Menu Close

Коэффициент теплопередачи материалов таблица: Коэффициенты теплопроводности строительных материалов

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов

Теплопроводность материала зависит от его плотности, влажности и добавок. Таким образом, у строительных материалов разных производителей будут отличаться физические свойства. Поэтому для точности следует брать значения коэффициентов теплопроводности материала из документации производителя.

Для того, чтобы произвести расчет теплопотерь частного дома, чтобы определить необходимую мощность отопления, достаточно взять данные, которые приведены в таблице ниже. В ней приведены коэффициенты теплопроводности λ (Вт/(м*К)), взятые для средней зоны влажности по СНиП 2-3-79.


ВсеБетоныРастворыГипсокартон и гипсовые плитыКирпичная кладка и облицовкаДерево и материалы на его основеУтеплителиЗасыпкиДругое Фильтр по группе материалов

 

 

Таблица коэффициентов теплопроводности строительных материалов
МатериалПлотность, кг/куб.мТеплопроводность, Вт/(м*K)
Железобетон25002. 04
Бетон на гравии или щебне24001,86
Туфобетон18000.99
*16000.81
*14000.58
*12000.47
Пемзобетон16000.68
*14000.54
*12000.43
*10000.34
*8000.26
Бетон на вулканическом шлаке16000.70
*14000.58
*12000. 47
*10000.35
*8000.29
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон18000.92
*16000.79
*14000.65
*12000.52
*10000.41
*8000.31
*6000.26
*
500
0.23
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией12000.58
*10000.47
*8000. 35
Керамзитобетон на перлитовом песке10000.41
*8000.35
Шунгизитобетон14000.64
*12000.50
*10000.38
Перлитобетон12000.50
*10000.38
*8000.33
*6000.23
Шлакопемзобетон (термозитобетон)18000.76
*16000.63
*14000.52
*12000. 44
*10000.37
Шлакопемзопенобетон и шлакопемзогазобетон16000.70
*14000.58
*12000.47
*10000.41
*8000.35
Бетон на доменных гранулированных шлаках18000.81
*16000.64
*14000.58
*12000.52
Аглопоритобетон и бетоны на топливных (котельных) шлаках18000.93
*16000.
78
*14000.65
*12000.54
*10000.44
Бетон на зольном гравии14000.58
*12000.47
*10000.35
Вермикулитобетон8000.26
*6000.17
*4000.13
*3000.11
Газобетон, пенобетон, газосиликат, пеносиликат10000.47
*
800
0.37
*6000. 26
*4000.15
*3000.13
Газозолобенон и пенозолобетон12000.58
*10000.50
*8000.41
Цементно-песчаный раствор18000.93
Сложный (песок, известь, цемент) раствор17000.87
Известково-песчаный раствор16000.81
Цементно-шлаковый раствор14000.64
*12000.58
Цементно-перлитовый раствор10000. 30
*8000.26
Гипсо-перлитовый раствор6000.23
Поризованный гипсо-перлитовый раствор5000.19
*4000.15
Плиты из гипса12000.47
*1000
0.35
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)8000.21
Кладка из глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе18000.81
Кладка из глиняного кирпича на цементно-шлаковом растворе17000.76
Кладка из глиняного кирпича на цементно-перлитовом растворе16000. 70
Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе18000.87
Кладка из трепельного кирпича на цементно-песчаном растворе12000.52
*10000.47
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе15000.70
Кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/куб.м.на цементно-песчаном растворе16000.64
Кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1300 кг/куб.м.на цементно-песчаном растворе14000.58
Кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1000 кг/куб.м.на цементно-песчаном растворе12000.52
Кладка из силикатного одиннадцатипустотного кирпича на цементно-песчаном растворе15000.
81
Кладка из силикатного четырнадцатипустотного кирпича на цементно-песчаном растворе14000.76
Облицовка гранитом, гнейсом, базальтом28003.49
Облицовка мрамором28002.91
Облицовка известняком20001.28
*18001.05
*16000.81
*14000.58
Облицовка туфом20001.05
*18000.81
*1600
0.64
*14000.52
*12000. 41
*10000.29
Сосна, ель поперек волокон5000.18
Сосна, ель вдоль волокон5000.35
Дуб поперек волокон7000.23
Дуб вдоль волокон7000.41
Фанера клееная5000.18
Картон облицовочный1000
0.23
Картон строительный многослойный6500.18
ДВП и ДСП10000.29
*8000.23
*6000.16
*4000. 13
*2000.08
Плиты фибролитовые и арболитовые на портландцементе8000.30
*6000.23
*4000.16
*3000.14
Плиты камышитовые3000.14
*2000.09
Плиты торфяные теплоизоляционные3000.08
*2000.064
Пакля1500.07
Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем1250.07
*750. 064
*500.06
Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующих3500.11
*3000.09
*2000.08
*1000.07
*500.06
Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем2000.076
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем2000.08
*1250.064
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем500.064
Маты из стекловолокна прошивные1500. 07
Пенополистирол1500.06
*1000.052
*400.05
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-11250.064
*100 и меньше0.052
Пенополиуретан800.05
*600.041
*400.04
Плиты из резольно-фенолформальдегидного пенопласта1000.076
*750.07
*500.064
*400.06
Перлитопластбетон2000. 06
*1000.05
Перлитофосфогелевые изделия3000.12
*2000.09
Засыпка гравия керамзитового8000.23
*6000.20
*4000.14
*3000.13
*2000.12
Засыпка гравия шунгизитового8000.23
*6000.20
*4000.14
Засыпка щебня из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглопорита8000. 26
*6000.21
*4000.16
Засыпка щебня и песка из перлита вспученного6000.12
*4000.09
*2000.08
Засыпка вермикулита вспученного2000.11
*1000.08
Засыпка песка16000.58
Пеностекло или газостекло4000.14
*3000.12
*2000.09
Листы асбестоцементные плоские18000. 52
*16000.41
Битумы нефтяные14000.27
*12000.22
*10000.17
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем4000.13
*3000.099
Рубероид6000.17
Линолеум поливинилхлоридный многослойный18000.38
*16000.33
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове18000.35
*16000.29
*14000. 23
Сталь стержневая арматурная785058
Чугун720050
Алюминий2600221
Медь8500407
Стекло оконное25000.76

 

 

Таблица Теплопроводности строительных материалов

Вид строительного материала Коэффициент теплопроводности материалов,
Вт/(м·°C)
Строительный материал в сухом состоянии

Условия А
для материала
(«обычные»)

Условия Б
для материала («влажные»)
Теплопроводность Шерстяного войлока 0,045
Теплопроводность Цементно-песчаного раствора  0,58 0,76 0,93
Теплопроводность Известково-песчаного раствора 0,47 0,7 0,81
Теплопроводность обычной Гипсовой штукатурки 0,25
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности — 180 кг/куб.м.
0,038 0,045 0,048
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности — 140-175 куб.м.
0,037 0,043 0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. 
При плотности 80-125 куб.м.
0,036 0,042 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности — 40-60 куб.м.
0,035 0,041 0,044
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности — 25-50 куб.м.
0,036 0,042 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности — 85 куб. м.
0,044 0,046 0,05
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности — 75 куб.м.
0,04 0,042 0,047
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности — 60 куб.м.
0,038 0,04 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности — 45 куб.м.
0,039 0,041 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. 
При плотности — 35 куб.м.
0,039 0,041 0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности — 30 куб.м.
0,04 0,042 0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности — 20 куб.м.
0,04 0,043 0,048
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности — 17 куб.м.
0,044 0,047 0,053
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности — 15 куб.м.
0,046 0,049 0,055
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе. При плотности — 1000 куб.м. 0,29 0,38 0,43
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе.
При плотности — 800 куб.м.
0,21 0,33 0,37
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе.
При плотности — 600 куб. м.
0,14 0,22 0,26
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе.
При плотности — 400 куб.м.
0,11 0,14 0,15
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности — 1000 куб.м.
0,31 0,48 0,55
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности — 800 куб.м.
0,23 0,39 0,45
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности — 600 куб.м.
0,15 0,28 0,34
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности — 400 куб.м.
0,13 0,22 0,28
Теплопроводность Сосны и ели (волокна поперек). 0,09 0,14 0,18
Теплопроводность Сосны и ели (волокна вдоль). 0,18 0,29 0,35
Теплопроводность Дуба (волокна поперек). 0,10 0,18 0,23
Теплопроводность Дуба (волокна вдоль). 0,23 0,35 0,41
Теплопроводность Меди 382 — 390
Теплопроводность Алюминия 202 — 236
Теплопроводность Латуни 97 — 111
Теплопроводность Железа 92
Теплопроводность Олова 67
Теплопроводность Стали 47
Теплопроводность Стекла оконного 0,76
Теплопроводность Аргона 0,0177
 Теплопроводность Ксенона 0,0057
Теплопроводность Арболита 0,07 — 0,17
Теплопроводность Пробкового дерева 0,035
Теплопроводность Железобетона.
При плотности — 2500 куб.м.
1,69 1,92 2,04
Теплопроводность Бетона на щебне илигравии.
При плотности — 2400 куб.м.
1,51 1,74 1,86
Теплопроводность Керамзитобетона.
При плотности — 1800 куб.м.
0,66 0,80 0,92
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности — 1600 куб.м.
0,58 0,67 0,79
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности — 1400 куб.м.
0,47 0,56 0,65
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности — 1200 куб.м.
0,36 0,44 0,52
Теплопроводность Керамзитобетона.  
При плотности — 1000 куб.м.
0,27 0,33 0,41
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности — 800 куб.м.
0,21 0,24 0,31
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности — 600 куб.м.
0,16 0,2 0,26
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности — 500 куб.м.
0,14 0,17 0,23
Теплопроводность Кирпича керамический полнотелого. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,56 0,7 0,81

Теплопроводность Кирпича силикатного. При кладке на цементно-песчанный раствор.

0,70 0,76 0,87
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого (плотность 1400 куб. м. с учетом пустот). При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,47 0,58 0,64
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого. При плотности- 1300 куб.м. с учетом пустот. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,41 0,52 0,58
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого. При плотности- 1000 куб.м. с учетом пустот. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,35 0,47 0,52
Теплопроводность Кирпича силикатного, 11 пустот (плотность 1500 куб.м.). При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,64 0,7 0,81
Теплопроводность Кирпича силикатного, 14 пустот. Плотность 1400 куб.м.. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,52 0,64 0,76
Теплопроводность Гранита 3,49 3,49 3,49
 Теплопроводность Мрамора 2,91 2,91 2,91
Теплопроводность Известняка.
При плотности — 2000 куб.м.
0,93 1,16 1,28
Теплопроводность Известняка.
При плотности — 1800 куб.м.
0,7 0,93 1,05

Теплопроводность Известняка.
При плотности — 1600 куб.м.

0,58 0,73 0,81
Теплопроводность Известняка. При плотности — 1400 куб.м. 0,49 0,56 0,58
Теплопроводность Туфа.
При плотности — 2000 куб.м.
0,76 0,93 1,05
Теплопроводность Туфа.
При плотности — 1800 куб.м.
0,56 0,7 0,81
Теплопроводность Туфа.
При плотности — 1600 куб.м.
0,41 0,52 0,64
Теплопроводность Туфа.
При плотности — 1400 куб.м.
0,33 0,43 0,52
Теплопроводность Туфа.
При плотности — 1200 куб.м.
0,27 0,35 0,41
Теплопроводность Туфа.
При плотности — 1000 куб.м.
0,21 0,24 0,29
Теплопроводность Песок строительного (сухого, в соответствии с ГОСТ 8736-77). При плотности — 1600 куб.м. 0,35
Теплопроводность — Фанера клееная 0,12 0,15 0,18
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности — 1000 куб.м.
0,15 0,23 0,29
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности — 800 куб.м.
0,13 0,19 0,23
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности — 600 куб.м.
0,11 0,13 0,16
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности — 400 куб.м.
0,08 0,11 0,13
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности — 200 куб. м.
0,06 0,07 0,08
Теплопроводность Пакли 0,05 0,06 0,07
Теплопроводность Гипсокартона. Листы гипсовые обшивочные. При плотности — 1050 куб.м. 0,15 0,34 0,36
Теплопроводность Гипсокартона. Листы гипсовые обшивочные. При плотности — 800 куб.м. 0,15 0,19 0,21

Теплопроводность Линолеума из ПВХ на теплоизолирующей основе. 
При плотности — 1800 куб.м.

0,38 0,38 0,38
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на теплоизолирующей основе.
При плотности — 1600 куб.м.
0,33 0,33 0,33

Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе.  При плотности — 1800 куб.м.

0,35 0,35 0,35
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности — 1600 куб.м. 0,29 0,29 0,29
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности — 1400 куб.м. 0,2 0,23 0,23
Теплопроводность, Эковата 0,037 — 0,042
Телопропводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 250 куб.м.
0,099 — 0,1 0,11 0,12
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 300 куб.м.
0,108 0,12 0,13
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 350 куб.м.
0,115 — 0,12 0,125 0,14
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 400 куб.м.
0,12 0,13 0,145
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 450 куб.м.
0,13 0,14 0,155
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 500 куб.м.
0,14 0,15 0,165
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 600 куб.м.
0,14 0,17 0,19
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности — 800 куб.м.
0,18
Теплопроводность Гипсоплита.
При плотности — 1350 куб.м..
0,35 0,50 0,56
Теплопроводность Гипсоплита.
При плотности — 1100 куб.м.
0,23 0,35 0,41

Полная таблица теплопроводности строительных материалов

В моей работе достаточно часто бывает необходимо уточнить теплопроводность различных материалов.

Чтобы каждый раз не искать в справочниках, я решил собрать данные по теплопроводности строительных материалов в таблицу.

Каковую здесь для Вашего удобства и выкладываю. Пользуйтесь! И не забывайте советовать друзьям. 🙂

P.S. Для Вашего удобства, чтобы было видно оглавление таблицы, я разделил ее на несколько частей по алфавиту. Получилось 17 мини-таблиц. Если одна таблица закончилась — под ней сразу начинается другая. Ищите ту, которая нужна именно Вам. 🙂

Таблица теплопроводности материалов на А
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

Таблица теплопроводности материалов на Б[adsp-pro-18]
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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

Таблица теплопроводности материалов на В
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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

Таблица теплопроводности материалов на Г
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат 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

Таблица теплопроводности материалов на Д-И
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
Доломит плотный сухой 2800 1.7
Дуб вдоль волокон 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

Таблица теплопроводности материалов на Ка…
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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

Таблица теплопроводности материалов на Ке…-Ки…

Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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

Таблица теплопроводности материалов на Кл…
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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 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

Таблица теплопроводности материалов на Л
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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 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

Таблица теплопроводности материалов на М-О
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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
(ГОСТ 9573-82)
50…125 0.048…0.056 840
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

Таблица теплопроводности материалов на Па-Пен

Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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 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

Таблица теплопроводности материалов на Пер-Пи
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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

Таблица теплопроводности материалов на Пли-
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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
(ТУ 21-РСФСР-3-72-76)
200 0.064 840
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
и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66)
50…350 0.048…0.091 840
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

Таблица теплопроводности материалов на По-Пр
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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
активированном пластифицированном шлакопортландцементе
200…500 0.057…0.113 1060
Полистиролбетон модифицированный на
композиционном малоклинкерном вяжущем в стеновых блоках и плитах
200…500 0.052…0.105 1060
Полистиролбетон модифицированный монолитный на портландцементе 250…300 0.075…0.085 1060
Полистиролбетон модифицированный на
шлакопортландцементе в стеновых блоках и плитах
200…500 0.062…0.121 1060
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

Таблица теплопроводности материалов на Р
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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

Таблица теплопроводности материалов на С-
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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 500 0.18 2300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72) 500 0.09 2300
Сосна смолистая 15% влажности 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

Таблица теплопроводности материалов на Т-Ч
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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 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 7220 40…60 500

Таблица теплопроводности материалов на Ш-Э
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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)
и аглопорита (ГОСТ 11991-83) — засыпка
400…800 0.12…0.18 840
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
Закладка Постоянная ссылка.

Таблица теплопроводности строительных материалов, рекомендации

Комфорт и уют в доме во многом зависят от грамотно рассчитанного теплообмена ещё на этапе строительства. Для этого учитывают всё. Чтобы расчёты были более точными, а сделать их было гораздо легче, применяется таблица теплопроводности строительных материалов. С её помощью можно рассчитать, насколько тепло будет в доме и насколько экономнее получится его отопление. Рассмотрим основные параметры теплопроводности различных материалов и методику вычисления подобной величины общей конструкции.

Чем ниже теплопроводность строительных материалов, тем теплее в доме

Содержание статьи

Что такое теплопроводность, термическое сопротивление и коэффициент теплопроводности

Что же за «зверь» − теплопроводность? Если «расшифровать» сложное физическое определение, то можно получить следующее пояснение. Теплопроводность – свойство, которым обладают все строительные материалы. Характеризуется способностью отдавать тепло от нагретого предмета более холодному. Чем быстрее и интенсивнее это происходит, тем холоднее сам материал, соответственно, и строение из него нуждается в более интенсивном обогреве. Что не очень эффективно, особенно в денежном плане.

Для оценки величины теплопроводности используются специальные коэффициенты, которые уже заранее выявлены. ГОСТ 30290-94 контролирует методы определения подобной характеристики. Последняя нераздельно связана с термическим сопротивлением, которое означает сопротивление слоя теплоотдачи. В случае многослойного материала оно рассчитывается как сумма термических сопротивлений отдельных слоёв. Сама же эта величина равна отношению толщины слоя к коэффициенту.

ИСТ-1 – прибор для определения теплопроводности

Внимание! Для упрощённого расчёта теплосопротивления стены в сети можно найти калькулятор с доступным и понятным интерфейсом.

Как видите, в определении теплопроводности нет ничего сложного и непонятного. Зная все подобные характеристики будущих материалов, можно составить «энергоэффективный бутерброд», но только при условии учёта всех обстоятельств, которые будут влиять на теплоэффективность каждого слоя конструкции.

Основные параметры, от которых зависит величина теплопроводности

Не все строительные материалы одинаково теплоэффективны. На это влияют следующие факторы:

  1. Пористая структура материала говорит о том, что подобное строение неоднородно, а поры наполнены воздухом. Тепловые массы, перемещаясь через такие прослойки, теряют минимум своей энергии. Поэтому пенобетон именно с замкнутыми порами считается хорошим теплоизолятором.

    Замкнутые поры пенобетона наполнены воздухом, который по праву считается лучшим теплоизолятором

  2. Повышенная плотность материала гарантирует более тесную взаимосвязь частиц друг с другом. Соответственно, уравновешивание температурного баланса происходит намного быстрее. По этой причине плотный материал обладает большим коэффициентом проводимости тепла. Поэтому железобетон считается одним из самых «холодных» материалов.

    Высокая плотность даёт хорошую прочность железобетону, но также и «обделяет» его теплоэффективностью

  3. Влажность – злокачественный фактор, повышающий скорость прохождения тепла. Поэтому так важно качественно произвести гидроизоляцию необходимых узлов здания, грамотно организовать вентиляцию и использовать максимально инертные к намоканию строительные материалы.
«Холодно, холодно и сыро. Не пойму, что же в нас остыло…» Даже Согдиана знает о том, что сырость и холод − вечные соседи, от которых не спрячешься в тёплом свитере

Зная, что такое проводимость тепла, и какие факторы на неё влияют, можно смело пробовать применять свои знания для расчётов будущих строительных конструкций. Для этого нужно знать коэффициенты используемых материалов.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблицы

Теплоизоляционные свойства материалов прекрасно демонстрируют сводные таблицы, в которых представлены нормативные показатели.

Таблица коэффициентов теплоотдачи материалов. Часть 1Проводимость тепла материалов. Часть 2Таблица теплопроводности изоляционных материалов для бетонных полов

Но эти таблицы теплопроводности материалов и утеплителей учли далеко не все значения. Рассмотрим подробнее теплоотдачу основных строительных материалов.

Таблица теплопроводности кирпича

Как уже успели убедиться, кирпич – не самый «тёплый» стеновой материал. По теплоэффективности он отстаёт от дерева, пенобетона и керамзита. Но при грамотном утеплении из него получаются уютные и тёплые дома.

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине (кирпич и пенобетон)

Но не все виды кирпича имеют одинаковый коэффициент теплопроводности (λ). Например, у клинкерного он самый большой – 0,4−0,9 Вт/(м·К). Поэтому строить из него что-то нецелесообразно. Чаще всего его применяют при дорожных работах и укладке пола в технических зданиях. Самый малый коэффициент подобной характеристики у так называемой теплокерамики – всего 0,11 Вт/(м·К). Но подобное изделие также отличается и большой хрупкостью, что максимально минимизирует область его применения.

Неплохое соответствие прочности и теплоэффективности у силикатных кирпичей. Но кладка из них также нуждается в дополнительном утеплении, и в зависимости от региона строительства, возможно, ещё и в утолщении стены. Ниже приведена сравнительная таблица значений проводимости тепла различными видами кирпичей.

Теплопроводность разных видов кирпичей

Таблица теплопроводности металлов

Теплопроводность металлов не менее важна в строительстве, например, при выборе радиаторов отопления. Также без подобных значений не обойтись при сварке ответственных конструкций, производстве полупроводников и различных изоляторов. Ниже приведены сравнительные таблицы проводимости тепла различных металлов.

Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 1Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 2Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 3

Таблица теплопроводности дерева

Древесина в строительстве негласно относится к элитным материалам для возведения домов. И это не только из-за экологичности и высокой стоимости. Самые низкие коэффициенты теплопроводности у дерева. При этом подобные значения напрямую зависят от породы. Самый низкий коэффициент среди строительных пород имеет кедр (всего 0,095 Вт/(м∙С)) и пробка. Из последней строить дома очень дорого и проблемно. Но зато пробка для покрытия пола ценится из-за своей невысокой проводимости тепла и хороших звукоизоляционных качеств. Ниже представлены таблицы теплопроводности и прочности различных пород.

Проводимость тепла дереваПрочность разных пород древесины

Таблица проводимости тепла бетонов

Бетон в различных его вариациях является самым распространённым строительным материалом на сегодня, хотя и не является самым «тёплым». В строительстве различают конструкционные и теплоизоляционные бетоны. Из первых возводят фундаменты и ответственные узлы зданий с последующим утеплением, из вторых строят стены. В зависимости от региона к таковым либо применяется дополнительное утепление, либо нет.

Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материалов

Наиболее «тёплым» и прочным считает газобетон. Хотя это не совсем так. Если сравнивать структуру пеноблоков и газобетона, можно увидеть существенные различия. У первых поры замкнутые, когда же у газосиликатов большинство их открытые, как бы «рваные». Именно поэтому в ветреную погоду неутеплённый дом из газоблоков очень холодный. Эта же причина делает подобный лёгкий бетон более подверженным к воздействиям влаги.

Какой коэффициент теплопроводности у воздушной прослойки

В строительстве зачастую используют воздушные ветронепродуваемые прослойки, которые только увеличивают проводимость тепла всего здания. Также подобные продухи необходимы для вывода влаги наружу. Особое внимание проектированию подобных прослоек уделяется в пенобетонных зданиях различного назначения. У подобных прослоек также есть свой коэффициент теплопроводности в зависимости от их толщины.

Таблица проводимости тепла воздушных прослоек

Калькулятор расчёта толщины стены по теплопроводности

На практике подобные данные применяют часто и не только профессиональными проектировщиками. Нет ни одного закона, запрещающего самостоятельно создавать проект своего будущего дома. Главное, чтобы тот соответствовал всем нормативам и СНиПам. Чтобы рассчитать теплопроводность стены, можно воспользоваться специальным калькулятором. Подобное «чудо прогресса» можно как установить к себе на компьютер в качестве приложения, так и воспользоваться услугой онлайн.

Окно расчёта калькулятора

В нём нет премудростей. Просто выбираешь необходимые данные и получаешь готовый результат.

Расчёт толщины стен с использованием глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе

Существуют и более сложные калькуляторы расчёта, где учитываются все слои стен, пример подобного расчётного «механизма» показан на фото ниже.

Расчёт проводимости тепла всех прослоек стен

Конечно, теплоэффективность будущего здания – это вопрос, требующий пристального внимания. Ведь от него зависит, насколько тепло будет в доме и насколько экономно будет его отапливать. Для каждого климатического региона существуют свои нормы коэффициентов теплопроводности ограждающих конструкций. Можно рассчитать самостоятельно теплоэффективность, но если возникают проблемы, лучше обратиться за помощью к специалистам.

 

Предыдущая

Строительные материалыИз чего делают цемент: от теории к практике

Следующая

Строительные материалыКрепкий пол в каждый дом: ламинат или линолеум — что лучше

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Коэффициент теплопроводности строительных материалов таблица

Первый вопрос, который возникает, у того, кто решил построить собственный дом, – какой использовать для этого материал. От этого зависит выбор фундамента, в свою очередь, а также теплопроводность стен. На это влияет наличие пор, плотность и прочие характеристики стройматериала. Главнейшим из них является теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов, конечно, неодинаковы. И выбирать нужно материал наиболее подходящий для постройки дома в данной местности.

Узнать значение коэффициента теплопроводности можно из документации производителя на этот материал. Коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица тоже поможет выяснить интересующую величину. К примеру, теплопроводность дерева лучше, чем у кирпича. Поэтому, кирпичные стены в доме должны быть втрое толще стен из сосновых бревен, чтобы было также тепло.

Определение понятия

Коэффициентом теплопроводности называется физическая величина, показывающая количество тепла, проходящего за час через метровую толщину материала. Температура на той поверхности, через которую тепло выходит, должна быть на 1°С меньше, чем с другой стороны.

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов учитываются во многих случаях. Важно их знать, например, при выборе теплоизоляционного материала для стен здания. В этом случае очень важен правильный расчет. Из-за ошибки сместится точка росы, на стенах, в результате, появится влага, в доме будет холодно и сыро.

Поэтому, коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица обязательно должна быть внимательно изучена во избежание промашек.

Комбинация материалов

Качество производимых утеплителей, благодаря современным технологиям, очень высокое, и строительная индустрия получает весьма широкие возможности. В холодных регионах не нужно возводить дома с большой шириной стен. Надо лишь правильно скомбинировать строительный и теплоизоляционный материалы. Если вам нужно узнать коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица поможет в этом.

Поскольку теплопроводность кирпича небольшая, компенсировать это можно путем использования пенополистирола, к примеру, имеющего коэффициент теплопроводности 0,03 Вт/м град. Вместо кирпича выгодно использовать ячеистый бетон с такими же параметрами, как у дерева. Даже в лютые морозы в доме, построенном из этого материала, сохраняется тепло.

Благодаря таким приемам, стоимость постройки зданий сократилась. Также на возведение сооружения требуется меньше времени. Огромный плюс в том, что нет необходимости в массивном основании, что отдельно дает немалую экономию. Иногда нужен просто легкий столбчатый или ленточный фундамент.

Теплопроводность и каркасное строительство

Все вышесказанное особенно актуально при постройке каркасных домов. Использование материалов низкой теплопроводности привело к тому, что сейчас с применением каркасной технологии строится большое количество коттеджей, складов, магазинов и других сооружений. А возводить каркасные здания можно в зонах с любым климатом.

Теплоизоляционный материал в случае с каркасно-щитовыми зданиями помещается между листами фанеры и плитами OSB. Каким именно должен быть утеплитель в данных климатических условиях, определить можно, используя «коэффициент теплопроводности строительных материалов таблица» на нашем сайте. Будет это пенополиуретан или минеральная вата, толщина утеплителя выбирается в зависимости от величины коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала.

Наподобие того, как утраивается комбинация стен и утеплителя, делается и кровля строения. Применение этой технологии позволяет построить здание в короткий срок, а денежные затраты при этом минимальны.

Минеральная вата и пенополистирол являются лидерами среди материалов-утеплителей для фасадов. Насчет минеральной ваты однозначного мнения нет. Одни специалисты утверждают, что этот материал накапливает конденсат, и использоваться может только вместе с паронепроницаемой мембраной. Но в этом случае стены не «дышат», поэтому целесообразность использования этих материалов остается под вопросом.

По мнению других, устранить эту проблему можно путем устройства вентилируемых фасадов.

Пенополистирол помимо того, что хорошо пропускает воздух, имеет невысокую теплопроводность. Этот показатель зависит от плотности материала. Еще одной важной характеристикой является паропроницаемость. Проветривать помещение в этом случае не нужно.

Высокий уровень паронепроницаемости и низкая теплопроводность стен дома обеспечат отличные условия проживания.

Определение коэффициента теплопередачи материалов

Для чего подбирают определенную толщину стены дома? 

 Естественно для обеспечения необходимых условий проживания: 

— прочности и устойчивости; 
— её теплотехнических характеристик; 
— комфортности проживания в помещении со стенами из данного материала. 

Согласно СНИПу 23-02-2003 нормативное значение сопротивления теплопередаче внешней стены дома зависит от региона. В таблице  необходимое сопротивление теплопередаче наружней стены в Красноярске будет 4,84 м2·°C/В.  

Вычисляем реальное сопротивление теплопередачи стены дома

Значение коэффициента теплопередачи стен зависит от типа и толщины каждого отдельно взятого материала, используемого для их возведения. Для определения этого коэффициента используют показатель Λ — W/(m²·K), т.е нужно разделить толщину материала (м) на коэффициент теплопроводности.

Пример:
Определим коэффициент теплопередачи наружней стены из 3D-панелей

 

Пенополистирол ПСБ-С-25 — 300 мм

Цементная штукатурка — 250 мм

 

 

 

1. В первую очередь следует определить коэффициенты теплопроводности применяемых материалов. Выбираем из таблицы:
пенополистирол ПСБ-С25   — 0,038  Вт/м*К
штукатурка цементная            — 0,9 Вт/м*К

2. Теперь определяем коэффициенты сопротивления теплопередачи по формуле:

R =D/λ, где D — толщина слоя в м;  λ — коэффициент теплопроводности W/(m²·K) взятый из таблицы

0,30 / 0,038 = 7,89
0,25 / 0,9 = 0,28 

Наименование материала Толщина материала, м Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Коэффициент сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт
Пенополистирол ПСБ-С25 0,30 0,038 7,89
Штукатурка цементная 0,25 0,9 0,28

3. Теперь просуммируем полученные величины и узнаем общий коэффициент сопротивление теплопередачи наружней стены 7,89 + 0,28 = 8,17 W/(m²·K)

Коэффициент сопротивление теплопередачи наружной стены из 3D-панелей  8,17 W/(m²·K) Рекомендуемое значение для Красноярска 4,84 (из таблицы), таким образом стена из 3D-панелей не только удовлетворяет «строгому» СНиП 23-02-2003, но и превосходит этот показатель, что гарантирует комфортное проживание в таком доме и позволяет экономить ваши деньги на отоплении и кондиционировании.

Определяем толщину стены из других строительных материалов что бы она соответствовала коэффициенту сопротивление теплопередачи наружней стены 8,17 W/(m²·K), как в 3D-панелях.

Используем формулу: D=λ*R, где
D — толщина слоя в м;
λ — коэффициент теплопроводности, W/(m²·K) взятый из таблицы;
R — Коэффициент сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт (в нашем случае это 8,17)

Наименование материала Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Толщина стены, м
3D-панель 0,55
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,15 1,23
Керамзитобетон 0,2 1,63
Пенобетон 1000 кг/м3 0,3 2,45
Сосна и ель вдоль волокон 0,35 2,86
Дуб вдоль волокон 0,41 3,35
Кладка из кирпича на цементно-песчасном растворе 0,87 7,11
Железобетон 1,7 13,89

Мы видим из таблицы, что при одинаковом коэффициенте сопротивление теплопередачи 8,17 м2 °С/Вт толщина стен из различных строительных материалов разная, что влияет на размеры и стоимость дома.

Толщина стен из 3D-панелей 550 мм, а если взять кирпич без утеплителя то нужно стоить стену толщиной 7110 мм.

 

Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров.

Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Назначение теплопроводности

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой.

Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения.

Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?Теплопроводность определяется такими факторами:Пористость определяет неоднородность структуры.

При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;Повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;Повышенная влажность увеличивает данный показатель.Использование значений коэффициента теплопроводности на практике.Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена.

Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений.При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла.Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери.

Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками.

В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:Показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;Влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;Толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;Важна горючесть.

Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;Термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;Экологичность и безопасность;Звукоизоляция защищает от шума.В качестве утеплителей применяются следующие виды:Минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;Пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью.

Рекомендуется для применения в нежилых строениях;Базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;Пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;Пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;Экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;Пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт.

В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит.Они имеют стойкость к влаге и к огню.

А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей.Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве.

Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана.Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций.

При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице.При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности.Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция.

Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

опубликовано econet.ruP.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление – мы вместе изменяем мир! © econetВ продаже доступно много строительных материалов, использующихся для повышения свойств сооружения сохранять тепло – утеплителей. В конструкции дома он может применяться практически в каждой ее части: от фундамента и до чердака. Далее пойдет речь об основных свойствах материалов, способных обеспечить необходимый уровень теплопроводности объектов различного назначения, а также будет приведено их сравнение, в чем поможет таблица.

Основные характеристики утеплителей

Соотношение качества утеплителя, в зависимости от его толщины

При выборе утеплителей нужно обращать внимание на разные факторы: тип сооружения, наличие воздействия высоких температур, открытого огня, характерный уровень влажности. Только после определения условий использования, а также уровня теплопроводности применяемых материалов для сооружения определенной части конструкции, нужно смотреть на характеристики конкретного утеплителя:

Теплопроводность.

От этого показателя напрямую зависит качество проведенного утеплительного процесса, а также необходимое количество материала для обеспечения желаемого результата. Чем ниже теплопроводность, тем эффективнее использование утеплителя.Влагопоглощение. Показатель особо важен при утеплении внешних частей конструкции, на которые может периодически воздействовать влага.

К примеру, при утеплении фундамента в грунтах с высокими водами или повышенным уровнем содержания воды в своей структуре.Толщина. Применение тонких утеплителей позволяет сохранить внутреннее пространство жилого сооружения, а также напрямую влияет на качество утепления.Горючесть. Это свойство материалов особенно важно при использовании для понижения теплопроводной способности наземных частей сооружения жилых домов, а также зданий специального назначения.

Качественная продукция отличается способностью к самозатуханию, не выделяет при воспламенении ядовитых веществ.Термоустойчивость. Материал должен выдерживать критические температуры. К примеру, низкие температуры при наружном использовании.Экологичность.

Нужно прибегать к использованию материалов безопасных для человека. Требования к этому фактору может изменяться в зависимости от будущего назначения сооружения.Звукоизоляция. Это дополнительное свойство утеплителей в некоторых ситуациях позволяет добиться хорошего уровня защиты помещения от шума, а также посторонних звуков.

Когда используется при сооружении определенной части конструкции материал с низкой теплопроводностью, то можно покупать самый дешевый утеплитель (если это позволят предварительные расчеты).

Важность конкретной характеристики напрямую зависит от условий использования и выделенного бюджета.

Сравнение популярных утеплителей

СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СТЕНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙТеплоизоляционный материалКирпичная кладка (полтора кирпича)Газобетон 30 смДеревянный брус 30 смКаркас из OSBЭкотермикс7 смЗ см5 см10 смМинеральная вата13 см8 см10 см15 смПенополистирол12 см7 см8 см13 смПеностекло11 см6,5 см7 см13 см

Давайте рассмотрим несколько материалов, применяемых для повышения энергоэффективности сооружений:

Минеральная вата. Производится из естественных материалов. Устойчива к огню и отличается экологичностью, а также низкой теплопроводностью.

Но невозможность противостоять воздействию воды сокращает возможности использования.Пенопласт. Легкий материал с отличными утеплительными свойствами. Доступный, легко устанавливается и влагоустойчив.

Недостатки: хорошая воспламеняемость и выделение вредных веществ при горении. Рекомендуется его использовать в нежилых помещениях.Бальзовая вата. Материал практически идентичный минвате, только отличается улучшенными показателями устойчивости к влаге.

При изготовлении его не уплотняют, что значительно продлевает срок службы.Пеноплэкс. Утеплитель хорошо противостоит влаге, высоким температурам, огню, гниению, разложению. Отличается отличными показателями теплопроводности, прост в монтаже и долговечен.

Можно использовать в местах с максимальными требованиями способности материала противостоять различным воздействиям.Пенофол. Многослойный утеплитель естественного происхождения. Состоит из полиэтилена, предварительно вспененного перед производством.

Может иметь различные показатели пористости и ширины. Часто поверхность покрыта фольгой, благодаря чему достигается отражающие эффект. Отличается легкостью, простотой монтажа, высокой энергоэффективностью, влагостойкостью, небольшим весом.

Коэффициент теплопроводности размерность

Выбирая материал для использования в непосредственной близости с человеком, необходимо особое внимание уделять его характеристикам экологичности и пожаробезопасности. Также в некоторых ситуациях рационально покупать более дорой утеплитель, который будет обладать дополнительными свойствами влагозащиты или звукоизоляции, что в окончательном счете позволяет сэкономить.

Сравнение с помощью таблицы

NНаименованиеПлотностьТеппопроводностьЦена , евро за куб.

м.Затраты энергии накг/куб. мминмаксЕвросоюзРоссияквт*ч/куб. м.1целлюлозная вата30-700,0380,04548-9615-3062древесноволокнистая плита150-2300,0390,052150800-14003древесное волокно30-500,0370,05200-25013-504киты из льняного волокна300,0370,04150-200210305пеностекло100-1500.050,07135-16816006перлит100-1500,050.062200-40025-302307пробка100-2500,0390,05300808конопля, пенька35-400,040.041150559хлопковая вата25-300,040,0412005010овечья шерсть15-350,0350,0451505511утиный пух25-350,0350,045150-20012солома300-4000,080,1216513минеральная (каменная) вата20-800.0380,04750-10030-50150-18014стекповопокнистая вата15-650,0350,0550-10028-45180-25015пенополистирол (безпрессовый)15-300.0350.0475028-7545016пенополистирол экструзионный25-400,0350,04218875-9085017пенополиуретан27-350,030,035250220-3501100

Показатель теплопроводных свойств является основным критерием при выборе утеплительного материала. Остается только сравнить ценовые политики разных поставщиков и определить необходимое количество.

Утеплитель – один из основных способов получить сооружение с необходимой энергоэффективностью. Перед его окончательным выбором точно определите условия использования и, вооружившись приведенной таблицей, совершите правильный выбор.

(1оценок, среднее: 5,00из 5)Загрузка…Читайте по теме

    Дата: 11-04-2015Просмотров: 263Комментариев: Рейтинг: 64

Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.

Схема теплопроводности и толщины материалов.

Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.

Понятие теплопроводности

В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.

Коэффициент теплопроводности кирпичей.

Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.

Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.

Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.

Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:

Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.

Пористость — наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом.

Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.Структура пор — малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.Плотность — при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии.

В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.Влажность — значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:

λ=λо*(1+b*t), (1)

где, λо — коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;

b — справочная величина температурного коэффициента;

t — температура.

Вернуться к оглавлению

Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление — нормируемая величина.

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

Таблица теплопроводности утеплителей.

H=R/λ, (2)

где, H — толщина слоя, м;

R — сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;

λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

    ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;используемые стройматериалы имеют естественную влажность.

При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:

    СНиП23-01-99 — Строительная климатология;СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий;СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий.

Вернуться к оглавлению

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

МатериалКоэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).Пенобетон(0,08 — 0,29) — в зависимости от плотностиДревесина ели и сосны(0,1 — 0,15) — поперек волокон0,18 — вдоль волоконКерамзитобетон(0,14-0,66) — в зависимости от плотностиКирпич керамический пустотелый0,35 — 0,41Кирпич красный глиняный0,56Кирпич силикатный0,7Железобетон1,29

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы — это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Вернуться к оглавлению

Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.

При проектировании и производстве строительных работ необходимо учитывать возможные пути теплопотерь:

    30-40% потерь тепла приходится на поверхность стен;20-30% — через межэтажные перекрытия и крышу;около 20% потерь приходится на поверхность, занимаемую оконными и дверными проемами;приблизительно 10% тепла уходит из помещения через плохо утепленные полы.

Важным фактором при учете теплопроводности в строительстве является обеспечение надлежащей ветро- и пароизоляции.

В наибольшей степени это справедливо для пористых утеплителей. Т.е. при ограничении доступа влаги внутрь конструкций (как извне, так и снаружи) сопротивление теплопередачи будет выше. Утеплитель будет более эффективно работать, соответственно, потребуется меньшая толщина конструкций.

В идеале стены и перекрытия должны выполняться из теплоизоляционных материалов.

Однако они обладают низкой конструкционной прочностью, что ограничивает широту их применения. Возникает необходимость выполнять основные несущие конструкции из кирпича, дерева, пенобетонных блоков и т. п.

Наиболее распространенным вариантом конструкций домов, встречающимся на практике, является комбинация несущей конструкции и теплоизоляции.

Здесь можно различить:

Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.

Каркасный вариант строительства — основной каркас, обеспечивающий пространственную жесткость, выполняется из деревянных досок или брусьев. Утеплитель укладывается в межстоечное пространство.

В некоторых случаях для достижения требуемых показателей по энергоэффективности осуществляется дополнительное утепление снаружи каркаса.Возведение стен дома из кирпича, пористых бетонных блоков, дерева — утепление осуществляется по наружной поверхности. Слой утеплителя компенсирует избыточную теплопроводность основного стенового материала. С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.

Аналогичные закономерности будут справедливы при возведении межэтажных перекрытий и кровельных конструкций.

Таким образом, используя комбинацию материалов с требуемыми значениями коэффициентов теплопроводности, можно получить оптимальные по свойствам и толщине ограждающие конструкции здания.

Источники:

  • econet.ru
  • jsnip.ru
  • ostroymaterialah.ru

HTPage4

    Три механизма теплопередачи:
    Проводимость

    Кондуктивный перенос тепла — это перенос энергии за счет движения молекул. и взаимодействие. Передача тепла через твердые тела происходит за счет молекулярной вибрация. Фурье определил, что Q / A, теплопередача на единицу площади (Вт / м2) пропорционален градиенту температуры dT / dx. Постоянная пропорциональности называется теплопроводностью материала k

    Уравнение Фурье:

    Коэффициент теплопроводности k зависит от материала, например, различные материалы, используемые в двигателях, обладают следующей теплопроводностью (Вт / м · К):

    Таблица I.Теплопроводность обычных материалов
    Медь 400
    Алюминий 240
    Чугун 80
    вода 0,61
    воздух 0,026
    Теплопроводность также несколько зависит от температуры материал.
Рисунок 8. Проводимость через стенку поршневого цилиндра.

Для чугунного блока цилиндров 0,012 м (½ дюйма) в устойчивом состоянии,

Следующий апплет представляет простой пример проводимости. Аплет.

Рисунок 9. Граничный слой.

Конвекция

Конвекционная теплопередача — это перенос энергии за счет движения жидкости в объеме.Конвекционная теплопередача через газы и жидкости от твердой границы возникает в результате движения жидкости по поверхности.

Ньютон определил, что теплопередача / площадь Q / A пропорциональна разности температур твердого тела Ts-Tf. Разница температур обычно происходит через тонкий слой жидкости, прилегающий к твердой поверхности. Этот тонкий слой жидкости называется пограничным слоем. Константа пропорциональности называется коэффициентом теплоотдачи, ч.

Уравнение Ньютона:

Коэффициент теплопередачи зависит от типа жидкости и жидкости скорость. Тепловой поток, в зависимости от исследуемой области, является локальным или усредненная по площади. Обычно используются различные типы конвективной теплопередачи. подразделяются на следующие области:

Таблица II. Коэффициенты конвективной теплопередачи

Тип конвекции Описание Типичное значение h (Вт / м2 · К)
естественная конвекция Движение жидкости, вызванное разницей плотности 10 (газ)

100 (жидкость)

принудительная конвекция Движение жидкости, вызванное перепадом давления от вентилятора или насоса 100 (газ)

1000 (жидкость)

кипящая движение жидкости, вызванное переходом фазы с жидкости на пар 20 000
конденсация движение жидкости, вызванное переходом фазы с пара на жидкость 20 000
Рисунок 10.Диаграмма проблемы конвекции

Для блока цилиндров с принудительной конвекцией h 1000, температура поверхности 100 ° C, а температура охлаждающей жидкости 80 ° C, местная скорость теплоотдачи является :

Нажмите здесь, чтобы активировать конвекцию Аплет.

Рисунок 11. Излучение через стенку поршневого цилиндра

Излучение

Радиационная теплопередача — перенос энергии за счет излучения электромагнитных волны или фотоны от поверхности или объема.Радиация не требует теплоноситель и может происходить в вакууме. Передача тепла излучение пропорционально четвертой степени абсолютного материала температура. Константа пропорциональности s — постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67 x 10 -8 Вт / м2 · K4. Радиационная теплопередача также зависит от представленных свойств материала. на e — коэффициент излучения материала.

Для поверхности с коэффициентом излучения e = 0.8 и T = 373 K (100C) радиационная теплопередача равна

Для умеренных (менее 100 C) перепадов температур необходимо отметил, что радиационная и естественная конвекционная теплопередача примерно тоже самое.

Следующий апплет вычисляет тепло, передаваемое излучением от поверхность при температуре, Т с : Излучение Аплет.

Коэффициент теплопроводности — обзор

2.5 Обнаружение и анализ тепловых свойств

Что касается тепловых свойств наноматериалов, физические величины, требующие определения характеристик, включают коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость, тепловое расширение, термическую стабильность и температуру плавления.

Когда тонкопленочный слой материала достигает определенной толщины, эффект границ зерен будет оказывать все более значительное влияние на теплопроводность. Кроме того, коэффициент теплопроводности перпендикулярно пленке имеет тенденцию к уменьшению с уменьшением толщины пленки.

Теоретические предсказания и экспериментальные результаты подтвердили, что наноструктурированные материалы имеют значения удельной теплоемкости намного выше, чем у обычных объемных материалов. Наноматериалы имеют сравнительно хаотичное распределение атомов по структуре, которая имеет больший объем по сравнению с объемными аналогами. Таким образом, энтропийные вклады из-за этой некристаллической поверхности вносят гораздо больший вклад в удельную теплоемкость, чем средние крупнокристаллические материалы, что приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Нанокристаллы почти в два раза больше средних кристаллов по коэффициенту теплового расширения, причем увеличение t в основном связано с составом кристаллических границ. Основной прибор для измерения коэффициента теплового расширения материалов известен как анализатор теплового расширения, но он также известен как термодилатометрический анализатор или термомеханический анализатор . Анализ коэффициента теплового расширения материалов может дать представление о молекулярном движении, структурных изменениях и поведении при тепловом расширении.Для решения таких проблем, как термическое соединение различных материалов при производстве полупроводниковых устройств, анализатор теплового расширения является лучшим инструментом для анализа.

Точка плавления — это температура, при которой материал переходит из твердого состояния в жидкость. Для кристаллических объектов существует четкая точка плавления; однако некристаллические объекты имеют плохо определенную температуру плавления. Температура может увеличиваться до значения, при котором небольшое количество атомов в общей структуре начинает двигаться одновременно с жидким поведением.Эта температура известна как температура стеклования ( T г ). При температуре ниже T г стекломатериал находится в твердом состоянии; при температурах выше T г это переохлажденная жидкость. Выражаясь механически, если температура ниже T g , то произойдет упругая деформация; если температура выше Т г , то начинается вязкостная (жидкая) деформация.

Температура термического разложения — это значение, при котором связи материала могут нагреваться до разорванного состояния и диссоциировать на другие вещества.

Для пластифицированных некристаллических или аморфных наноматериалов температура стеклования и температура термической диссоциации, отличные от точки плавления, также являются очень важными тепловыми свойствами. Таблица 2.4 показывает температуру плавления нескольких видов материалов в разных масштабах.

Таблица 2.4. Точка плавления нескольких материалов в разных масштабах

909
Тип материала Размер частиц: диаметр (нм) или общее количество атомов Точка плавления (K)
Au Обычные сыпучие материалы 1340
300 нм 1336
100 нм 1205
20 нм 800
2 нм 600
600
3 555 000 000 000 нм
500 480
Pb Обычные сыпучие материалы 600
30–45 583
CdS ≈910
1.5 нм ≈600
Cu Обычные сыпучие материалы 1358
20 нм ≈312

Термические свойства наноматериалов обычно обнаруживаются и анализируются с помощью термогравитационного анализа (TGA) и производная термогравиметрия (DTG).

ТГА может обеспечивать непрерывное измерение на основе изменения веса материалов в процессе нагрева во время измерения.В частности, изменения массы отслеживаются как функция температуры с заданной температурной скоростью и могут быть соотнесены с потерями массы и тепловыми переходами в материале. Одновременно можно проводить дифференцированное лечение. А именно, запись изменений качества составляет метод измерения DTG.

С помощью TGA (или DTG) можно определить ряд тепловых свойств материалов, например, температуру старения во время пиролиза и динамику старения, поведение при старении при разных температурах и в различных газовых средах, упаковочные материалы IC, используемые в процесс изготовления исполняемых полупроводниковых устройств, гибких печатных плат и стеклянных подложек, керамических подложек и других компонентов анализа.

В коллоидной системе соответствующие термические свойства частиц также включают, среди прочего, броуновское движение, баланс диффузии и седиментации.

При броуновском движении среднее смещение частицы X¯ может быть выражено как:

X¯ = RTN0Z3πηr

где R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N 0 — постоянная Авогадро, Z — интервал времени наблюдения, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Броуновское движение имеет большое значение для природы коллоидных частиц. Броуновское движение — важный фактор, который может повлиять на стабильность дисперсной системы коллоидных частиц. Из-за броуновского движения осаждение коллоидных частиц происходит не из-за гравиметрических сил, а из-за коллоидной агрегации, вызванной столкновениями между частицами, что приводит к осаждению.

Явление диффузии связано с переносом массы, который возникает из-за броуновского движения частиц (броуновское движение) при наличии градиента концентрации.Чем крупнее частицы и чем меньше тепловая скорость, тем менее заметной становится диффузия. Обычно коэффициент диффузии используется для измерения скорости диффузии. Это физическое количество материала, указывающее на диффузионную способность.

В коллоидной системе коэффициент диффузии D можно выразить как:

D = RTN0⋅16πηr

Здесь R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N 0 — постоянная Авогадро, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Поскольку коэффициент диффузии коррелирует со средним смещением, полученный коэффициент диффузии D можно также выразить как:

D = X¯22Z

Здесь Z — это определенный интервал времени наблюдения, а X¯ равно среднее смещение частицы при броуновском движении. В таблице 2.5 показан коэффициент диффузии золя, образующегося из наночастиц золота, при 291 К.

Таблица 2.5. Коэффициент диффузии золя, образующегося из частиц нано-Au при 291 K

Размер частиц нано-Au (нм) Коэффициент диффузии (109 м 2 / с)
1 0 .213
10 0,0213
100 0,00213

Когда взвешенные в жидкости частицы показывают скорость осаждения, равную скорости диффузии, система достигает состояния равновесия, а именно равновесия седиментации. . В состоянии седиментационного равновесия концентрация коллоидных частиц подчиняется закону распределения Гаусса.

Закон распределения Гаусса для коллоидных частиц может быть выражен как:

n2 = n1e − N0RT⋅43r3 (ρp − ρ0) (x2 − x1) g

Здесь n 1 и n 2 — концентрация частиц в поперечном сечении на высоте x 1 и x 2 соответственно, R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, A — Константа Авогадро, r — радиус частицы, ρ0 — плотность коллоидных частиц, ρp — плотность дисперсионной среды, а г — ускорение свободного падения.

Теплопроводность обычных материалов

В этой статье приведены данные о теплопроводности для ряда распространенных материалов. Теплопроводность измеряет способность материала пропускать тепло через проводимость.

Теплопроводность измеряет способность материала пропускать тепло через проводимость. Теплопроводность материала сильно зависит от состава и структуры. Вообще говоря, плотные материалы, такие как металлы и камень, являются хорошими проводниками тепла, в то время как вещества с низкой плотностью, такие как газ и пористая изоляция, плохо проводят тепло.

Теплопроводность материалов требуется для анализа сетей теплового сопротивления при исследовании теплопередачи в системе.

Дополнительную информацию см. В статье «Значения теплопроводности для других металлов и сплавов».

В следующих таблицах показаны значения теплопроводности для обычных веществ.

Материал Температура
Теплопроводность
Температура
Теплопроводность
Почвы и земля
03 0.600 0,098 0,098
68 0,347
Гравий 20 2,50 68 1,44
Недра (Влажность 8%) 20 0,900 68 0,520
Грунт, сухой песчаный 20 0,300 68 0,173
влажный песок (Влажность 8%) 20 0,600 68 0,347
Строительные материалы
Кирпич (здание) 20 0.720 68 0,416
Кирпич (глинозем) 430 3,10 806 1,79
Клинкер (цемент) 20 9000 20 9000 0,40 Бетон, тяжелый 20 1,30 68 0,751
Бетон, изоляция 20 0,207 68 0,120
418 68 0,242
Стекло 20 0,935 68 0,540
Дерево 20 0,170
03 Асбест 20 80 000 000 0,05 000 000 0,380 4 % 0,026 0,09 9000
0 0,160 32 0,092
100 0,190 212 0,110
200 0.210 392 0,121
Силикат кальция 20 0,046 68 0,027
Пробка 30 0,043 0,043 0,042 68 0,024
Магнезия 85% 20 0,070 68 0,040
Магнезит 200 200 392 2.20
Слюда 50 0,430 122 0,248
Rockwool 20 0,034 0,034 20 0,130 68 0,075
Твердая резина 0 0,150 32 0,087
Опилки 20 052 68 0,030
Уретановая пена (жесткая) 20 0,026 68 0,015
Прочие твердые вещества
1,329
Графит 0 151 32 87,2
Кожа человека 20 0,370 68 0.214
Жидкости
Уксусная кислота, 50% 20 0,350 68 0,202
Ацетон 30 20 0,170 68 0,098
Бензол 30 0,160 86 0,092
Хлорид кальция, 30% 550 86 0,318
Этанол, 80% 20 0,240 68 0,139
Глицерин, 60% 20 0,380 20 Глицерин, 40% 20 0,450 68 0,260
Гептан 30 0,140 86 0,081
68 4,93
28 8,36 82 4,83
Кислота серная, 90% 30 0,360 30 0,430 86 0,248
Вода 20 0,613 68 0,354
30 0.620 86 0,358
60 0,660 140 0,381
Газы
Воздух 0 0,024 0 0,024 0 0,024 0 0,024 68 0,015
100 0,031 212 0,018
Углекислый газ 0 0,015 32 009
Этан 0 0,018 32 0,010
Этилен 0 0,017 32 0,010 8
0,088
Водород 0 0,170 32 0,098
Метан 0 0,029 32 0.017
Азот 0 0,024 32 0,014
Кислород 0 0,024 32 0,014 212 0,014
Статья создана: 5 ноября 2013 г.
Теги статьи

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовать
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

Коэффициент теплопередачи — это количественная характеристика конвективной теплопередачи между текучей средой (текучей средой) и поверхностью (стенкой), через которую она протекает.Эта характеристика появляется как коэффициент пропорциональности а в соотношении Ньютона-Рихмана

где — плотность теплового потока на стенке, T w — температура стенки, T t — характерная температура жидкости, например, температура T e вдали от стенки во внешнем потоке, температура объемного потока T b в трубках и т. д. Единица измерения в международной системе единиц (СИ) (см. Международная система единиц) — Вт / (м 2 K), 1 Вт / (м 2 K) = 0 .86 ккал / (м 2 ч ° C) = 0,1761 БТЕ / (hft 2 ° F) или 1 ккал / (м 2 ч ° C) = 1,1630 Вт / (м 2 K), 1 BTU / (hft 2 ° F) = 5,6785 Вт / (м 2 K). Коэффициент теплопередачи получил широкое распространение при расчетах конвективной теплопередачи и при решении задач внешнего теплообмена между теплопроводной твердой средой и ее окружением. Коэффициент теплопередачи зависит как от тепловых свойств среды, гидродинамических характеристик ее потока, так и от гидродинамических и тепловых граничных условий.Используя методы теории подобия, зависимость коэффициента теплоотдачи от многих факторов может быть представлена ​​во многих практически важных случаях в виде компактных соотношений между безразмерными параметрами, известных как критерии подобия. Эти отношения называются обобщенными уравнениями (формулами) или подобием. Число Нуссельта Nu = αl / λf или число Стентона St = используется в качестве безразмерного числа для теплопередачи в этих уравнениях, где 1 — характерный размер поверхности в потоке, массовая скорость потока жидкости, λ f и C pf теплопроводность и теплоемкость жидкости.При решении задач теплопроводности в твердом теле распределение коэффициента теплопередачи α между телом и его окружением часто задается как граничное условие. Здесь полезно использовать безразмерный независимый параметр, число Био Bi = αl / λ s , где λ s — теплопроводность твердого тела, а 1 — его характерный размер. Зависимость чисел Nu и St от чисел Re и Pr играет существенную роль в теплообмене за счет принудительной конвекции.В случае полностью развитой теплопередачи в круглой трубе с ламинарным потоком жидкости число Нуссельта является константой, а именно Nu = 3,66 при постоянной температуре стенки и 4,36 при постоянном тепловом потоке (см. Трубы (однофазная теплопередача в) ). В случае свободной конвекции число Nu зависит от чисел Gr и Pr. Когда теплоемкость жидкости существенно меняется, коэффициент теплопередачи часто определяется в терминах разности энтальпий (h w — h f ).Понятие коэффициента теплоотдачи используется также при теплообмене с фазовыми превращениями в жидкости (кипение, конденсация). В этом случае температура жидкости характеризуется температурой насыщения T s . Порядок величины коэффициента теплоотдачи для разных случаев теплообмена представлен в таблице 1.

При анализе внутренней теплопередачи в пористых телах, т. Е. Конвективной теплопередачи между жесткой матрицей и проникающей через нее жидкостью, часто используется объемный коэффициент теплопередачи.

где qv — тепловой поток, проходящий от жесткой матрицы к жидкости в единице объема пористого тела, T w — локальная температура матрицы, а T f — локальная объемная температура жидкости.

Следует подчеркнуть, что постоянство α в широком диапазоне и ΔT (при прочих равных условиях) встречается только в случае конвективного теплообмена, когда физические свойства жидкости изменяются незначительно при теплопередаче. При конвективной теплопередаче в жидкости с различными свойствами и при кипении коэффициент теплопередачи может существенно зависеть от и ΔT. В этих случаях увеличение теплового потока может вызвать опасные явления, такие как выгорание (переходный тепловой поток) и ухудшение турбулентной теплопередачи в трубках.Если (ΔT) является нелинейным, представляется неуместным представлять его в терминах коэффициента α при анализе, например, устойчивости к кипению.

Общий коэффициент теплопередачи

где T f1 и T f2 — температуры нагреваемой и нагретой жидкостей, используется при расчетах теплопередачи между двумя жидкостями через разделительную стенку. Значения U для наиболее часто используемых конфигураций стен определяются по формулам

для плоской многослойной стены,

для цилиндрической многослойной стенки, и

для сферической многослойной стены.

Здесь D 1 и D 2 — внутренний и внешний диаметры стены, D — эталонный диаметр, по которому определяется эталонная поверхность теплопередачи, S i , D i , D i + 1 и λ i — толщина, внутренний и внешний диаметры, а также теплопроводность i-го слоя. Первый и третий члены в скобках называют тепловыми сопротивлениями теплопередачи. Для их опускания стены оребрены оребрением и используются различные методы увеличения теплоотдачи.Второй член в скобках означает тепловое сопротивление стены, которое может значительно увеличиться в результате загрязнения стены, например накипи и образования золы, или плохой теплопередачи между слоями стены. Значения α и U для малого элемента теплопередающей поверхности называются локальными. Если они не сильно меняются, то при практических расчетах теплоотдачи на поверхностях конечных размеров используются средние значения коэффициентов и уравнение теплопередачи

где A — эталонная поверхность теплопередачи и (как правило, средний логарифмический) перепад температуры (см. среднюю разность температур).

Таблица 1. Ориентировочные значения коэффициента теплоотдачи

ССЫЛКИ

Jakob, M. (1958) Heat Transfer , Wiley, New York, Chapman and Hall, London.

Schneider, P. J. (1955) Conduction Heat Transfer , Addison-Wesley Publ. Co., Кембридж.

Adiutory, E. F. (1974) The New Heat Transfer, vols. 1,2, Ventuno Press, Цинциннати.

Оптимальное распределение коэффициентов теплопередачи в процессе контролируемого охлаждения двутавровой стальной балки

Исследуются трехмерные термомеханические модели для прогнозирования распределений коэффициента теплопередачи с балками разного размера.Стальные Н-образные балки h400 × 300, h350 × 250 и h300 × 200 исследуются в процессе контролируемого охлаждения, чтобы получить проектные требования для максимального равномерного распределения температуры и минимального остаточного напряжения после контролируемого охлаждения. Алгоритм, разработанный с использованием метода сопряженных градиентов, используется для оптимизации распределения коэффициента теплопередачи. При сравнении с результатами трех групп численные результаты показывают, что с той же моделью и при одинаковых начальной температуре (° C) и конечной температуре (° C) коэффициенты теплопередачи, полученные с помощью метода сопряженного градиента, могут давать более равномерное распределение температуры и меньшее остаточное напряжение стенки, с минимальными целевыми функциями конечной средней температуры и максимальной разницы температур.Максимальная разница температур уменьшается на 57 ° C, 74 ° C и 75 ° C для случаев 1, 2 и 3, соответственно, максимальная разница температур поверхности уменьшается на 60 ~ 80 ° C для трех случаев, и остаточное напряжение на стенке может быть уменьшено на 20-40 МПа для трех случаев.

1. Введение

Стальные Н-образные балки широко используются в промышленности и на строительных площадках благодаря своим характеристикам безопасности и тому факту, что они представляют собой сталь экономичного поперечного сечения с широким фланцем, тонкой стенкой и превосходным поперечным сечением. свойства [1, 2].Н-образные стальные балки имеют неравномерное распределение температуры в процессе охлаждения из-за их сложной геометрии, которая, вероятно, приводит к короблению и разрушению, поэтому контролируемое охлаждение играет очень важную роль после прокатки для получения высокопроизводительных и высокопрочных двутавровых балок.

Еще в конце 1950-х и 1960-х годах исследования по улучшению механических свойств стали проводились в основном в Европе, где, в частности, такие исследования активно выполнялись в BISRA (Британская ассоциация исследований черной металлургии).Затем, в конце 1970-х годов, оборудование ускоренного охлаждения было впервые установлено на японском сталелитейном заводе для производства высокопрочной стали с высокой закалкой [3]. В 1980 году компания JFE Steel разработала технологию TMCP (процесс термомеханического контроля), которая представляет собой метод микроструктурного контроля, сочетающий контролируемую прокатку и охлаждение [4]. В 1998 г. компания JFE Steel разработала Super-OLAC, усовершенствованную систему ускоренного охлаждения, способную равномерно охлаждать пластины при высоких скоростях охлаждения, близких к теоретическим пределам [5].

В последнее время многие исследователи решили контролировать распределение температуры и разницу температур, возникающих в процессе охлаждения, посредством моделирования и экспериментов, направленных на улучшение механики стали. В 2003 году Лю и др. В [6] изучались граничные условия теплопередачи и анализировалось распределение и изменение температурного поля двутавровых балок в процессе охлаждения, а их результаты сравнивались с имеющимися экспериментальными данными. В 2008 году Лю и др.[7] проанализировали температурное поле двутавровых балок во время охлаждения с помощью численного моделирования и обсудили распределение и характер температуры в различных частях балок как при воздушном охлаждении, так и при охлаждении распылением. Было обнаружено, что соответствующий режим охлаждения позволяет получить достаточно однородное температурное поле и тем самым улучшить механические свойства стали. Zhao et al. [8] сосредоточился на том, как улучшить искажение охлаждения двутавровой балки, и обсудил неравномерное распределение температуры, возникающее в процессе охлаждения, вызывающее явление неравномерного искажения в поперечном сечении двутавровой балки.

В 2013 году Guo et al. [9] проанализировали температурные поля во время контролируемого охлаждения и воздушного охлаждения, а также микроструктурные механические свойства для различных частей двутавровой балки после контролируемого охлаждения в течение 4,5 с, а самая низкая и самая высокая температура были измерены на краю фланца. и в правом углу соответственно. Микроструктура различных частей двутавровой балки состояла из феррита и перлита, и размер зерна в углу R был крупнее, чем на полке и стенке.Изменения микроструктуры хорошо согласовывались с изменениями температурного поля, и результаты показали, что однородность микроструктуры и механических свойств можно улучшить за счет увеличения расхода воды в углу R. В 2014 году Ма и др. [10] разработали четыре типа схем охлаждения с распылительным охлаждением для исследования переходного температурного поля и поля напряжений, которые имеют разную скорость потока воды в разных частях двутавровой балки, и было обнаружено, что основная причина остаточного термического напряжения — перепады температур сечения стальной двутавровой балки в процессе охлаждения после прокатки.

Было проведено много исследований, посвященных моделированию поля термических напряжений. В 2008 году Zhu et al. [11] смоделировали поле термических остаточных напряжений двутавровых балок разной длины с использованием воздушного охлаждения, где результаты показали, что остаточное напряжение в стенке проявляет сжимающее напряжение, в то время как в центре стенки и галтели проявляется растягивающее напряжение. Состояние остаточного напряжения в направлении ширины влияло на распределение остаточного напряжения в направлении длины.Лю и др. (2008) [12] рассмотрели теплопередачу и теорию термоупругой пластичности вместе с методом конечных элементов для моделирования температуры и теплового напряжения двутавровой балки во время процесса охлаждения и обнаружили, что соответствующий режим и параметры охлаждения могут эффективно обеспечивать получение достаточно однородного температурного поля и меньшего остаточного напряжения. В 2011 году Zhao et al. [13] проанализировали распределение поля напряжений и деформаций при различных тепловых граничных условиях и условиях времени охлаждения, и их результаты показали, что температура двутавровой балки будет снижаться с увеличением плотности потока воды, а максимальное напряжение будет увеличивать.В том же году Zhu et al. В [14] смоделировано распределение остаточных напряжений в горячекатаных двутавровых балках после охлаждения и преобразование остаточных напряжений во время резки фланцев. Янг и Ган [15] недавно предложили алгоритм для расчета оптимальной комбинации коэффициентов теплопередачи для двутавровой балки.

На основании предыдущих исследований можно сделать вывод, что температурное поле существенно влияет на напряжение двутавровых балок. Следовательно, коэффициенты теплопередачи двутавровой балки в качестве теплового граничного условия являются очень важными рабочими параметрами для управления температурным полем.Чтобы оптимизировать температурное поле и перепады температур, оптимизация коэффициентов теплопередачи исследуется и решается численно с использованием коммерческого решателя кода CFD ANSYS FLUENT вместе с методом сопряженных градиентов (CGM), который успешно применялся в других приложениях [16 –19]. Расчетными переменными в настоящем исследовании являются коэффициенты теплопередачи, которые сильно влияют на температурное поле и поле остаточных напряжений двутавровой балки. Таким образом, оптимальное температурное поле и поле напряжений с коэффициентами теплоотдачи определяются с помощью разработанного алгоритма оптимизации.

2. Математический анализ

В этой работе управляемый процесс охлаждения двутавровых балок от China Steel Corporation (CSC), Тайвань, моделируется с помощью переходной теплопередачи с использованием трехмерной модели для управления охлаждением после процесса прокатки. . Двутавровые балки состоят из трех частей: стенки, полки и скругления, для которых физическая модель и сетка показаны на рисунках 1 и 2. Были установлены три размера моделей двутавровых балок, и размеры H-образные балки (h400 × 300, h350 × 250 и h300 × 200) перечислены на рисунке 1, которые соответствуют случаям 1, случаям 2 и случаям 3 в этой статье, соответственно.H-образные балки, использованные в этом исследовании, представляли собой балку из высокопрочной низколегированной стали ASTM A572. На основе охлаждения и геометрических характеристик двутавровых балок были построены физические модели симметрии, в которых симметрия по осям -осям, -осям и -осям соответственно, а контролируемое охлаждение двутавровых балок было разделено на пять частей, соответствующих коэффициенты теплопередачи,,,, и, как показано на рисунке 3. В этом исследовании использовались два подхода для получения целевых температурных полей двутавровых балок, в одном из которых были приняты постоянные коэффициенты теплопередачи, а в другом — CGM ищет оптимальные коэффициенты теплопередачи в качестве граничного условия для сравнения полей температуры и полей напряжений с одинаковой средней температурой охлаждения.




2.1. Основные уравнения

Следующее уравнение нестационарной теплопроводности управляет температурным полем двутавровой балки [20]: где, и — плотность, теплоемкость и теплопроводность двутавровой балки, соответственно. Фазовое превращение происходит при ° C, что приводит к появлению скрытой теплоты и внутреннего напряжения. Эти эффекты учитываются при изменении термомеханических физических свойств (удельная теплоемкость, теплопроводность, коэффициент теплового расширения, модуль Юнга и предел текучести) в зависимости от температуры, как показано на рисунке 4 [21].Диаграммы изменения микроструктуры также показаны на рисунке 4 (d). Плотность является постоянной, равной 7750 кг / м 3 , и предполагается, что начальная температура двутавровой балки одинакова и составляет 850 ° C.

Поступательная теория пластичности определяет поле остаточных напряжений двутавровой балки. Предполагается, что пластическая деформация материалов подчиняется критерию текучести фон Мизеса и соответствующему правилу течения. Связь компонентов скорости между термическими напряжениями, и деформациями, описывается формулой [20], где — модуль Юнга; коэффициент Пуассона; — коэффициент теплового расширения; являются составляющей девиаторных напряжений; и — коэффициент пластической текучести.для упругой деформации или, а для пластической деформации или, где — предел текучести, а — эффективное напряжение по Мизесу. Коэффициент Пуассона является константой, равной 0,3, где модуль Юнга, коэффициент теплового расширения и предел текучести меняются в зависимости от температуры и примерно при 550 ° C существенно изменяются в зависимости от теплоемкости и теплопроводности, как показано на рисунках 4. (б) и 4 (в) [20]. Начальное остаточное напряжение двутавровой балки предполагается равномерным и равным нулю.

2.2. Начальные и граничные условия

Конвективный теплоперенос между поверхностью двутавровой балки и окружающей средой оценивается с помощью уравнения где — коэффициент конвективной теплопередачи для поверхности двутавровой балки, который изменяется в зависимости от различных частей двутавровой балки. . Кроме того, это температура поверхности двутавровой балки и температура окружающей среды 25 ° C в процессе водяного и воздушного охлаждения. Условия охлаждения требуют водяного охлаждения в течение 15 с, а затем воздушного охлаждения до температуры окружающей среды (около 100 минут), где скорость водяного охлаждения составляет около 20 ° C / с, коэффициент теплопередачи воздушного охлаждения составляет 30 Вт / м 2 K, а коэффициенты теплопередачи водяного охлаждения определяются постоянными и оптимизационными значениями CGM.

3. Численный метод
3.1. Численный алгоритм

В этом исследовании для решения основных уравнений используется коммерческое программное обеспечение ANSYS, а для моделирования температурного поля и термомеханического анализа используется метод конечных элементов. Процесс вычислений носит временный характер, поэтому был принят неявный метод первого порядка для поддержания численной стабильности каждого временного шага. Шаг по времени составлял 0,1 с для CGM и программы, контролируемой для термомеханического анализа, чтобы удовлетворить требованиям точности вычислений.Вычислительные сетки для трехмерных моделей, которые состоят из 3 544 272, 107 848 и 94 248 ячеек для случая 1, случая 2 и случая 3 соответственно, обычно применялись в вычислительной области, как показано на Рисунке 2 и Таблице 2. Однако была проведена тщательная проверка сетевой независимости численных решений, чтобы гарантировать точность и достоверность численных результатов. С этой целью были протестированы сеточные системы модели симметрии, которые включали 541 323, 443 034 и 295 556 ячеек для случая 1, 394 611, 359 214 и 262 200 ячеек для случая 2 и 385 120, 245 916 и 129 276 ячеек для случая 3, соответственно.Было обнаружено, что относительные погрешности при одних и тех же условиях среди температурных решений, полученных с использованием трех типов сеток, были менее 0,5% для трех случаев. Дискретизированная система решалась итеративно до тех пор, пока она не удовлетворяла следующему критерию остаточной сходимости: где — предыдущее значение температуры на том же временном уровне.

Моделирование было выполнено как параллельное вычисление с использованием шестнадцати основных центральных процессоров для трехмерных моделей. Время компьютерных вычислений составляло приблизительно 10, 8 и 6 минут для каждого шага поиска для случаев 1, 2 и 3 соответственно.

3.2. Оптимизация

В этом исследовании метод сопряженных градиентов (CGM) был объединен с кодом метода конечных объемов (FVM) в качестве оптимизатора для поиска оптимальных коэффициентов теплопередачи. Целевые функции и были определены как диапазон конечной средней температуры (° C), рассчитанной по средней температуре вершины двутавровой балки, и максимальной разности температур как минимум (), рассчитанной по максимальной температуре вершины за вычетом минимальной температуры вершины. двутавровой балки.

Прежде всего, метод CGM оценивает градиент целевых функций, а затем устанавливает новое сопряженное направление для обновленных проектных переменных с помощью прямого численного анализа чувствительности. Было сделано первоначальное предположение для значения каждой переменной поиска, и на последовательных этапах были оценены коэффициенты сопряженного градиента и направления поиска для оценки новых переменных поиска. Затем решения, полученные с помощью метода конечных разностей, использовались для вычисления значений целевых функций, которые затем передавались обратно оптимизатору для вычисления последовательных направлений.Процедура применения этого метода описана ниже: (1) Создайте начальное предположение для пяти проектных переменных: коэффициентов теплопередачи. (2) Примите метод конечных разностей для прогнозирования температурных полей, связанных с последним, а затем вычислите целевые функции и. (3) Когда значение достигает диапазона объекта и достигает минимума, процесс оптимизации завершается. В противном случае перейдите к шагу 4. (4) Определите функции градиента и (), применяя небольшое возмущение к каждому значению, и вычислите соответствующее изменение целевых функций и.Затем градиентные функции по каждому значению проектных переменных могут быть вычислены прямым численным дифференцированием как (5) Вычислить коэффициенты сопряженного градиента,,, и направления поиска,,,,,, для переменных поиска. Для первого шага с,. (6) Присвойте значения коэффициентам в нисходящем направлении для всех значений проектных переменных. В частности, эти значения выбираются методом проб и ошибок. Обычно коэффициенты в нисходящем направлении находятся в диапазоне от 1 до 50.(7) Обновите проектные переменные с помощью блок-схемы процесса оптимизации CGM, представленной на рисунке 5.


4. Результат и обсуждение

Для проверки достоверности результатов метода CGM были выбраны два начальных предполагаемых значения. использовались для поиска оптимальных распределений коэффициента теплопередачи двутавровых балок для трех случаев, и все они дали примерно одинаковый результат. На основе оптимальных распределений коэффициента теплопередачи с использованием метода CGM были рассчитаны температурное поле и остаточное напряжение двутавровой балки для сравнения с результатами постоянного коэффициента теплопередачи.Учитывая работоспособность в процессе охлаждения, площадь верхней поверхности фланца мала и не находится в диапазоне водяного охлаждения; следовательно, коэффициент теплопередачи имеет значительно меньшее значение, чем до.

На рисунке 6 показаны окончательная средняя температура и путь поиска максимальной разницы температур, где начальное предполагаемое значение 1 было (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), а начальное предполагаемое значение 2 было (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) для случая 1.Первоначальные предполагаемые значения коэффициентов теплопередачи Вт / м 2 K в воде оцениваются на основе корреляций коэффициентов теплопередачи водяной струи Wendelstorf et al. [22], тогда как Вт / м 2 K в воздухе оценивается на основе комбинированной теории естественного и радиационного теплообмена [23]. Тенденция поиска конечной средней температуры для этих двух начальных предполагаемых значений шаг за шагом приближалась к объективному значению и находилась в пределах диапазона ошибок. Тенденция поиска разницы температур для двух начальных предполагаемых значений была получена путем пошагового поиска наименьшего значения с конечной средней температурой в диапазоне объективного значения до тех пор, пока переменная разницы температур не станет стабильной.Различные шаги поиска были получены для разных начальных значений предположения, но все они дали почти одинаковый результат, когда результирующее отклонение для двух начальных значений было ниже 1 ° C. Очевидно, что и для случая 2, и для случая 3 был тот же путь поиска, что и для случая 1. Первоначальное значение предположения 1 было (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) и первоначальное предположение значение 2 было (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) для случая 2; начальное предполагаемое значение 1 было (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), а начальное предполагаемое значение 2 было (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) для случая 3 соответственно.Для трех случаев были разные шаги поиска для случаев различия и начальных значений предположения, где шаги поиска были просто связаны с начальным значением предположения и размером шага поиска.

В таблицах 1–3 перечислены различные распределения коэффициентов теплопередачи для примера с десятью точками в процессе поиска оптимизации, где окончательные средние температуры находились в диапазоне от 540 ° C до 560 ° C, но разница температур снизилась с 201 ° C до 144 ° C, с 204 ° C до 130 ° C и с 179 ° C до 104 ° C для случаев 1 и 3 соответственно.Оптимизация распределения коэффициентов теплоотдачи занимает десятое место в таблицах 1–3. Для случая 1 оптимизация распределения коэффициентов теплопередачи составляет 1227, 1745, 1732, 1479 и 101 (Вт / м 2 K), где средняя температура составляет 560 ° C, а разница температур составляет 144 ° C. . Для случая 2 оптимизация распределения коэффициентов теплопередачи для h 5 составляет 1091, 1705, 1666, 1445 и 37 (Вт / м 2 K), где средняя температура составляет 560 ° C, а температура разница составляет 130 ° C.Для случая 3 оптимизация распределения коэффициентов теплопередачи составляет 913, 1579, 1556, 1166 и 225 (Вт / м 2 K), где конечная средняя температура составляет 560 ° C, а разница температур составляет 104 °. С.

K0005 000 000 000 0004 1557 000 000 (3) 000 000 0004 1568 000 0004 8) 0005000 00050005 000

Номер
Вт / м 9000 м K0005
Вт / м / м 2 K Вт / м 2 K Вт / м 2 K ° C ° C

(1) (постоянная) (постоянная) 1500 1500 1500 150 550 201
(2) 1546 1595 1596 1557 1485 1547 1548 1507 107 546 195
(4) 1419 1556 1555 955 1556 1555 0004 1508 107 550 180
(5) 1335 1576 1427 1415 167 555 176
1565 1497 1482 163 556 170
(7) 1316 1572 1568 1507 1507 1264 1642 1635 1504 111 558 150
(9) 1240 1702 00050004 145
(10) (оптимизация) 1227 1745 1732 1479 101 560 144

0004 90 004 (4) 0003 000 0005 0004 000 000 000 000

Номер
    Вт / м 2 K
Вт / м 2 K Вт / м 2 K Вт / м 2 K ° C ° C

(1) (постоянная) 1400 1400 1400 1400 140 548 204
(2) 1340 1449 548 198
(3) 1365 1453 1452 1420 99 549 192
1315 1460 1458 1421 98 551 178
(5) 1289 1464 0005 172
(6) 1213 1482 1475 1465 92 555 151
(7) 118640005 67 556 142
(8) 1133 1610 1550 1477 64 558 1555 1456 44 559 132
(10) (оптимизация) 1091 1705 1666 9000 5 1445 37 560 130

000 000 000 000 000 8 8 00 0003 00 0003 0004 1130 000 000 1017 0005 0005

Вт / м 2 K Вт / м 2 K Вт / м 2 K Вт / м 2 K Вт / м 2 K ° C ° C

(1) (постоянная) 1200 1200 1200 1200 120 543 179
179
945 934 1087 101 552 210
(3) 1168 1013 1000 1140 151 553 189
(4) 1121 1081 1065 1192 201 553 168
168
1243 201 555 147
(6) 1038 1213 1191 1267 182 556 182 556 1278 1254 1280 204 556 131
(8) 991 1353 1323
(9) 959 1435 1398 1223 181 559 111
(10) (optimi zation) 913 1579 1556 1166 225 560 104

На рис. балка и что максимальная разница температур во времени для трех случаев при двух граничных условиях нагрева удовлетворяет средней температуре двутавровых балок в диапазоне 540 ~ 560 ° C.Для случая 1, когда коэффициенты теплопередачи были постоянными ((Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K)), разные части имели разные тенденции в изменении. Для полотна скорость охлаждения сначала была очень высокой, а затем постепенно снижалась с уменьшением температуры поверхности полотна, а когда время превышало 12 секунд, скорость охлаждения становилась такой же высокой, как и была первоначально. В случае фланца скорость охлаждения была ниже, чем у полотна, где скорость охлаждения изменялась с быстрой на медленную.В случае галтели скорость охлаждения была самой низкой и показывала те же переменные тенденции, что и у фланца. Максимальная разница температур сначала увеличивалась в первые 6 секунд, а затем немного уменьшалась, пока максимальная разница температур не составила 201 ° C за 15 секунд. Когда коэффициенты теплопередачи были оптимизированы ((Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) и ( Вт / м 2 K)), изменение средней температуры во времени в различных частях демонстрировало те же тенденции по сравнению с результатами для постоянных коэффициентов теплопередачи, за исключением того, что скорость охлаждения галтели была немного больше, чем скорость постоянного коэффициенты теплоотдачи; скорость охлаждения фланца была немного меньше, чем при постоянных коэффициентах теплоотдачи; скорость охлаждения полотна была явно ниже, чем у постоянных коэффициентов теплопередачи, и скорость охлаждения полотна изменилась с быстрой на медленную.Разница температур для оптимальных коэффициентов теплопередачи сначала увеличивалась, а затем уменьшалась, пока максимальная разница температур не составляла 144 ° C за 15 секунд, а пик разницы температур контролировался через 6 секунд. Для случаев 2 и 3 постоянные коэффициенты теплопередачи были (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) и (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), а оптимальные коэффициенты теплоотдачи были (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) , (Вт / м 2 K) и (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K), (Вт / м 2 K) ) и (Вт / м 2 К) соответственно.Изменение средней температуры со временем показало те же тенденции, что и для случая 1, независимо от того, было ли оно определено с постоянными коэффициентами теплопередачи или оптимальными коэффициентами теплопередачи. Скорость охлаждения в Варианте 2 между стенкой, фланцем и галтелем была ближе, чем в Варианте 1, а Вариант 3 был наиболее близким из-за физических размеров. Разница температур для постоянных коэффициентов теплопередачи достигла пика через 6,5 секунды и 7 секунд для случаев 2 и 3, а затем медленно уменьшалась до тех пор, пока разница температур не составила 204 ° C и 180 ° C за 15 секунд, соответственно.Максимальная разница температур оптимальных коэффициентов теплопередачи достигла пика через 4 секунды и 3 секунды для случаев 2 и 3, а затем медленно снизилась до 130 ° C и 104 ° C за 15 секунд, соответственно.

На рисунке 8 показано температурное поле для трех случаев с постоянными коэффициентами теплопередачи и оптимальными коэффициентами теплопередачи за 15 секунд. Для случая 1 температура находилась в диапазоне от 667 ° C до 466 ° C с постоянными коэффициентами теплопередачи, а температура варьировалась от 654 ° C до 510 ° C с оптимальными коэффициентами теплопередачи.Для случая 2 температура находилась в диапазоне от 658 ° C до 454 ° C с постоянными коэффициентами теплопередачи, а температура варьировалась от 639 ° C до 509 ° C с оптимальными коэффициентами теплопередачи. Для случая 3 температура находилась в диапазоне от 646 ° C до 466 ° C с постоянными коэффициентами теплопередачи, а температура варьировалась от 618 ° C до 514 ° C с оптимальными коэффициентами теплопередачи; максимальная разница температур поверхности уменьшается на 60 ~ 80 ° C для трех случаев. Для трех случаев температурное поле для оптимальных коэффициентов теплоотдачи было более однородным, чем для температурного поля постоянных коэффициентов теплоотдачи.Кроме того, от случая 1 к случаю 3 размеры постепенно становились меньше, поэтому разница температур также была меньше.

На рис. 9 и в таблице 4 показано распределение остаточных напряжений в стенке для трех случаев с постоянными коэффициентами теплопередачи и оптимальными коэффициентами теплопередачи на основе анализа температурного поля. Как видно из рисунка 9, фланец и галтель остаточных напряжений имеют тензорную природу; полотно остаточных напряжений является по своей природе сжимающим, при этом максимальное сжимающее напряжение возникает на стыке полотна и галтеля.Для случая 1 остаточное напряжение в стенке находится в диапазоне от –125 МПа до –107 МПа при постоянных коэффициентах теплопередачи и составляет около –90 МПа при оптимальных коэффициентах теплопередачи. Для случая 2 остаточное напряжение в стенке находится в диапазоне от -100 МПа до -80 МПа при постоянных коэффициентах теплопередачи и составляет около -60 МПа при оптимальных коэффициентах теплопередачи. Для случая 3 остаточное напряжение в стенке находится в диапазоне от -80 МПа до -70 МПа при постоянных коэффициентах теплопередачи и составляет около -50 МПа при оптимальных коэффициентах теплопередачи.Из таблицы 4 видно, что оптимальные коэффициенты теплопередачи приводят к меньшим различиям в максимальной температуре и, таким образом, вызывают более низкое распределение остаточных напряжений в стенке по всем размерам балок, исследованных в этой статье.

0005 0005 0003 м 2 K)

Случай Случай 1 Случай 2 Случай 3
Постоянный Оптимальный Константа Оптимальный 9245 Оптимальный 9245
(Вт / м 2 K) 1500 1227 1400 1091 1200 913
(Вт / м 2 150050004 1400 1705 1200 1579
(Вт / м 2 K) 1500 1732 1400 1666 1200 1500 1479 1400 1445 1200 1166
(Вт / м 2 К) 150 101 140 37 120 225
(° C) 201 144 204 180 104 130 104 Остаточное напряжение на стенке (МПа)

5.Выводы

Метод сопряженных градиентов (CGM) был использован здесь для прогнозирования оптимизационного распределения коэффициента теплопередачи двутавровых балок различных размеров. С этой целью были проанализированы три трехмерные численные модели для оценки температурного поля и поля остаточных напряжений, возникающих в процессе охлаждения. Результаты оптимальных коэффициентов теплопередачи сравнивались с этими постоянными коэффициентами теплопередачи. Основываясь на численных результатах, можно резюмировать следующий вывод:

(1) Метод сопряженного градиента (CGM) точно предсказал коэффициенты теплопередачи, и различные начальные предполагаемые значения привели к очень похожему результату.В процессе поиска мы можем получить много коэффициентов теплопередачи, чтобы удовлетворить среднюю температуру с разными температурными перепадами, и есть группа коэффициентов теплопередачи, которая имеет наименьшую разницу температур, используя метод поиска оптимизации CGM.

(2) Сравнение постоянных коэффициентов теплопередачи и оптимальных коэффициентов теплопередачи показывает очевидное улучшение прогнозируемого однородного температурного поля и разницы температур с оптимальными коэффициентами теплопередачи, где максимальная разница температур и максимальная разница температур поверхности равны уменьшилось для всех проанализированных случаев.

(3) Самая высокая скорость охлаждения была у стенки, за которой следовали фланец и галтель.

(4) После водяного охлаждения и охлаждения на воздухе до температуры окружающей среды было рассчитано остаточное напряжение на стенке, и сравнение трех результатов для постоянных коэффициентов теплопередачи и оптимальных коэффициентов теплопередачи показывает, что остаточное напряжение может быть уменьшена на 20 ~ 40 МПа для трех случаев.

Номенклатура
84 Модуль Юнга , GP , Вт · м −1 · K −1
: Ширина фланца, мм
: Удельная теплоемкость, Дж · кг −1 · K −1
:
: Коэффициент теплопередачи, Вт · м −2 K −1
: Высота стенки, мм
: Целевые функции
:
: Радиус скругления, мм
: Составляющая девиаторных напряжений, МПа
: Температура, ° C
: Толщина стенки, мм
: Толщина фланца, мм
: Время, с.
Греческие символы 000 :
: Коэффициент теплового расширения, ° C −1
: Размер шага поиска
: Коэффициент сопряженного градиента 8 Деформации
: Направления поиска
: Плотность, кг · м −3
: Коэффициент Пуассона
: Эффективное напряжение по Мизесу, МПа
: Предел текучести, МПа
: Дельта Кронекера
: Погрешность средней температуры, ° C 8 : Разница температур, ° С.
Нижние индексы переменных :
средн .: Среднее значение
: Состояние среды
: Шаги поиска в CGM
:
Поверхность двутавра.
Раскрытие информации

Часть аннотации к этой статье была представлена ​​на 19-й Международной конференции по аэрокосмической, механической, автомобильной промышленности и материаловедению, 11-12 мая, Монреаль, Канада, 2017.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Выражение признательности

Это исследование финансировалось Министерством науки и технологий и China Steel Corporation, Тайвань, в соответствии с Контрактом No. МОСТ103-2622-Э006-037. Авторы также благодарны доктору Чао-Хуа Вангу из China Steel Corporation, Тайвань, за его ценные предложения.

Типичные значения коэффициентов теплопередачи

Коэффициенты теплопередачи

Часто бывает полезно определить значения общих коэффициентов теплопередачи. при выполнении неточных действий, таких как предварительная оценка стоимости проекта и базовая оценка производительности теплообменника.

Уравнение, связывающее общий коэффициент теплопередачи с тепловой нагрузкой а площадь теплообмена:

Q = U * A * DT лм

Где:

Q = тепловая нагрузка

U = общий коэффициент теплопередачи

A = площадь теплопередачи

DT лм = средняя логарифмическая температура разница

Общие коэффициенты теплопередачи зависят от многих параметров, таких как характер жидкости, скорости жидкости, тип теплообменника, температуры и загрязнения.Несмотря на все эти определяющие параметры, Типовые общие коэффициенты теплопередачи доступны для общих применений и жидкостей. Если мало информации о процессе и параметрах Изложенное выше доступно, следующие значения могут использоваться в качестве руководства для общих коэффициентов теплопередачи:

Разумный Пар: 30 БТЕ / ч-фут 2 -F

Явное нагревание / охлаждение или конденсация: 100 БТЕ / ч-фут 2 -F

Кипячение: 120 БТЕ / ч-фут 2 -F

Когда доступна дополнительная информация о жидкостях и процессе, можно использовать общую теплопередачу значения коэффициентов в таблицах ниже в качестве ориентира для определения порядка величины.Фактические общие коэффициенты теплопередачи могут быть меньше или больше значений перечисленные.

Нагреватели (без фазового перехода)

Горячая жидкость Холодная жидкость В целом U
(БТЕ / ч-фут 2 -F)
Пар Воздух 10 — 20
Пар Вода 250 — 750
Пар Метанол 200 — 700
Пар Аммиак 200 — 700
Пар Водный растворы 100-700
Пар Легкие углеводороды
(вязкость <0.5 сП)
100-200
Пар Средние углеводороды
(0,5 сП <вязкость <1 сП)
50 — 100
Пар Тяжелый углеводороды
(вязкость> 1)
6-60
Пар Газы 5-50
Dowtherm Газы 4-40
— 60
Дымовой газ Ароматический углеводород и пар 5 — 10

Испарители

Горячие Жидкость Холодная жидкость Общий U
(БТЕ / ч-фут 2 -F)
Пар Вода 350 — 750
Пар Органический растворители 100-200
Пар Легкий масла 80 — 180
Пар Тяжелый масла (вакуум) 25-75
Вода Хладагент 75 — 150
Органические растворители Хладагент 30 — 100

Охладители (без фазового перехода)

Холодная жидкость Горячая жидкость В целом U
(БТЕ / ч-фут 2 -F)
Вода Вода 150 — 300
Вода Органическая растворитель 50 — 150
Вода Газы 3 — 50
Вода Свет масла 60 — 160
Вода Тяжелая масла 10 — 50
Легкое масло Органическое растворитель 20-70
Рассол Вода 100 — 200
Рассол Органический растворитель 30-90
Рассол Газы 3 — 50
Органические растворители Органические растворители 20-60
Тяжелые масла Тяжелые масла 8 — 50

927 927 927 927 927 Пар (вакуум)

Конденсаторы

Холодный Жидкость Горячая жидкость Общий U
(БТЕ / ч-фут 2 -F)
Вода Пар (давление) 350-750
300-600
Вода или рассол Органический растворитель (насыщенный, атмосферный) 100 — 200
Вода или рассол Органический растворитель (атмосферный, с высоким содержанием неконденсируемых веществ) 20 — 80
Вода или рассол Органический растворитель (насыщенный, вакуум) 50-120
Вода или рассол Органический растворитель (вакуум, высокая неконденсируемость) 10-50
Вода или рассол Ароматические пары (атмосферный, без конденсата) 5 — 30
Вода Низкая кипящий углеводород (атмосферный) 80-200
Вода Высококипящий углеводород (вакуум) 10-30

Когда процесс четко определен, можно использовать коэффициенты теплоотдачи пленки. для расчета общего коэффициента теплопередачи.

Общий коэффициент теплоотдачи можно рассчитать из коэффициентов пленки по формуле:

1 = 1 + R из + R wo + R io + 1

U h out h io

Где:

U = общий коэффициент теплопередачи

h out = коэффициент пленки на внешней поверхности

R out = сопротивление из-за загрязнения на внешней поверхности

R wo = сопротивление из-за к металлической стенке зоны теплопередачи (с поправкой на внешнюю)

R io = сопротивление из-за загрязнения на внутренней поверхности (с поправкой на внешнюю)

h io = = коэффициент пленки на внутренней поверхности (с поправкой на снаружи)

Чтобы использовать вышеприведенное уравнение, значения коэффициентов теплопередачи пленки должен быть определен.На коэффициенты пленки, как и на общие коэффициенты, влияют многие параметры, такие как природа жидкости, тип теплообменника, скорость жидкости, транспортные свойства и температура. В таблицах ниже приведены примеры значений коэффициентов пленки для различных применений. Опять же, их следует использовать в качестве руководства относительно порядка величины, и фактические коэффициенты пленки могут быть меньше или больше, чем перечисленные значения.

нет фазовый переход

Жидкость Пленка Коэффициент
(БТЕ / ч-фут 2 -F)
Вода 300 — 2000
Газы 3 — 50
Органические растворители 60 — 500
Масла 10 — 120

Конденсатор

Жидкость Пленка Коэффициент
(БТЕ / ч-фут 2 -F)
Пар 1000 — 3000
Органические растворители 150 — 500
Легкие масла 200 — 400
Тяжелые масла (вакуум) 20 — 50
Аммиак 500 — 1000

Испарение

Жидкость Пленка Коэффициент
(БТЕ / ч-фут 2 -F)
Вода 800 — 2000
Органические растворители 100 — 300
Легкие масла 150 — 300
Тяжелые масла 10 — 50
Аммиак 200 — 400

Информация предназначена только для использования в образовательных целях — используйте на свой страх и риск.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *