согласно теории Дуклера, необходимо знать три фиксированных фактора, чтобы установить значение среднего коэффициента пленки: конечное число Рейнольдса, число Прандтля конденсированной фазы и безразмерную группу, определяемую следующим образом … [Pg.566]

Наконец, следует ожидать, что коэффициент испарения очень стабильного соединения, такого как оксид алюминия, который имеет большую теплоту сублимации в результате разложения на элементы, будет низким. Поскольку тепло испарения должно отводиться с поверхности, в случае вещества с низкой теплопроводностью, такого как оксид, возникающее в результате охлаждение поверхности может привести к температурному градиенту внутри и непосредственно под поверхностью.Это снизит скорость испарения по сравнению с той, которая рассчитывается из кажущейся объемной температуры испаряющегося образца, наблюдаемой с помощью оптического пиромея, и, таким образом, приведет к очевидно низкому коэффициенту испарения свободной поверхности. Вероятно, это происходит при испарении оксида алюминия в вакууме. [Стр.15]

При температуре ниже -10 ° C тепло отводится слишком быстро, чтобы допустить это плавление, а поскольку их теплопроводность высока, лыжи с обнаженным металлом (алюминиевые или стальные кромки) работают медленнее при низких температурах, чем без .При таких низких температурах механизм трения такой же, как у металлических неровностей льда, которые прилипают к лыже и должны срезаться при скольжении. Значение jl (0,4) близко к вычисленному по модели сдвига в главе 25. Это большое значение коэффициента трения — достаточно … [Pg.254]

Рассчитано значительное повышение температуры AT. в объеме грунта на расстоянии до 3 от анода, где — радиус анода. Факторами являются теплопроводность почвы k, длина анода L, сопротивление заземления Rq и сила тока I.По этим параметрам можно рассчитать повышение температуры [10]. Для глубоких анодов она составляет … [Pg.252]

Рис. 8. Расчетная теплопроводность нейтронно-облученного композита МКЦ-1 PH.

Входные данные, необходимые для расчета, — это радиус, размер и внешняя температура, а также теплопроводность при двух температурах. Это выражение позволяет оценить тепловой поток в сферический резервуар для хранения сжиженного газа.[Pg.518]

Однонаправленный композит стекловолокно / эпоксидная смола имеет объемную долю волокна 60%. Используя данные ниже, рассчитайте плотность, модуль и теплопроводность композита в направлении волокон. [Pg.241]

Для стальной формы тех же размеров и толщины быстрый расчет (A = 11 Вт / м K, Cp = 480 Дж / кг K и p = 7850 кг / м) показывает, что стальная форма нагревается в три раза дольше. Однако на практике стальные формы составляют менее трети толщины алюминия.Поэтому, хотя алюминий имеет лучшую теплопроводность, стальные формы имеют тенденцию нагреваться быстрее, поскольку они тоньше. [Pg.321]

Поскольку прямой расчет теплопроводности представляет собой сложность 1], экспериментальные измерения композитов с нанотрубками, выровненными в матрице, могли бы стать первым шагом в решении вопроса теплопроводности углеродных нанотрубок. Были получены высокие осевые теплопроводности для углеродных волокон CCVD, подвергнутых высокотемпературной обработке, но они не достигли теплопроводности в плоскости графита (см.[3], рис. 5.11, с. 115). Мы ожидаем, что радиальная теплопроводность в MWNT будет очень низкой, возможно, даже ниже, чем теплопроводность графита по оси c. [Стр.147]

Проводимость имеет место на границе твердого тела, жидкости или пара за счет столкновений молекул без передачи массы. Процесс теплопроводности аналогичен процессу электропроводности, и применяются аналогичные концепции и методы расчета. Теплопроводность вещества — это физическое свойство, и это его способность проводить тепло.Теплопроводность зависит как от температуры, так и от свойств материала. Систему часто считают однородной, а теплопроводность — постоянной. Теплопроводность, A, Вт · м, определяется по закону Фурье. [Стр.103]

Часть 3 номографа (рисунок I0-43C) может использоваться несколькими способами. Например, каким будет сопротивление засорению R (по прошествии произвольно выбранного времени t, или он может рассчитать толщину отложений загрязнения после произвольно выбранного времени t, при условии, что теплопроводность осажденного материала известна.Он может рассчитать теплопроводность отложений, если известна или оценена толщина. [Стр.85]

---

Преобразование теплопроводности — БЕСПЛАТНЫЙ преобразователь единиц

910 06

От: Кому: ватт / метр / K [Вт / (м * K)] ватт / сантиметр / ° C [Вт / (см * ° C)] киловатт / метр / K [кВт / (м * K)] калория (IT) / секунда / сантиметр / ° Cкалория (th) / секунда / сантиметр / ° C килокалория (IT) / час / метр / ° C килокалория (th) / час / метр / ° CBtu (IT) дюйм / секунду / квадратный фут / ° FBtu (th) дюйм / секунда / квадратный фут / ° FBtu (IT) фут / час / квадратный фут / ° FBtu (th) фут / час / квадратный фут / ° FBtu (IT) ) дюйм / час / квадратный фут / ° FBtu (th) дюйм / час / квадратный фут / ° F ватт / метр / K [Вт / (м * K)] ватт / сантиметр / ° C [Вт / (см * ° C)] киловатт / метр / K [кВт / (м * K)] калория (IT) / секунда / сантиметр / ° Cкалория (th) / секунда / сантиметр / ° C килокалория (IT) / час / метр / ° C килокалория ( th) / час / метр / ° CBtu (IT) дюйм / секунду / квадратный фут / ° FBtu (th) дюйм / секунда / квадратный фут / ° FBtu (IT) фут / час / квадратный фут / ° FBtu (th) фут / час / квадратный фут / ° FBtu (IT) дюйм / час / квадратный фут / ° FBtu (th) дюйм / час / квадратный фут / ° F Результат:
Как использовать преобразователь теплопроводности Выберите единицу измерения для преобразования из в списке входных единиц.Выберите единицу измерения для преобразования в в списке единиц вывода. Введите значение преобразования из в поле ввода слева. Результат преобразования сразу появится в поле вывода. Закладка Конвертер теплопроводности — он, вероятно, понадобится вам в будущем.
	Загрузить конвертер единиц теплопроводности наша мощная программная утилита, которая поможет вам легко преобразовать более 2100 различных единиц измерения в более чем 70 категорий.Откройте для себя универсального помощника для всех ваших потребностей в преобразовании единиц измерения — скачайте бесплатную демо-версию прямо сейчас! Сделайте 78 764 преобразования с помощью простого в использовании, точного и мощного калькулятора единиц измерения
	Мгновенно добавьте бесплатный виджет «Конвертер теплопроводности» на свой веб-сайт Это займет меньше минуты, все просто, как вырезать и наклеить.Конвертер органично впишется в ваш веб-сайт, так как его можно полностью изменить. Щелкните здесь, чтобы просмотреть пошаговое руководство по размещению этого конвертера единиц на своем веб-сайте.
Ищете интерактивную таблицу преобразования теплопроводности ? Посетите наш форум, чтобы обсудить проблемы преобразования и попросить о бесплатной помощи! Попробуйте мгновенный поиск категорий и единиц , он дает результаты по мере ввода!

теплопроводность — калькулятор.org

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность определяется как свойство материала, которое указывает на его способность проводить тепло через свое тело в условиях устойчивого состояния. Теплопроводность зависит от многих свойств материала, его структуры и температуры. Передача тепла в материале происходит за счет теплопроводности; в этом процессе материалы не движутся как единое целое, а энергия течет через тело материала посредством передачи молекулярной кинетической энергии.Теплопроводность можно определить как количество тепла, которое передается через единицу толщины в направлении, перпендикулярном поверхности единицы площади за единицу времени и на единицу разницы температур. Кристаллические вещества, которые являются чистыми по природе, демонстрируют различную теплопроводность вдоль разных осей из-за изменения фононного взаимодействия по любой данной оси.

Карманы, заполненные газом, являются хорошими изоляторами и не проводят тепло при нормальных условиях. Натуральные или биологические изоляторы, такие как мех, перья, также действуют таким же образом и предотвращают теплопроводность кожи.

Легкие газы имеют более высокую теплопроводность, чем более тяжелые газы, такие как ксенон. Аргон — это плотный газ, который иногда используют вместо вакуума для заполнения пустоты в изолирующей колбе.

Изоляция и связанные с ней области широко используют материалы, выбранные из-за их низкой теплопроводности. С другой стороны, системы охлаждения, например, внутри компьютеров, требуют материалов с высокой теплопроводностью, чтобы отводить тепло от таких компонентов, как ЦП (центральный процессор).

Измерение теплопроводности

Существует два метода измерения теплопроводности, а именно стационарный метод и нестационарный метод.

Стационарный метод

Метод разделенных стержней — наиболее распространенный способ измерения теплопроводности. Эти устройства можно настроить в соответствии с требованиями; настройка может быть выполнена в зависимости от необходимых температур и давлений, а также могут быть приняты во внимание размеры образцов. Образец, для которого должна быть рассчитана проводимость, помещают между двумя образцами с известной проводимостью; обычно используются латунные пластины.Образец помещается наверху вертикальной установки, а латунные стержни с известной проводимостью держатся внизу. Чтобы остановить любую конвекцию в образце, тепло подается сверху и перемещается вниз. Примерно через 10 минут измерения проводятся после того, как весь образец становится одинаково горячим.

Переходный метод

Неустойчивый метод не требует ожидания достижения устойчивого температурного режима и позволяет исследовать проводимость как функцию времени.Основное преимущество этого метода в том, что измерения можно проводить относительно быстро. Переходные методы обычно выполняются с помощью игольчатых зондов. Основным недостатком этого метода измерения теплопроводности является то, что математический анализ намного сложнее, поскольку он включает непостоянную температуру.

Добавьте эту страницу в закладки в своем браузере, используя Ctrl и d или используя одну из следующих служб: (открывается в новом окне)

Калькулятор преобразования теплопроводности

Cleave Books Калькулятор преобразования для единиц ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Тип по размеру.. . выберите единицы. . . Вт / м ° К Вт / дюйм. ° F Вт / фут ° F Британские тепловые единицы дюйм / фут² час ° F BTU / дюйм. час ° F БТЕ / фут. сек. ° F БТЕ / фут. час ° F Вт / см ° K Вт / м ° K джоулей / см сек. ° K калорий / см сек. ° K килокалорий / см мин. ° K килокалорий / м час ° K , затем нажмите Остальное Значения показаны в.. . 3 4 5 6 7 8 9 значащие цифры . ° F Вт / фут Вт / дюйм ° F Вт / см ° K Вт / фут Вт / м ° K БТЕ дюйм./ фут² час ° F джоулей / см сек. ° K БТЕ / дюйм час ° F кал / см сек. ° K БТЕ / фут-сек. ° F ккал / см мин. ° K БТЕ / фут-час ° F ккал / м час ° K ° K можно заменить на ° C во всем вышеперечисленном, поскольку эти ступени одинакового размера. дюймов. — это аббревиатура для дюймов (ов), а футов для футов (или футов). ккал — килокалории. Значения британских тепловых единиц () и калорий ( калорий) указаны в Международной таблице. Очень большие и очень маленькие числа отображаются в электронном формате без интервала. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт