Вплив умов експлуатації на властивості ТІМ

Теплопровідність матеріалів в значній мірі залежить від умов експлуатації й у першу чергу від температури - t і вологості - W.

Теплопровідність ТІМ визначається, як правило, при температурі 0 і 25°С і саме значення теплопровідності матеріалів при цих температурах наведені в довідковій літературі. Відхилення від цієї температури істотно змінює теплопровідність. Підвищення температури приводить до лінійного зростання теплопровідності, зниження - до зменшення теплопровідності для сухих матеріалів і різкому підвищенню теплопровідності вологої теплоізоляції. У загальному випадку вплив температури на теплопровідність можна виразити формулою:

l_t = l _o (1 + bt), (16.3)

де l_t і l _o – коефіцієнти теплопровідності матеріалу при температурі t і 0°С; b - температурний коефіцієнт, який показує долю прирощення теплопровідності при зростанні температури на 1°С.

Прямопропорційний зріст теплопровідності при підвищенні температури пов’язаний, по-перше, зі значним підвищенням конвекції повітря в порі. Крім того, зростання температури веде до суттєвого підвищення молекулярної теплопровідності міжпорових перегородок – частота і амплітуда коливань структурних елементів (молекул, іонів, електронів) речовини перегородок зростають, більш частими і глибокими стають перекривання їх теплових полів, інтенсифікується передавання енергії між указаними елементами матеріалу.

Значення коефіцієнта b для ТІМ змінюються, звичайно, в межах 2×10^-3 – (3-3,5)×10^-3 . Найбільші значення коефіцієнту характерні для матеріалів із зернистою структурою, найменші - для матеріалів з волокнистою структурою. Для ніздрюватих матеріалів коефіцієнт b має проміжне значення. При зростанні діаметру повітряних пор, розміру зерен і волокон зростає абсолютне значення b.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ! NB!

Прямопропорційний зріст теплопровідності при підвищенні температури пов”язаний, по-перше, зі значним підвищенням конвекції повітря в порі. Крім того, зростання температури веде до суттєвого підвищення молекулярної теплопровід ності міжпорових перегородок – частота і амплітуда коливань структурних елементів (молекул, іонів, електро нів) речовини перегородок зростають, більш частими і глибокими стають перекривання їх теплових полів, інтенсифікується передавання енергії між указаними елементами матеріалу.

Особливо значний вплив вологісті на теплопровідність ТІМ. Зволожування веде приблизно до прямопропорційного зростання теплопровідності ТІМ, тому їх необхідно експлуатувати в повітро-сухому стані. В загальному випадку залежність теплопровідності матеріалу від вологості можна виразити в такому виді:

lw = l _o + b w ×W, (16.4)

де lw - коефіцієнт теплопровідності матеріалу при вологості W; l _o - коефіцієнт теплопровідності сухого матеріалу; bw - приріст теплопровідності на 1% вологості.

Значення bw залежить від загальної пористості й об’ємної вологості матеріалу. В міру зменшення середньої густини матеріалу величина bw зростає. Наприклад, для ніздрюватого бетону з середньою густиною r_о= 250 кг/м³ bw = 0,0094; при r_о= 500 кг/м³ bw = 0,0072; при r_о= 900 кг/м³ bw = 0,0054. Значення bw при позитивних температурах приблизно в два рази нижче, ніж при негативних.

Однак лінійна залежність теплопровідності від вологості спостерігається, як правило, при зростанні об’ємної вологості до 10-15%. При подальшому зростанні вологості зріст коефіцієнту теплопровідності затухає і зовсім припиняється. Пов’язано це з характером розподілу води в матеріалах в міру їх водонасиченя. Вже при малому вологовмісті в порах і тріщинах матеріалу, у їх найбільш вузьких місцях, можливе утворення «водяних містків», що істотно збільшують теплопровідність у срівнянні з сухим матеріалом. Зростання товщіни ціх «водяних містків» до визначеної величини веде до прямопропрційного зростання теплопровідності. При подальшому зростанні вологості приріст телопровідності зменьшується і зовсім затухає тому, що весь тепловий потік передається через збільшені «водяні містки».

На теплопровідність великий вплив має температура вологого матеріалу. Пояснюється це тим, що вода в матеріалі заповнює пори не цілком. Тому в порах одночасно знаходяться повітря, вода і пара. Теплопередача через такі пори, за інших рівних умов, відбувається за рахунок теплопровідності пароповітряної суміші, коефіцієнти теплосприйняття і тепловіддачі якої значно вищі, ніж у повітря. Передавання тепла через такі пори здійснюється: теплопровідністтю повітря, конвекцією, випромінюванням від стінок пор, проводимісттю води і дифузією пари води у повітрі. Останній фактор веде себе не як звичайна складова матеріалу, а як теплоносій, який випарується і конденсує. Поскільки протилежні поверхні пори мають різну температуру, виникає різниця тиску насичених парів між ціми поверхнями. В підсумку пари дифундують від більш нагрітої поверхні до холодної, де конденсуються з віддачею значної кількості тепла. Конденсована вода переноситься системою капілярів до більш холодної сторони міжпорової стінки, досягаючи таким чином більш холодної пори.

Нижче 60°С теплопередавання здійснюється в більшій мірі за рахунок теплопровідності води. В цьому випадку зростання вмісту води в матеріалі підвищує його теплопровідність. Біля температури 60°С кількість тепла, яке передається за рахунок дифузії паров і проводимісті рідини, буде приблизно однаковим. При температурі більш 60°С насиченість повітря пори парами води суттєво зростає – значно зростає теплопровідність пароповітряноі суміші пори й матеріалу в цілому.

Дата добавления: 2014-01-07