Твердых тел от температуры

Зависимость коэффициента теплопроводности

Модуль коэффициента теплопроводности твердых тел находится из выражения

, (2.31)

где – плотность теплового потока.

При распространении тепла температура в разных точках твердых тел различна, поэтому в расчетах теплопроводности нельзя использовать справочные данные коэффициента теплопроводности l, а необходимо использовать l = f (T).

Для большинства твердых тел эта зависимость близка к линейной, то есть

, (2.32)

где b – постоянная; l₀, Т ₀ – начальные параметры.

Коэффициент теплопроводности l для строительных материалов лежит в пределах 0,02÷3,0 . Зависит от плотности материала, структуры, пористости и влажности. С ростом влажности коэффициент теплопроводности l также увеличивается. Например, для сухого кирпича 0,3 , а для влажного 0,9 .

Если коэффициент теплопроводности l для материала меньше 0,2 , то его можно использовать в качестве теплоизоляционного.

Металлы обладают высоким значением коэффициента теплопроводности, величина его составляет примерно 30÷450 .

Но с ростом температуры и наличием примесей теплопроводность металлов убывает. Примерные значения коэффициента теплопроводности твердых тел приведены в таблице.

Таблица 2.2

Значения коэффициентов теплопроводности
некоторых твердых тел

№	Вещество	l,
	Асбест при температуре Т = 273 К	0,129
	Шлаковата	0,07
	Дерево	0,11÷0,17
	Бетон	0,9÷1,4
	Кирпич при температуре Т = 273 К	0,75
	Сталь
	Серебро

Самые низкие значения коэффициента теплопроводности у пористых материалов (шлаковата), применяемых для теплоизоляции.

Для большинства строительных материалов коэффициент b в формуле (2.32) составляет 0,0025 в интервале температур 273÷373 К. При высоких температурах теплоизоляционные материалы должны иметь поры малого радиуса с тем, чтобы уменьшить конвекцию и теплоизлучение.

Твердые материалы, имеющие большую плотность, имеют и больший коэффициент теплопроводности.

Теплопроводность твердых тел в значительной мере зависит от того, в каком фазовом состоянии находится вода в порах. Например, коэффициент теплопроводности льда равен 2,5 , а воды – 0,55 . Коэффициент теплопроводности пористых тел сильно зависит от влаги, например, для сухого кирпича 0,35 , а для влажного 1,0 (хотя для воды 0,55 ). Следовательно, для увеличения теплоизоляционных свойств кирпичной кладки ей необходимо покрытие, предохраняющее ее от влаги.

Для твердых материалов, обладающих структурной анизотропией в различных направлениях, например для дерева, коэффициент теплопроводности зависит от направления теплового потока. Коэффициент теплопроводности имеет максимальное значение вдоль волокон и минимальное перпендикулярно потоку.

Глава 3. Основные законы переноса
теплоты

Дата добавления: 2015-05-26