Калькулятор теплопроводность стен: SmartCalc. Расчет утепления и точки росы для строящих свой дом. СНИП.

TermoCalc | Теплотехнический онлайн-калькулятор «Термокальк»

Внутренняя температура помещения :

°С

Максимальная влажность помещения :

%

Влажностный режим помещения :

Условия эксплуатации конструкций :

Градусо-сутки отопительного периода :

ГСОП

Плоскость максимального увлажнения в конструкции:

Соответствие фактического теплосопротивления данной стеновой конструкции нормативным требованиям:

В соответствии с ГОСТ Р 54851-2011:

Применён коэффициент теплотехнической однородности типа выбранной стеновой конструкции

Применён коэффициент теплотехнической однородности особенностей здания

Коэффициент продуваемой минеральной ваты

Применён региональный коэффициент

Понижающий коэффициент при превышении удельного расхода отопления стен

ТРЕБУЕМОЕ теплосопротивление стеновой конструкции:

(м·°С)/Вт

Приведённое теплосопротивление конструкции:

(м·°С)/Вт

Соответствие данной стеновой конструкции нормативу по санитарно-гигиеническому требованию:

Температура помещения:

°С

Температура внутренней поверхности стены:

°С

Требуемая разница между температур. не более:

°С

Температура росы (справочно):

°С

Соответствие нормативу по защите данной стеновой конструкции от переувлажнения:

Сопротивление паропроницанию от внутренней поверхности до плоскости максимального увлажнения:

(м·ч·Па)/мг

Требуемое сопротивление паропроницанию (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период):

(м·ч·Па)/мг

Требуемого сопротивления паропроницанию, (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха):

(м·ч·Па)/мг

Теплотехнический расчёт

Результат

№ п/п Наименование расчётных параметров Обозначения Ед. измер. Величина
1 Расчётная температура внутреннего воздуха °С  
2 Продолжительность отопительного периода Zот.пер сут  
3 Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tот.пер °С  
4 Градусо/сутки отопительного периода ГСОП °С · сут  
№ п/п Наименование расчётных параметров Обозначения Ед. измер. Величина
1 Коэффициент a a  
2 Коэффициент b b  
3 Требуемое сопротивление теплопередаче Rтр м2 · °С/Вт  
№ п/п Наименование расчётных параметров Обозначения Ед. измер. Величина
1 Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности

α

в
Вт/(м2 · С) 8.7
2 Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности

α

н
Вт/(м2 · С)  

Слои ограждающей конструкции

№ п/п Наименование материала ширина слоя, мм Коэф. теплопроводимости, Вт/(м2 · С) Коэф. паропроницаеомсти, мг/(м·ч·Па)
Теплотехнический расчет (пример, программа, калькулятор онлайн). Теплотехнический расчет

В современных условиях человек все чаще задумывается о рациональном использовании ресурсов. Электричество, вода, материалы. К экономии всего этого в мире пришли уже достаточно давно и всем понятно как это сделать. Но основную сумму в счетах на оплату составляет отопление, и не каждому понятно, как снизить расход по этому пункту.

Что такое теплотехнический расчет?

Теплотехнический расчет выполняют для того, чтобы подобрать толщину и материал ограждающих конструкций и привести здание в соответствие нормам тепловой защиты. Основным нормативным документом, регламентирующим способность конструкции сопротивляться теплопередаче, является СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Основным показателем ограждающей поверхности с точки зрения теплозащиты стало приведенное сопротивление теплопередаче. Это величина, учитывающая теплозащитные характеристики всех слоев конструкции, учитывая мостики холода.

Подробный и грамотный теплотехнический расчет — достаточно трудоемок. При возведении частных домов, собственники стараются учесть прочностные характеристики материалов, часто забывая о сохранении тепла. Это может привести к довольно плачевным последствиям.

Зачем выполняется расчет?

Перед началом строительства заказчик может выбрать, будет он учитывать теплотехнические характеристики или обеспечит только прочность и устойчивость конструкций.

Расходы на утепление совершенно точно увеличат смету на возведение здания, но снизят затраты на дальнейшую эксплуатацию. Индивидуальные дома строят на десятки лет, возможно, они будут служить и следующим поколениям. За это время затраты на эффективный утеплитель окупятся несколько раз.

Что получает владелец при правильном выполнении расчетов:

  • Экономия на отоплении помещений. Тепловые потери здания снижаются, соответственно, уменьшится количество секций радиатора при классической системе отопления и мощность системы теплых полов. В зависимости от способа нагрева, затраты владельца на электричество, газ или горячую воду становятся меньше;
  • Экономия на ремонте. При правильном утеплении в помещении создается комфортный микроклимат, на стенах не образуется конденсат, и не появляются опасные для человека микроорганизмы. Наличие на поверхности грибка или плесени требует проведения ремонта, причем простой косметический не принесет никаких результатов и проблема возникнет вновь;
  • Безопасность для жильцов. Здесь, также как и в предыдущем пункте, речь идет о сырости, плесени и грибке, которые могут вызывать различные болезни у постоянно пребывающих в помещении людей;
  • Бережное отношение к окружающей среде. На планете дефицит ресурсов, поэтому уменьшение потребления электроэнергии или голубого топлива благоприятно влияет на экологическую обстановку.

Нормативные документы для выполнения расчета

Приведенное сопротивление и его соответствие нормируемому значению – главная цель расчета. Но для его выполнения потребуется узнать теплопроводности материалов стены, кровли или перекрытия. Теплопроводность – величина, характеризующая способность изделия проводить через себя тепло. Чем она ниже, тем лучше.

Во время проведения расчета теплотехники опираются на следующие документы:

  • СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Документ переиздан на основе СНиП 23-02-2003. Основной норматив для расчета [1];
  • СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Новое издание СНиП 23-01-99*. Данный документ позволяет определить климатические условия населенного пункта, в котором расположен объект [2];
  • СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» более подробно, чем первый документ в списке, раскрывает тему [3];
  • ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года) «Здания жилые и общественные» [4];
  • Пособие для студентов строительных ВУЗов Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие» [5].

* — дальше в тексте я буду ссылаться на нормативные документы и чтобы полностью не прописывать их название я укажу только номер, например [1].

Теплотехнический расчет не сложен. Его может выполнить человек без специального образования по шаблону. Главное очень внимательно подойти к вопросу.

Пример расчета трехслойной стены без воздушной прослойки

Давайте подробно рассмотрим пример теплотехнического расчета. Для начала необходимо определиться с исходными данными. Материалы для строительства стен Вы, как правило, выбираете сами. Мы же будем рассчитывать толщину утепляющего слоя исходя из материалов стены.

Исходные данные

Данные индивидуальные для каждого объекта строительства и зависят от места расположения объекта.

1. Климат и микроклимат
  1. Район строительства: г. Вологда.
  2. Назначение объекта: жилое.
  3. Относительная влажность воздуха для помещения с нормальным влажностным режимом составляет 55% ([1] п.4.3. табл.1).
  4. Температура внутри жилых помещений tint задается нормативными документами ([4] табл.1) и равна 20 градусов Цельсия».

text — расчетная температура воздуха снаружи. Она устанавливается по температуре самых холодных пяти дней в году. Значение можно найти в [2], таблице 1, столбец 5. Для заданной местности значение составляет -32ᵒС.

zht = 231 сутки – количество дней периода, когда необходимо дополнительное отопление помещения, то есть среднесуточная температура снаружи составляет меньше 8ᵒС. Значение ищут в той же таблице, что и предыдущее, но в столбце 11.

tht = -4,1ᵒС – средняя температура воздуха снаружи во время периода отопления. Значение указано в столбце 12.

2. Материалы стены
Материал стены

В расчет следует принимать все слои (даже слой штукатурки, если он есть). Это позволит наиболее точно рассчитать конструкцию.

В данном варианте рассмотрим стену, состоящую из следующих материалов:

  1. слой штукатурки, 2 сантиметра;
  2. внутренняя верста из кирпича керамического рядового полнотелого толщиной 38 сантиметров;
  3. слой минераловатного утеплителя Roсkwool, толщина которого подбирается расчетом;
  4. наружная верста из лицевого керамического кирпича, толщиной 12 сантиметров.
3. Теплопроводность принятых материалов

Все свойства материалов должны быть представлены в паспорте от производителя. Многие компании представляют полную информацию о продукции на своих сайтах. Характеристики выбранных материалов для удобства сводятся в таблицу.

№ п/пМатериалТолщина слоя, δ, ммТеплопроводность, λ, Вт/(м*ᵒС)Плотность, ρ, кг/м3
1Сложный штукатурный раствор200,871700
2Кладка из кирпича рядового керамического полнотелого3800,481600
3Минераловатные плиты 

 

Roсkwool

Неизвестно0,03890
4Кладка из кирпича лицевого керамического полнотелого1200,481600

Расчет толщины утеплителя для стены

1. Условие энергосбережения

Расчет значения градусо-суток отопительного периода (ГСОП) производится по формуле:

Dd = (tint — tht) zht.

Все буквенные обозначения, представленные в формуле, расшифрованы в исходных данных.

Dd = (20-(-4,1)) *231=5567,1 ᵒС*сут.

Нормативное сопротивление теплопередаче находим по формуле:

Rreq=a*Dd+b.

Коэффициенты а и b принимаются по таблице 4, столбец 3 [4].

Для исходных данных а=0,00045, b=1,9.

Rreq = 0,00045*5567,1+1,9=3,348 м2*ᵒС/Вт.

2. Расчет нормы тепловой защиты исходя из условий санитарии

Данный показатель не рассчитывается для жилых зданий и приводится в качестве примера. Расчет проводят при избытке явного тепла, превышающем 23 Вт/м3, или эксплуатации здания весной и осенью. Также вычисления необходимы при расчетной температуре менее 12ᵒС внутри помещения. Используют формулу 3 [1]:

Коэффициент n принимается по таблице 6 СП «Тепловая защита зданий», αint по таблице 7, Δtn по пятой таблице.

Rreq = 1*(20+31)4*8,7 = 1,47 м2*ᵒС/Вт.

Из двух полученных в первом и втором пункте значений выбирается наибольшее, и дальнейший расчет ведется по нему. В данном случае Rreq = 3,348 м2*ᵒС/Вт.

3. Определение толщины утеплителя

Сопротивление теплопередаче для каждого слоя получают по формуле:

Ri = δi/λi,

где δ – толщина слоя, λ – его теплопроводность.

а) штукатурка R шт = 0,02/0,87 = 0,023 м2*ᵒС/Вт;
б) кирпич рядовой R ряд.кирп. = 0,38/0,48 = 0,79 м2*ᵒС/Вт;
в) кирпич лицевой Rут = 0,12/0,48 = 0,25 м2*ᵒС/Вт.

Минимальное сопротивление теплопередаче всей конструкции определяется по формуле ([5], формула 5.6):

Формула расчета минимального сопротивления теплопередачи

Rint = 1/αint = 1/8,7 = 0,115 м2*ᵒС/Вт;
Rext = 1/αext = 1/23 = 0,043 м2*ᵒС/Вт;
∑Ri = 0,023+0,79+0,25 = 1,063 м2*ᵒС/Вт, то есть сумма чисел, полученных в пункте 3;

Rтро = Rreq.

R_тр^ут= 3,348 – (0,115+0,043+1,063) = 2,127 м2*ᵒС/Вт.

Толщина утеплителя определяется по формуле ([5] формула 5.7):

Формула определения толщины утеплителя

δ_тр^ут= 0,038*2,127 = 0,081 м.

Найденная величина является минимальной. Слой утеплителя принимают не меньше этого значения. В данном расчете принимаем окончательно толщину минераловатного утеплителя 10 сантиметров, для того, чтобы не пришлось резать купленный материал.

Для расчетов тепловых потерь здания, которые выполняются для проектирования отопительных систем, необходимо найти фактическое значение сопротивления теплопередаче с найденной толщиной утеплителя.

Rо = Rint+Rext+∑Ri = 1/8,7 + 1/23 + 0,023 + 0,79 + 0,1/0,038 + 0,25 = 3,85 м2*ᵒС/Вт > 3,348 м2*ᵒС/Вт.

Условие выполнено.

Влияние воздушного зазора на теплозащитные характеристики

При устройстве стены, защищенной плитным утеплителем возможно устройство вентилируемой прослойки. Она позволяет отводить конденсат от материала и предотвращать его намокание. Минимальная толщина зазора 1 сантиметр. Это пространство не замкнуто и имеет непосредственное сообщение с наружным воздухом.

При наличии воздушно-вентилируемой прослойки в расчете учитываются только те слои, которые находятся до нее со стороны теплого воздуха. Например, пирог стены состоит из штукатурки, внутренней кладки, утеплителя, воздушной прослойки и наружной кладки. В расчет принимаются только штукатурка, внутренняя кладка и утеплитель. Наружный слой кладки идет после вентзазора, поэтому не учитывается. В данном случае наружная кладка выполняет лишь эстетическую функцию и защищает утеплитель от внешних воздействий.

Важно: при рассмотрении конструкций, где воздушное пространство замкнуто, оно учитывается в расчете. Например, в случае оконных заполнений. Воздух между стеклами играет роль эффективного утеплителя.

Программа «Теремок»

Программа для теплотехнического расчета Теремок

Для выполнения расчета с помощью персонального компьютера специалисты часто используют программу для теплотехнического расчета «Теремок». Она существует в онлайн-варианте и как приложение для оперативных систем.

Программа производит вычисления на основе всех необходимых нормативных документов. Работа с приложением предельно проста. Оно позволяет выполнять работу в двух режимах:

  • расчет необходимого слоя утеплителя;
  • проверка уже продуманной конструкции.

В базе данных имеются все необходимые характеристики для населенных пунктов нашей страны, достаточно лишь выбрать нужный. Также необходимо выбрать тип конструкции: наружная стена, мансардная кровля, перекрытие над холодным подвалом или чердачное.

Конструкция стены в программе Теремок

При нажатии кнопки продолжения работы появляется новое окно, позволяющее «собрать» конструкцию. Многие материалы имеются в памяти программы. Они подразделены на три группы для удобства поиска: конструкционные, теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструкционные. Нужно задать лишь толщину слоя, теплопроводность программа укажет сама.

При отсутствии необходимых материалов их можно добавить самостоятельно, зная теплопроводность.

Тип расчета

Перед тем как производить вычисления, необходимо выбрать тип расчета над табличкой с конструкцией стены. В зависимости от этого программа выдаст либо толщину утеплителя, либо сообщит о соответствии ограждающей конструкции нормам. После завершения вычислений, можно сформировать отчет в текстовом формате.

«Теремок» очень удобен для пользования и с ним способен разобраться даже человек без технического образования. Специалистам же он значительно сокращает время на вычисления и оформление отчета в электронном виде.

Главным достоинством программы является тот факт, что она способна вычислить толщину утепления не только наружной стены, но и любой конструкции. Каждый из расчетов имеет свои особенности, и непрофессионалу довольно сложно разобраться во всех. Для строительства частного дома достаточно освоить данное приложение, и не придется вникать во все сложности. Расчет и проверка всех ограждающих поверхностей займет не более 10 минут.

Теплотехнический расчет онлайн (обзор калькулятора)

Теплотехнический расчет онлайн

Теплотехнический расчет можно сделать в Интернете онлайн. Неплохим, как на мое усмотрение являться сервис: rascheta.net. Давайте вкратце рассмотрим, как с ним работать.

Перейдя на сайт онлайн калькулятора, первым делом нужно выбрать нормативы по которым будет производится расчет. Я выбираю свод правил от 2012 года, так как это более новый документ.

Теплотехнический расчет онлайн обзор калькулятора

Дальше нужно указать регион в котором будет строятся объект. Если нет Вашего города выбирайте ближайший большой город. После этого указываем тип зданий и помещений. Скорей всего Вы будете рассчитывать жилое здание, но можно выбрать общественные, административные, производственные и другие. И последнее, что нужно выбрать — вид ограждающей конструкции (стены, перекрытия, покрытия).

Расчетную среднюю температуру, относительную влажность и коэффициент теплотехнической однородности оставляем такими же, если не знаете как их изменять.

Опции расчета

В опциях расчета устанавливаем все две галочки, кроме первой.

Теплотехнический расчет пример

В таблице указываем пирог стены начиная снаружи — выбираем материал и его толщину. На этом собственно весь расчет и закончен. Под таблицей будет результат расчета. Если какое-то из условий не выполняется меняем толщину материала или же сам материал, пока данные не будут соответствовать нормативным документам.

Если Вы желаете посмотреть алгоритм расчета, то нажимаем на кнопку «Отчет» внизу страницы сайта.

Расчет толщины стены по теплопроводности из разных материалов

Расчет теплопроводности стеныЧтобы определить, какой толщины возводить стену при постройке дома, нужно научиться рассчитать теплопроводность стен. Этот показатель зависит от используемых строительных материалов, климатических условий.

Нормы толщины стен в южных и северных регионах будут различаться. Если не сделать расчет до начала строительства, то может оказаться так, что в доме зимой будет холодно и сыро, а летом слишком влажно.

Чтобы этого избежать, нужно высчитать коэффициент сопротивления теплопередачи материала для постройки стен и утеплителя.

Для чего нужен расчет

Расчет теплопроводности стеныТолщина стен в южных и северных широтах должна отличаться

Чтобы сэкономить на отоплении и способствовать созданию здорового микроклимата в помещении, нужно правильно рассчитать толщину стен и утеплительных материалов, которые будем использовать при строительстве. По закону физики, когда на улице холодно, а в помещении тепло, то через стену и кровлю тепловая энергия выходит наружу.

Если неправильно рассчитать толщину стен, сделать их слишком тонкими и не утеплить, это приведет к негативным последствиям:

  • зимой стены будут промерзать;
  • на обогрев помещения будут затрачиваться значительные средства;
  • сместиться точка росы, что приведет к образованию конденсата и влажности в помещении, заведется плесень;
  • летом в доме будет так же жарко, как и под палящим солнцем.

Чтобы избежать этих неприятностей, нужно перед началом строительства просчитать показатели теплопроводности материала и определиться, какой толщины возводить стену, и каким теплосберегающим материалом ее утеплять.

От чего зависит теплопроводность

Расчет теплопроводности стеныПроводимость тепла во многом зависит от материала стен

Проводимость тепла рассчитывают исходя из количества тепловой энергии, проходящей через материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при разнице температур внутри и снаружи в один градус. Испытания проводят в течение 1 часа.

Проводимость тепловой энергии зависит от:

  • физических свойств и состава вещества;
  • химического состава;
  • условий эксплуатации.

Теплосберегающими считаются материалы с показателем менее 17 ВТ/ (м·°С).

Выполняем расчеты

Расчет теплопроводности стеныСопротивление передаче тепла должно быть больше минимума, указанного в нормативах

Расчет толщины стен по теплопроводности является важным фактором в строительстве. При проектировании зданий архитектор рассчитывает толщину стен, но это стоит дополнительных денег. Чтобы сэкономить, можно разобраться, как рассчитать нужные показатели самостоятельно.

Скорость передачи тепла материалом зависит от компонентов, входящих в его состав. Сопротивление передачи тепла должно быть больше минимального значения, указанного в нормативном документе «Тепловая изоляция зданий».

Расчет теплопроводности стеныРассмотрим, как рассчитать толщину стены в зависимости от применяемых в строительстве материалов.

Формула расчета:

R=δ/ λ (м2·°С/Вт), где:

δ это толщина материала, используемого для строительства стены;

λ показатель удельной теплопроводности, рассчитывается в (м2·°С/Вт).

Когда приобретаете стройматериалы, в паспорте на них обязательно должен быть указан коэффициент теплопроводности.

Значения параметров для жилых домов указаны в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003.

Допустимые значения в зависимости от региона

Минимально допустимое значение проводимости тепла для различных регионов указано в таблице:

Показатель теплопроводностиРегион
12 м2•°С/ВтКрым
22,1 м2•°С/ВтСочи
32,75 м2•°С/ВтРостов—на—Дону
43,14 м2•°С/ВтМосква
53,18 м2•°С/ВтСанкт—Петербург

У каждого материала есть свой показатель проводимости тепла. Чем он выше, тем больше тепла пропускает через себя этот материал.

Показатели теплопередачи для различных материалов

Величины проводимости тепла материалами и их плотность указаны в таблице:

МатериалВеличина теплопроводностиПлотность
Бетонные1,28—1,512300—2400
Древесина дуба0,23—0,1700
Хвойная древесина0,10—0,18500
Железобетонные плиты1,692500
Кирпич с пустотами керамический0,41—0,351200—1600

Теплопроводность строительных материалов зависит от их плотности и влажности. Одни и те же материалы, изготовленные разными производителями, могут отличаться по свойствам, поэтому коэффициент нужно смотреть в инструкции к ним.

Расчет многослойной конструкции

Расчет теплопроводности стеныПри расчете многослойной конструкции суммируйте показатели теплосопротивляемости всех материалов

Если стену будем строить из различных материалов, допустим, кирпич, минеральная вата, штукатурка, рассчитывать величины следует для каждого отдельного материала. Зачем полученные числа суммировать.

Расчет теплопроводности стеныВ этом случае стоит работать по формуле:

Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra, где:

R1-Rn- термическое сопротивление слоев разных материалов;

Ra.l– термосопротивление закрытой воздушной прослойки. Величины можно узнать в таблице 7 п. 9 в СП 23-101-2004. Прослойка воздуха не всегда предусмотрена при постройке стен. Подробнее о расчетах смотрите в этом видео:

На основании этих подсчетов можно сделать вывод о том, можно ли применять выбранные стройматериалы, и какой они должны быть толщины.

Последовательность действий

Первым делом, нужно выбрать строительные материалы, которые будете использовать для постройки дома. После этого рассчитываем термическое сопротивление стены по описанной выше схеме. Полученные величины следует сравнивать с данными таблиц. Если они совпадают или оказываются выше, хорошо. Расчет теплопроводности стены

Если величина ниже, чем в таблице, тогда нужно увеличить толщину  утеплителя или стены, и снова выполнить подсчет. Если в конструкции присутствует воздушная прослойка, которая вентилируется наружным воздухом, тогда в учет не следует брать слои, находящиеся между воздушной камерой и улицей.

Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе

Расчет теплопроводности стеныЧтобы получить нужные величины, стоит ввести в онлайн калькулятор регион, в котором будет эксплуатироваться постройка, выбранный материал и предполагаемую толщину стен.

В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне:

  • t воздуха;
  • средняя температура в отопительный сезон;
  • длительность отопительного сезона;
  • влажность воздуха.
Расчет теплопроводности стеныТемпература и влажность внутри помещения — одинаковы для каждого региона

Сведения, одинаковые для всех регионов:

  • температура и влажность воздуха внутри помещения;
  • коэффициенты теплоотдачи внутренних, наружных поверхностей;
  • перепад температур.

Чтобы дом был теплым, и в нем сохранялся здоровый микроклимат, при выполнении строительных работ нужно обязательно выполнять расчет теплопроводности материалов стены. Это несложно сделать самостоятельно или воспользовавшись онлайн калькулятором в интернете. Подробнее о том, как пользоваться калькулятором, смотрите в этом видео:

Для гарантировано точного определения толщины стен можно обратиться в строительную компанию. Ее специалисты выполнят все необходимые расчеты согласно требованиям нормативных документов.

теплопроводность — calculator.org

Что такое теплопроводность?

heat pipe on computer circuit board

Теплопроводность определяется как свойство материала, которое указывает на его способность проводить тепло через свое тело в стационарном состоянии. Теплопроводность зависит от многих свойств материала, его структуры и температуры. Передача тепла внутри материала происходит посредством проводимости; в этом процессе материалы движутся не как единое целое, а энергия проходит через тело материала за счет передачи молекулярной кинетической энергии.Теплопроводность может быть определена как количество тепла, которое передается через единичную толщину в направлении, нормальном к поверхности единичной площади, за единицу времени и за единицу разности температур. Кристаллические вещества, которые являются чистыми по природе, демонстрируют различную теплопроводность вдоль разных осей из-за изменения фононной связи в любой данной оси.

Газонаполненные карманы являются хорошими изоляторами и не проводят тепло при нормальных условиях. Натуральные или биологические изоляторы, такие как мех, перья, также функционируют так же и предотвращают теплопроводность кожи.

Легкие газы, похоже, имеют более высокую теплопроводность, чем более тяжелые газы, такие как ксенон. Аргон — это плотный газ, который иногда используется вместо вакуума, чтобы заполнить пустоту в изолирующей колбе.

Изоляция и смежные области широко используют материалы, выбранные из-за их низкой теплопроводности. С другой стороны, системы охлаждения, такие как находящиеся внутри компьютеров, требуют материалов с высокой теплопроводностью для отвода тепла 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 является наиболее распространенным способом измерения теплопроводности. Эти устройства могут быть настроены на основе требований; Настройка может быть выполнена в зависимости от требуемой температуры и давления, а также от размеров образца. Образец, для которого должна быть рассчитана проводимость, помещается между двумя образцами с известной проводимостью; обычно используются медные пластины.Образец помещается вверху вертикальной установки, а латунные прутки с известной проводимостью остаются внизу. Для прекращения любой конвекции внутри образца тепло подается вверху и перемещается вниз. Примерно через 10 минут измерения проводятся после того, как весь образец становится одинаково горячим.

Переходный метод

Нестационарный метод не требует ожидания достижения стабильного температурного режима и позволяет изучать проводимость как функцию времени.Основным преимуществом этого метода является то, что измерения могут быть сделаны относительно быстро. Переходные методы обычно выполняются игольчатыми зондами. Основным недостатком этого метода измерения теплопроводности является то, что математический анализ намного сложнее, так как он включает непостоянную температуру.

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

Кондуктивный теплообмен

Проводимость как теплообмен происходит при наличии градиента температуры в твердой или стационарной текучей среде.

С энергией проводимости переходит от более энергичных к менее энергичным молекулам, когда соседние молекулы сталкиваются. Тепловые потоки в направлении снижения температуры, так как более высокие температуры связаны с более высокой молекулярной энергией.

Heat transfer through a surface or wall

Кондуктивный перенос тепла можно выразить с помощью « закона Фурье »

q = (к / с) A dT

= UA dT (1)

, где

q = теплопередача (Вт, Дж / с, БТЕ / час)

k = Теплопроводность материала (Вт / м К или Вт / м o С, БТЕ / (ч o Ф фут 2 / фут))

с = толщина материала (м, футы)

А = площадь теплопередачи (м 2 , фут 2 )

U = к / с

= Коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 К), БТЕ / (фут 2 ч o F)

dT = t 1 — т 2

= градиент температуры — разница — по материалу ( o C, o 9003 3 F)

Conductive heat transfer
Пример — Кондуктивный теплообмен

Плоская стенка изготовлена ​​из твердого железа с теплопроводностью 70 Вт / м o С. Толщина стенки 50 мм , длина и ширина поверхности 1 м на 1 м. Температура составляет 150 o C с одной стороны поверхности и 80 o C с другой стороны.

Кондуктивный теплообмен через стену можно рассчитать

q = [(70 Вт / м o C) / (0,05 м) ] [(1 м) (1 м)] [ (150 o C) — (80 o C)]

= 98000 (Вт)

= 98 (кВт)

Калькулятор кондуктивного теплопередачи.

Этот калькулятор можно использовать для расчета проводящего теплообмена через стену. Калькулятор является общим и может использоваться как для метрических, так и для имперских единиц, если используется единица измерения.

к — теплопроводность (Вт / (мК), БТЕ / (ч o F ft 2 / фут))

A — площадь 2 , футы 2 )

т 1 — температура 1 ( o C, o F)

т 2 — температура 2 ( o C, o F)

с — толщина материала (м, футы)

Проводящий теплообмен через плоскую поверхность или стену со слоями в серии

Тепло, проходящее через стену со слоями в Термоконтакт можно рассчитать как

q = dT A / ((с 1 / k 1 ) + (с 2 / k 2 ) +… + (с n / k n )) (2)

, где

dT = t 1 — т 2

= разница температур между внутренней и наружной стенами ( o C, o F)

Обратите внимание, что теплостойкость, обусловленная конвекцией поверхности и излучением, не включена в это уравнение ,Конвекция и излучение в целом оказывают существенное влияние на общие коэффициенты теплопередачи.

Пример — Кондуктивный теплообмен через стенку печи

Стенка печи 1 м 2 состоит из внутреннего слоя толщиной 1,2 см из нержавеющей стали , покрытого 5 см наружным изоляционным слоем изоляционной плиты. Температура внутренней поверхности стали составляет 800 K , а температура наружной поверхности изоляционной плиты составляет 350 K .Теплопроводность нержавеющей стали составляет 19 Вт / (м К) , а теплопроводность изоляционной плиты составляет 0,7 Вт / (м К) .

Проводящий перенос тепла через слоистую стену можно рассчитать как

q = [(800 K) — (350 K)] (1 м 2 ) / ([(0,012 м) / (19 Вт / (м К) )] + [(0,05 м) / (0,7 Вт / (м К))] )

= 6245 (Ш)

= 625 кВт

Единицы теплопроводности

  • БТЕ / (h ft 2 o Ф / фут)
  • БТЕ / (h ft 2 o F / in)
  • БТЕ / (футы 2 o фут / фут)
  • БТЕ в) / (фут ² ° F)
  • МВт / (м 2 К / м)
  • кВт / (м 2 К / м)
  • Вт / (м 2 К / м)
  • Вт / (м 2 К / см)
  • Вт / ( см 2 o С / см)
  • Вт / (в 2 o Ф / дюйм)
  • кДж / (мм 2 К / м)
  • Дж / (см 2 o C / m)
  • ккал / (hm 2 o C / m)
  • кал / (s см 2 o C / см)
  • 9043 4
    • 1 Вт / (м К) = 1 Вт / (м o С) = 0.85984 ккал / (мм o C) = 0,5779 БТЕ / (футов o F) = 0,048 БТЕ / (в часах o F) = 6,935 (БТЕ в) / (фут² ч ° F)
    .

    Вода — теплопроводность

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

    «количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала — в направлении, перпендикулярном поверхности единицы площади — из-за градиента температуры единицы в установившемся режиме»

    Теплопроводность единица измерения

    Теплопроводность воды зависит от температуры и давления, как показано на рисунках и в таблицах ниже:

    См. также другие свойства Вода при при различных температурах и давлении : Точки кипения при высоком давлении, Точки кипения при давлении вакуума, Плотность и удельный вес, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации, pK w , для нормальной и тяжелой воды, Точки плавления при высоком давлении, Число Прандтля, Свойства в газе Условия жидкого равновесия, давление насыщения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, термо коэффициент диффузии и давление пара при равновесии газ-жидкость, а также теплофизические свойства при стандартных условиях ,
    , а также теплопроводность воздуха, аммиака, бутана, диоксида углерода, этилена, водорода, метана, азота и пропана.Теплопроводность строительных материалов приведена в соответствующих документах внизу страницы.


    Вернуться к началу

    Теплопроводность воды при заданных температурах (° C) и 1 бара:

    6 04847 6 04847 9004 2848 900 900 900 0,0148 2848 9003 0 9004 0,0248
    Состояние
    воды
    Температура Теплопроводность
    [° C] [мВт / м К] [ккал (IT) / (hm K)] [Btu (IT) / (h ft ° F)]
    Жидкость 0.01 555,75 0,4779 0,3211
    10 578,64 0,4975 0,3343
    20 598,03 0,5142 0,3455
    0,5 0,5 0,3551
    40 628,56 0,5405 0,3632
    50 640.60 0,5508 0,3701
    60 650,91 0,5597 0,3761
    70 659,69 0,5672 0,3812
    80 0,3735 0,3735 0,3735 06735 06735 0,567 800 900 900 900
    90 672,88 0,5786 0,3888
    99,6 677,03 0.5821 0,3912
    Газ 100 24,57 0,0211 0,0142
    125 26,66 0,0229 0,0154
    0,0154 0,0167
    175 31,09 0,0267 0,0180
    200 33.43 0,0287 0,0193
    225 35,85 0,0308 0,0207
    250 38,34 0,0330 0,0222
    275 40,92 0,05 002 40047 0,05 9007 405 028 900 900 900 48 402 029 100 900 48 402 029 900 900 900 40 392
    300 43,53 0,0374 0,0252
    350 48,98 0,0421 0.0283
    400 54,65 0,0470 0,0316
    450 60,52 0,0520 0,0350
    500 66,58 0,0573 0,0383 0,0383 0,0383 0,0383 0,0383 0,0573 0,0383 72,81 0,0626 0,0421
    600 79,17 0,0681 0,0457
    700 92.28 0,0794 0,0533
    800 105,81 0,0910 0,0611
    900 119,67 0,1029 0,0691

    В начало страницы
    при теплопроводности температура (° F) и 14,5 фунтов на квадратный дюйм:

    9009. 8056 9009 9009 9009 9009 9009 9009. 900 450 900 0474
    Состояние воды Температура Теплопроводность
    [° F] [Btu (IT) / ( h ft ° F)] [Btu (IT) in / (h ft 2 ° F)] [мВт / м К] [x 10 -3
    кал (IT) / (s см 2 K)]
    Жидкость 32 0.3211 3.853 555.73 1.327
    40 0.3273 3.927 566.39 1.353
    60 0.3408 4.089
    0.3520 4.225 609.30 1.455
    100 0.3615 4.338 625.62 1.494
    120 0.3694 4.433 639.35 1.527
    140 0.3761 4.513 650.91 1.555
    4.580 4.580 900 800
    660,57 1,57
    180 0,3862 4,635 668,45 1,559 9009
    200 0.3897 4.677 674.49 1.611
    211.3 0.3912 4.694 677.03 1.617
    газ 212 0 0 900 900 048 900 900 900 900 48 900 900 900 900 48 900 8 0 900 9 0 9007 0 9007 9008 3897 0,059
    250 0,0152 0,183 26,33 0,063
    300 0.0166 0.199 28.73 0.069
    350 0,0181 0,217 31,25 0,075
    400 0,0196 0,235 33,86 0,08
    0,0211 0,254 36,56 0,087
    550 0,024 0,293 42.24 0.101
    600 0.0261 0.313 45.20 0.108
    650 0.0279 0.334 48.24 0.115
    700 0.0567 0.0567 0.0297 0 029 7 0.0297 0.0297 0.0297 51,35 0,13
    750 0,0315 0,378 54,52 0,130
    800 0.0334 0,400 57,76 0,138
    900 0,0372 0,447 64,41 0,154
    1000 0,0412 0,494 71,27 0,170
    0,0453 0,543 78,32 0,187
    1200 0,0494 0,593 85.53 0,204
    1400 0,0580 0,696 100,35 0,240
    1600 0,0668 0,802 115,63 0,276

    преобразователь температуры 9000 наверх

    .

    Метан — теплопроводность

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

    « количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала — в направлении, перпендикулярном поверхности единицы площади — из-за градиента температуры единицы в условиях установившегося состояния».

    Наиболее распространенными единицами теплопроводности являются W / (м К) в системе СИ и Btu / (ч футы F) в системе Imperial.

    Табличные значения и единицы измерения теплопроводности приведены ниже рисунков.

    Онлайн-калькулятор теплопроводности метана

    Приведенный ниже калькулятор можно использовать для оценки теплопроводности газообразного метана при заданных температурах и 1 бар.
    Выходная проводимость дана в мВт / (м К), БТЕ (IT) / (ч фут (F) в), (БТЕ (IT) дюйм) / (ч фут 2 ° F) и ккал (IT) / ( хм к).

    См. Также другие свойства Метан при при различных температурах и давлениях : плотность и удельный вес, динамическая и кинематическая вязкость, число Прандтля и удельная теплоемкость (теплоемкость), а также теплофизические свойства при стандартных условиях,
    , а также Теплопроводность воздуха, аммиака, бутана, углекислого газа, этана, этилена, водорода, азота, пропана и воды.

    См. Также Калькулятор кондуктивной теплопередачи


    Вернуться к началу
    Теплопроводность метана при заданных температурах и давлениях:

    Для полной таблицы с теплопроводностью — поверните экран!


    фаза 900 900
    Состояние Температура Давление Теплопроводность
    [K] [° C] [0004] [МПа] [бара] [фунтов / кв. Дюйм] [мВт / м К] [ккал (ИТ) / (чм К)] [ Btu (IT) / (h ft ° F)] [Btu (IT) in / (h ft2 ° F)]
    Жидкость 100 -173 -280 0.1 1 14,5 199,7 0,1717 0,1154 1,385
    111,5 -161,6 -259,0 0,1 1 14,5 184,1 0,14 9004 1,276
    Газ 111,5 -161,6 -259,0 0,1 1 14,5 11,43 0.009828 0.006604 0.07925
    140 -133 -208 0.1 1 14.5 14.65 0.01260 0.008465 0.1016
    -136 0,1 1 14,5 19,32 0,01661 0,01116 0,1340
    200 -73.2 -99.7 0.1 1 14.5 21.94 0.01887 0.01268 0.1521
    220 -53.2 -63.7 0.1 1 14.5 23.99 0.02063 0.01386 0.1663
    240 -33.2 -27.7 0.1 1 14.5 26.39 0,02269 0,01525 0,1830
    260 -13,2 8,3 0,1 1 14,5 28,88 0,02483 0,01669 0 9002 9007 6,9 44,3 0,1 1 14,5 31,47 0,02706 0,01818 0,2182
    300 26.9 80,3 0,1 1 14,5 34,19 0,02940 0,01975 0,2371
    320 46,9 116 0,1 1 14,5 37,0 0,03185 0,02140 0,2568
    340 66,9 152 0,1 1 14,5 40.03 0,03442 0,02313 0,2775
    360 86,9 188 0,1 1 14,5 43,15 0,03710 0,02493 0,2992 0,2992 9009 260 0,1 1 14,5 49,80 0,04282 0,02877 0,3453
    500 227 440 0.1 1 14,5 68,34 0,05876 0,03949 0,4738
    600 327 620 0,1 1 14,5 88,80 0,057 3531 5772 0,072 0,051 0,6157
    700 427 800 0,1 1 14,5 110,4 0,0949 0.06379 0.7655
    800 527 980 0.1 1 14.5 132.5 0.1139 0.07656 0.9187
    627 06279 1 14,5 154,7 0,1330 0,08938 1,073
    1000 727 1340 0.1 1 14,5 176,7 0,1519 0,10210 1,225
    Жидкость 100 -173 -280 1 10 145 200,6 0,1725 0,1159 1,319
    149,1 -124,0 -191,2 1 10 145 130.7 0,1123 0,07549 0,9059
    Газ 149,1 -124,0 -191,2 1 10 145 18,17 577 0,01562 0,01050 0,010 0,015050 0,0150 0 05050 0

    7 160 -113 -172 1 10 145 18,79 0,01616 0,01086 0.1303
    180 -93.2 -136 1 10 145 20.65 0.01776 0.01193 0.1432
    200 -73.2 -73.2 1 10 145 22,74 0,01955 0,01314 0,1577
    220 -53,2 -53,7 1 10 145 24.90 0,02141 0,01439 0,1726
    240 -33,2 -27,7 1 10 145 27,19 0,02338 0,01571 0,1885 0,1885 -13,2 8,3 1 10 145 29.60 0,02545 0,01710 0,2052
    280 6.9 44,3 1 10 145 32.12 0,02762 0,01856 0,2227
    300 26,9 80,3 1 10 145 34,79 0,02991 0,02010 0,2412
    320 46,9 116 1 10 145 37.59 0,03232 0,02172 0,2606
    340 66,9 152 1 10 145 40,54 0,03486 0,02342 9008 36072 5972 188 1 10 145 43.64 0.03752 0.02521 0.3026
    400 127 260 1 10 145 50.23 0,04319 0,02902 0,3483
    500 227 440 1 10 145 68,68 0,05905 0,03968 9007 620 1 10 145 89.08 0.07660 0.05147 0.6176
    Жидкость 100 -173 -280 5 50 725 204.5 0.1758 0.1181 1.418
    Сверхкритическая
    фаза
    -73.2 -99.7 5 50 725 40.61 0.03492 034348 0,03492 0,03492 0,03492 0,03492 0,03492
    300 26,9 80,3 5 50 725 38,48 0,03309 0,02223 0.2668
    400 127 260 5 50 725 52.69 0.04531 0.03045 0.3653
    500 227 4 407 5072 725 70,51 0,06063 0,04074 0,4889
    600 327 620 5 50 725 90.50 0,07781 0,05229 0,6275
    Жидкость 100 -173 -280 10 100 1450 209,1 0,1798 0,1798 0,1508
    Сверхкритическая фаза
    200 -73,2 -100 10 100 1450 84.23 0.07243 0.04867 0.5840
    240 -33.2 -27.7 10 100 1450 49.74 0.04277 0.02874 -13,2 8,3 10 100 1450 44,85 0,03856 0,02591 0,3110
    280 6.9 44,3 10 100 1450 43,81 0,03767 0,02531 0,3038
    300 26,9 80,3 10 100 1450 4472 7,37 0,03815 0,02564 0,3076
    320 46,9 116 10 100 1450 45.79 0.03937 0.02646 0.3175
    340 66.9 152 10 100 1450 47.75 0.04106 0.02759 188 10 100 1450 50.09 0.04307 0.02894 0.3473
    400 127 260 10 100 1450 55.61 0.04782 0.03213 0.3856
    500 227 440 10 100 1450 72.78 0.06258 0.04205 0.5046 9002
    200 -73,2 -100 100 1000 14500 188,1 0.1617 0.1087 1.304
    300 26.9 80.3 100 1000 14500 137.7 0.1184 0.07955 0.9546
    100 1000 14500 120.4 0.1035 0.06955 0.8347
    500 227 440 100 1000 14500 120.9 0,1039 0,06984 0,8381
    600 327 620 100 1000 14500 130,4 0,1121 0,07532 0,9039

    Вернуться к началу

    Преобразование единиц теплопроводности:

    Преобразователь единиц теплопроводности

    британская тепловая единица (международная) / (фут-час градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (фут-ч ° F], британская тепловая единица (международная) / (дюйм-градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (в h ° F], британская тепловая единица (международная) * дюйм / (квадратный фут * час * градус Фаренгейта) [(Btu (IT) in) / (фут² ч ° F)], килокалория / (метр часовой градус Цельсия) [ккал / (мч ° C)], джоул / (сантиметр второй градус Кельвина) [Дж / (см с К)], Вт / (метр градус Кельвина) [W / (м ° C)],

    • 1 Btu (IT) / (футы ° F) = 1/12 Btu (IT) / (в h ° F) = 0.08333 Btu (IT) / (в h ° F) = 12 Btu (IT) дюйм / (фут 2 h ° F) = 1,488 ккал / (мч ° C) = 0,01731 Дж / (см с K) = 1,731 Вт / (м К)
    • 1 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 12 БТЕ (IT) / (футы ° F) = 144 БТЕ (IT) в / (фут 2 h ° F) = 17,858 ккал / (м-ч ° C) = 0,20769 Дж / (см-с К) = 20,769 Вт / (м К)
    • 1 (Btu (IT) дюйм) / (фут² ч ° F) = 0,08333 Btu (IT) / ( фут h ° F) = 0,00694 Btu (IT) / (в h ° F) = 0,12401 ккал / (мч ° C) = 0,001442 Дж / (см с K) = 0,1442 Вт / (м К)
    • 1 Дж / ( см с K) = 100 Вт / (м К) = 57,789 Btu (IT) / (фут ч ° F) = 4.8149 Btu (IT) / (в h ° F) = 693,35 (Btu (IT) in) / (фут² h ° F) = 85,984 ккал / (мч ° C)
    • 1 ккал / (мч ° C) = 0,6720 Btu (IT) / (футы ° F) = 0,05600 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 8,0636 (Btu (IT) дюйм) / (футы 2 h ° 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) / (в часах) ° F) = 6,9335 (Btu (IT) in) / (фут² ч ° F) = 0,85984 ккал / (мГн ° C)

    Вернуться к началу

    .
Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *