Какие материалы имеют меньшую теплопроводность: Какие материалы имеют меньшую теплопроводность

Содержание

Какие материалы имеют меньшую теплопроводность

Теплопроводность.

Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Можно сказать проще, теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.

На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”. В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.

Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.

Коэффициент теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному – интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов. Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами – Неопор.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой

? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие “тепловое сопротивление материала”. Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см – 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Теплоизоляция необходима в любом помещении, где температура в какое-либо время года не должна быть равной температуре окружающей среды.

Оптимальная температура в помещении достигается с помощью работы обогревательных или охлаждающих устройств.

Чтобы искусственно настроенная температура внутри здания не изменялась из-за диффузии неодинаково нагретых частей внутри и снаружи здания, используют строительные материалы с наименьшим коэффициентом теплопроводности.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность — физическое свойство тела (тел) обменивать внутреннюю энергию с помощью диффузии атомов и молекул, которые хаотически перемещаются от более нагретых частей к более холодным.

Атомы и молекулы двигаются в хаотичном порядке до тех пор, пока температура по всему занимаемому объёму не выровняется.

Чем больше теплопроводность вещества, тем быстрее сквозь него передаётся более высокая или более низкая температура.

Теплопроводность определяется количеством теплоты в Дж, которая, при разнице температур в противоположно расположенных параллельных плоскостях в 1 К, проходит через 1 м² за 1 ч.

Коэффициент теплопроводности выражают в Вт/м*К.

Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения

Теплопроводность твёрдых тел, каковыми являются все строительные материалы, проявляется за счёт переноса тепла, происходящего в результате колебаний кристаллической решётки.

Большая теплопроводность строительного материала недопустима для возведения архитектурных сооружений. Чем больше теплопроводность, тем меньше теплоизоляционные качества материала, необходимые для поддержания в помещении температуры, отличной от температуры окружающей среды.

Строительные материалы с низкой теплопроводностью помогают сохранить достигнутый градус в помещении вне зависимости от погодных условий, благодаря минимальному поддержанию диффузии между разными по температуре частицами.

Чем меньше коэффициент теплопроводности материала, тем лучше его теплоизоляционные качества.

Хорошая теплоизоляция избавит от сквозняков, холодных стен, быстрого остывания, промерзания или нагрева помещения, позволит существенно сэкономить на устройствах обогрева или охлаждения.

Или почитайте ЗДЕСЬ об установке пластиковых окон своими руками.

Конструкционные материалы и их теплопроводность

Теплопроводность вещества зависит от его плотности. Чем больше плотность вещества, тем выше теплопроводность. С увеличением пористости понижается ее коэффициент.

Низкий коэффициент теплопроводности материала определяет его хорошие теплоизоляционные качества.

Бетон

Плотность: 500 кг/м³–2 500 кг/м³. Показатель зависит от состава смеси.
Теплопроводность: 1,28–1,51 Вт/м*К. Показатель меняется в зависимости от консистенции бетона.

Бетонная смесь используется для заливки монолитного фундамента, а бетонные блоки – для закладки фундамента и возведения стен.

Железобетон

Плотность: 2 500 кг/м3; бетонная смесь без вибрирования (применения глубинного вибратора) – 2 400 кг/м3.
Теплопроводность: 1,69 Вт/м*К.

Лёгкий бетон на пористых заполнителях называют ячеистым бетоном.

Используют в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала. Самые распространённые строительные материалы из бетона на пористых заполнителях — газобетон, пенобетон, керамзитобетон.

Данные материалы применяются для возведения многоэтажных, частных домов и для дополнительных пристроек: бань, гаражей, сараев.

Керамзитобетон

Полнотелые керамзитобетонные блоки производятся с помощью вибропрессования. Не имеют пустот и отверстий. Часто используются для кладки несущих стен или закладки фундамента.

Пустотелые керамзитобетонные блоки делают с применением специальных форм, позволяющих при заливке смеси сформировать герметичные или сквозные пустоты.

Обладают меньшей прочностью по сравнению с полнотелыми керамзитобетонными блоками. Имеют меньшую теплопроводность, что делает их оптимальным материалом для возведения нетяжёлых конструкций с требуемой высокой теплоизоляцией.

Плотность: 500 кг/м³–1 800 кг/м³.
Теплопроводность: 0,14–0,66 Вт/м*К.

Газобетон

Изготавливается из газосиликата. С помощью специализированных газообразователей внутри блока формируют приблизительно сферические поры (пустоты), их диаметр 1–3 мм.

Плотность: 300–800 кг/м3. Зависит от количества и размера пустот.
Теплопроводность: 0,1–0,3 Вт/м*К.

Пенобетон

Изготавливается с применением пенообразующих добавок. Имеет пористую структуру.

Плотность: 600–1 000 кг/м3.
Теплопроводность: 0,1–0,38 Вт/м*К.

Саманный кирпич

Изготавливается из глины и наполнителя.

Плотность: 500 кг/м³–1 900 кг/м³;
Теплопроводность: 0,1–0,4 Вт/м*К.

Керамический кирпич

Изготавливается из обожжённой глины.

Плотность: полнотелый – 1 600 кг/м³–1 900 кг/м³; пустотелый – 1 100 кг/м³–1 400 кг/м³;
Теплопроводность: полнотелый – 0,56–0,86 Вт/м*К; пустотелый–0,35–0,41 Вт/м*К.

Силикатный кирпич

Изготавливается из песка и извести.

Плотность: 1 100 кг/м³–1 900 кг/м³;
Теплопроводность: 0,81–0,87 Вт/м*К.

Дерево

Плотность: 150 кг/м³–2 100 кг/м³;
Теплопроводность: 0,2–0,23 Вт/м*К.

Строительные конструкционные материалы, даже с низкой теплопроводностью, нуждаются в дополнительном утеплении.

Или почитайте ЗДЕСЬ о несъемной опалубке из пенополистирола.

Утеплители и их теплопроводность

Используются для утепления фундамента, пола, стен здания внутри и снаружи, потолка и крыши.

Пенопласт

Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
Теплопроводность: 0,31–0,33 Вт/м*К.

Пенополистирол

Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
Теплопроводность: 0,028–0,035 Вт/м*К.

Минеральная вата

Минеральная вата имеет способность впитывать влагу. Вода легко накапливается, но очень долго испаряется из данного звуко- и теплоизоляционного материала.

Если минвата перенасытится влагой, то потеряет свои основные изоляционные свойства. Чтобы не допустить впитывание влаги, минвату с двух сторон герметично закупоривают слоем гидроизоляции.

Стекловата

Плотность: 15 кг/м³–45 кг/м³;
Теплопроводность: 0,038–0,046 Вт/м*К.

Базальтовая (каменная) вата

Плотность: 30 кг/м³–200 кг/м³;
Теплопроводность: 0,035–0,042 Вт/м*К.

Эковата

Плотность: 30 кг/м³–110 кг/м³;
Теплопроводность: 0,032–0,041 Вт/м*К.

Сравнительные характеристики теплопроводности конструкционных строительных материалов и утеплителей необходимо проанализировать, выбрав для постройки или дополнительной теплоизоляции самый подходящий материал.

Видео о характеристиках теплоизоляционных материалов

Термин «теплопроводность» применяется к свойствам материалов пропускать тепловую энергию от горячих участков к холодным. Теплопроводность основана на движении частиц внутри веществ и материалов. Способность передавать энергию тепла в количественном измерении – это коэффициент теплопроводности. Круговорот тепловой энергопередачи, или тепловой обмен, может проходить в любых веществах с неравнозначным размещением разных температурных участков, но коэффициент теплопроводности зависим от давления и температуры в самом материале, а также от его состояния – газообразного, жидкого или твердого. Эквивалентная теплопроводимость строительных материалов и утеплителей

Физически теплопроводность материалов равняется количеству тепла, которое перетекает через однородный предмет установленных габаритов и площади за определенный временной отрезок при установленной температурной разнице (1 К). В системе СИ единичный показатель, который имеет коэффициент теплопроводности, принято измерять в Вт/(м•К).

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

В заданном тепловом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору максимального увеличения температуры, параметры которой изменяются от одного участка к другим, и по модулю с одинаковой скоростью увеличения температуры по направлению вектора:

q → = − ϰ х grad х (T), где:

q → – направление плотности предмета, передающего тепло, или объем теплового потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
ϰ – удельный коэффициент теплопроводности материала;
T – температура материала.

Знак «-» в формуле перед «ϰ» указывает, что тепло движется в противоположном направлении от вектора grad х (T)/ – в направлении уменьшения температуры предмета. Эта формула отражает закон Фурье. В интегральном выражении коэффициент теплопередачи согласно закону Фурье будет выглядеть как формула:

P = − ϰ х S х ΔT / l, выражается в (Вт/(м•К) х (м 2 •К) / м = Вт/(м•К) х (м•К) = Вт), где:
P – общая мощность потерь теплоотдачи;
S – сечение предмета;
ΔT – разница температуры по стыкам сторон предмета;
l – расстояние между стыками сторон предмета – длина фигуры.

Связь коэффициента теплопроводимости с электропроводностью материалов

Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Собственно, коэффициент теплопроводности металлов «ϰ» связан с их удельной электропроводимостью «σ» согласно закону Видемана-Франца, в соответствии с которым коэффициент теплопроводности металлов зависит от удельной электропроводимости прямо пропорционально температуре:

Κ / σ = π 2 / 3 х (К / e) 2 х T, где:

К – постоянный коэффициент Больцмана, устанавливающий закономерность между тепловой энергией тела и его температурой;
e – заряд электрона;
T – термодинамическая температура предмета.

Коэффициент теплопроводности газовой среды

В газовой среде коэффициент теплопроводности воздуха может рассчитываться по приблизительной формуле:

1/3 х p х c_v х Λλ х v – , где:

p_v – плотность газовой среды;
c_v – удельная емкость тепловой энергии при одном и том же объеме тела;
Λλ – расстояние свободного перемещения молекул в газовой среде;
v – – скорость передачи тепла.

Что такое теплопроводимость

ϰ = I x К / 3 x π 3/3 x d 2 √ RT / μ, где:

i – результат суммирования уровней свободы прямого движения и вращения молекул в газовой среде (для 2-атомных газов i=5, для 1-атомных i=3;
К – коэффициент Больцмана;
μ – отношение массы газа к количеству молей газа;
T – термодинамическая температура;
d – ⌀ молекул газа;
R – универсальный коэффициент для газовой среды.

Согласно формуле минимальная теплопроводность материалов существует у тяжелых инертных газов, максимально эффективная теплопроводность строительных материалов – у легких.

Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Результат по выкладкам выше, по которым делают расчет теплопроводности для газовой среды, от давления не зависит. Но в очень разреженной газовой среде расстояние свободного перемещения молекул зависит не от столкновений частиц, а от препятствий в виде стен резервуара. При этом ограничение перемещения молекул в соответствующих единицах измерения называют высоковакуумной средой, при которой степень теплообмена уменьшается в зависимости от плотности материала и прямо пропорциональна значению давления в резервуаре:

1/3 х p х c_v х l х v – , где:

i – объем резервуара;

Р – уровень давления в резервуаре.

Согласно этой формуле теплопроводность в вакуумной среде стремится к нулевой отметке при глубоком вакууме. Это объясняется тем, что в вакууме частицы, которые передают тепловую энергию, имеют низкую плотность на единицу площади. Но тепловая энергия в вакуумной среде перетекает посредством излучения. В качестве примера можно привести обычный термос, в котором для уменьшения потерь тепловой энергии стенки должны быть двойными и посеребренными, без воздуха между ними. Что такое тепловое излучение

При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения. Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:

Если релаксация τ мгновенная, то формула превращается в закон Фурье.

Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:

Основа	Значение теплопроводности, Вт/(м•К)
Жесткий графен	4840 + /_– 440 – 5300 + /_– 480
Алмаз	1001-2600
Графит	278,4-2435
Бора арсенид	200-2000
SiC	490
Ag	430
Cu	401
BeO	370
Au	320
Al	202-236
AlN	200
BN	180
Si	150
Cu₃Zn₂	97-111
Cr	107
Fe	92
Pt	70
Sn	67
ZnO	54
Черная сталь	47-58
Pb	35,3
Нержавейка	Теплопроводность стали – 15
SiO2	8
Высококачественные термостойкие пасты	5-12
Гранит

(состоит из SiO₂ 68-73 %; Al₂O₃ 12,0-15,5 %; Na₂O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe₂O₃ 0,5-2,5 %; К₂О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; TiO₂ 0,1-0,6 %)

2,4Бетонный раствор без заполнителей1,75Бетонный раствор со щебнем или с гравием1,51Базальт

(состоит из SiO₂ – 47-52%, TiO₂ – 1-2,5%, Al2O₃ – 14-18%, Fe₂O₃ – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0,1-0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na₂O – 1,5-3%, K 2 O – 0,1-1,5%, P₂O₅ – 0,2-0,5 %)

1,3Стекло

(состоит из SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, TeO₂, GeO₂, AlF₃ и т.д.)

1-1,15Термостойкая паста КПТ-80,7Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия0,7Вода чистая0,6Силикатный

или красный кирпич

0,2-0,7Масла

на основе силикона

0,16Пенобетон0,05-0,3Газобетон0,1-0,3ДеревоТеплопроводность дерева – 0,15Масла

на основе нефти

0,125Снег0,10-0,15ПП с группой горючести Г10,039-0,051ЭППУ с группой горючести Г3, Г40,03-0,033Стеклянная вата0,032-0,041Вата каменная0,035-0,04Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа)0,022Гель

на основе воздуха

0,017Аргон (Ar)0,017Вакуумная среда

Приведенная таблица теплопроводности учитывает теплопередачу посредством теплового излучения и теплообмена частиц. Так как вакуум не передает тепло, то оно перетекает при помощи солнечного излучения или другого типа генерации тепла. В газовой или жидкой среде слои с разной температурой смешиваются искусственно или естественным способом.

Таблица теплопроводимости стройматериалов

Проводя расчет теплопроводности стены, необходимо принимать во внимание, что теплопередача сквозь стеновые поверхности меняется от того, что температура в здании и на улице всегда разная, и зависит от площади всех поверхностей дома и от теплопроводности стройматериалов.

Чтобы количественно оценить теплопроводность, ввели такое значение, как коэффициент теплопроводности материалов. Он показывает, как тот или иной материал способен передавать тепло. Чем выше это значение, например, коэффициент теплопроводности стали, тем эффективнее сталь будет проводить тепло.

При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2•К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м 2 при разнице наружной и внутридомовой температуры 1 0 С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 10 0 С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.

Стандартное значение коэффициента теплопроводимости теплоизоляции и других строительных материалов верно для толщины стены 1 м. Чтобы провести расчет теплопроводности поверхности другой толщины, следует коэффициент поделить на выбранное значение толщины стены (метры). Ориентировочные показатели коэффициентов теплопроводимости

В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м 2 •К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м 2 •К) = 2,85 (м 2 •К)/Вт.

Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:

Стройматериалы	Коэффициент теплопроводимости, Вт/(м 2 •К)
Плиты из алебастра	0,47
Al	230
Шифер асбоцементный	0,35
Асбест (волокно, ткань)	0,15
Асбоцемент	1,76
Асбоцементные изделия	0,35
Асфальт	0,73
Асфальт для напольного покрытия	0,84
Бакелит	0,24
Бетон с заполнителем щебнем	1,3
Бетон с заполнителем песком	0,7
Пористый бетон – пено- и газобетон	1,4
Сплошной бетон	1,75
Термоизоляционный бетон	0,18
Битумная масса	0,47
Бумажные материалы	0,14
Рыхлая минвата	0,046
Тяжелая минвата	0,05
Вата – теплоизолятор на основе хлопка	0,05
Вермикулит в плитах или листах	0,1
Войлок	0,046
Гипс	0,35
Глиноземы	2,33
Гравийный заполнитель	0,93
Гранитный или базальтовый заполнитель	3,5
Влажный грунт, 10%	1,75
Влажный грунт, 20%	2,1
Песчаники	1,16
Сухая почва	0,4
Уплотненный грунт	1,05
Гудроновая масса	0,3
Доска строительная	0,15
Фанерные листы	0,15
Твердые породы дерева	0,2
ДСП	0,2
Дюралюминиевые изделия	160
Железобетонные изделия	1,72
Зола	0,15
Известняковые блоки	1,71
Раствор на песке и извести	0,87
Смола вспененная	0,037
Природный камень	1,4
Картонные листы из нескольких слоев	0,14
Каучук пористый	0,035
Каучук	0,042
Каучук с фтором	0,053
Керамзитобетонные блоки	0,22
Красный кирпич	0,13
Пустотелый кирпич	0,44
Полнотелый кирпич	0,81
Сплошной кирпич	0,67
Шлакокирпич	0,58
Плиты на основе кремнезема	0,07
Латунные изделия	110
Лед при температуре 0 0 С	2,21
Лед при температуре -20 0 С	2,44
Лиственное дерево при влажности 15%	0,15
Медные изделия	380
Мипора	0,086
Опилки для засыпки	0,096
Сухие опилки	0,064
ПВХ	0,19
Пенобетон	0,3
Пенопласт марки ПС-1	0,036
Пенопласт марки ПС-4	0,04
Пенопласт марки ПХВ-1	0,05
Пенопласт марки ФРП	0,044
ППУ марки ПС-Б	0,04
ППУ марки ПС-БС	0,04
Лист из пенополиуретана	0,034
Панель из пенополиуретана	0,024
Облегченное пеностекло	0,06
Тяжелое вспененное стекло	0,08
Пергаминовые изделия	0,16
Перлитовые изделия	0,051
Плиты на цементе и перлите	0,085
Влажный песок 0%	0,33
Влажный песок 0%	0,97
Влажный песок 20%	1,33
Обожженный камень	1,52
Керамическая плитка	1,03
Плитка марки ПМТБ-2	0,035
Полистирол	0,081
Поролон	0,04
Раствор на основе цемента без песка	0,47
Плита из натуральной пробки	0,042
Легкие листы из натуральной пробки	0,034
Тяжелые листы из натуральной пробки	0,05
Резиновые изделия	0,15
Рубероид	0,17
Сланец	2,100
Снег	1,5
Хвойная древесина влажностью 15%	0,15
Хвойная смолистая древесина влажностью 15%	0,23
Стальные изделия	52
Стеклянные изделия	1,15
Утеплитель стекловата	0,05
Стекловолоконные утеплители	0,034
Стеклотекстолитовые изделия	0,31
Стружка	0,13
Тефлоновое покрытие	0,26
Толь	0,24
Плита на основе цементного раствора	1,93
Цементно-песчаный раствор	1,24
Чугунные изделия	57
Шлак в гранулах	0,14
Шлак зольный	0,3
Шлакобетонные блоки	0,65
Сухие штукатурные смеси	0,22
Штукатурный раствор на основе цемента	0,95
Эбонитовые изделия	0,15

Влажность и теплопроводимость – зависимость

Кроме того, необходимо учитывать теплопроводность утеплителей из-за их струйных тепловых потоков. В плотной среде возможно «переливание» квазичастиц из одного нагретого стройматериала в другой, более холодный или более теплый, через поры субмикронных размеров, что помогает распространять звук и тепло, даже если в этих порах будет абсолютный вакуум.

У каких строительных материалов выше коэффициент теплопроводности

Что такое теплопроводность?

Коэффициент теплопроводности выражают в Вт/м*К.

Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения

Чем меньше коэффициент теплопроводности материала, тем лучше его теплоизоляционные качества.

Хотите узнать о конструкции ленточного фундамента?
Или почитайте ЗДЕСЬ об установке пластиковых окон своими руками.

Конструкционные материалы и их теплопроводность

Низкий коэффициент теплопроводности материала определяет его хорошие теплоизоляционные качества.

Бетон

Плотность: 500 кг/м³–2 500 кг/м³. Показатель зависит от состава смеси.
Теплопроводность: 1,28–1,51 Вт/м*К. Показатель меняется в зависимости от консистенции бетона.

Железобетон

Плотность: 2 500 кг/м3; бетонная смесь без вибрирования (применения глубинного вибратора) – 2 400 кг/м3.
Теплопроводность: 1,69 Вт/м*К.

Лёгкий бетон на пористых заполнителях называют ячеистым бетоном.

Керамзитобетон

Плотность: 500 кг/м³–1 800 кг/м³.
Теплопроводность: 0,14–0,66 Вт/м*К.

Газобетон

Плотность: 300–800 кг/м3. Зависит от количества и размера пустот.
Теплопроводность: 0,1–0,3 Вт/м*К.

Пенобетон

Изготавливается с применением пенообразующих добавок. Имеет пористую структуру.

Плотность: 600–1 000 кг/м3.
Теплопроводность: 0,1–0,38 Вт/м*К.

Саманный кирпич

Изготавливается из глины и наполнителя.

Плотность: 500 кг/м³–1 900 кг/м³;
Теплопроводность: 0,1–0,4 Вт/м*К.

Керамический кирпич

Изготавливается из обожжённой глины.

Плотность: полнотелый – 1 600 кг/м³–1 900 кг/м³; пустотелый – 1 100 кг/м³–1 400 кг/м³;
Теплопроводность: полнотелый – 0,56–0,86 Вт/м*К; пустотелый–0,35–0,41 Вт/м*К.

Силикатный кирпич

Изготавливается из песка и извести.

Плотность: 1 100 кг/м³–1 900 кг/м³;
Теплопроводность: 0,81–0,87 Вт/м*К.

Дерево

Плотность: 150 кг/м³–2 100 кг/м³;
Теплопроводность: 0,2–0,23 Вт/м*К.

Хотите узнать о материалах для черновой отделки помещения?
Или почитайте ЗДЕСЬ о несъемной опалубке из пенополистирола.
А в этой статье вы узнаете, как выбрать лотки для ливневки: http://realconstruct.ru/engineer/water/lotki-livnevka.html

Утеплители и их теплопроводность

Используются для утепления фундамента, пола, стен здания внутри и снаружи, потолка и крыши.

Пенопласт

Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
Теплопроводность: 0,31–0,33 Вт/м*К.

Пенополистирол

Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
Теплопроводность: 0,028–0,035 Вт/м*К.

Минеральная вата

Стекловата

Плотность: 15 кг/м³–45 кг/м³;
Теплопроводность: 0,038–0,046 Вт/м*К.

Базальтовая (каменная) вата

Плотность: 30 кг/м³–200 кг/м³;
Теплопроводность: 0,035–0,042 Вт/м*К.

Эковата

Плотность: 30 кг/м³–110 кг/м³;
Теплопроводность: 0,032–0,041 Вт/м*К.

Видео о характеристиках теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные и акустические свойства — Материаловедение для каменщиков

Теплоизоляционные и акустические свойства

Теплоизоляционные свойства. Теплопроводностью называется способность материала передавать через свою толщу тепловой поток

Показатель теплопроводности — коэффициент теплопроводности, обозначаемый буквой, очень важен для материалов, используемых при устройстве ограждающих конструкций (наружных стен, верхних перекрытий, полов нижнего этажа и т. д.), и в особенности для теплоизоляционных материалов, которые предохраняют помещения от потерь тепла и реже- холодного воздуха (например, в холодильных камерах).

Коэффициентом теплопроводности называется количество тепла (в ккал), проходящее через материал толщиной 1 м, площадью 1 м2 при разности температур на двух его противоположных поверхностях в 1° в течение 1 часа.

Величина коэффициента теплопроводности зависит главным образом от пористости, влажности и структуры (строения) материала.

В сухом пористом материале тепло проходит через твердый остов, образованный веществом, из которого состоит материал, и через поры, заполненные воздухом. Так как теплопроводность воздуха очень низка (Я = 0,02), он оказывает большое-сопротивление тепловому потоку. Поэтому, чем больше пористость материала, тем меньше коэффициент его теплопроводности и наоборот.

Теплопроводность материалов резко повышается при их. увлажнении; часть воздуха из пор вытесняется водой, коэффициент теплопроводности которой в 25 раз больше, чем у воздуха, и равен 0,5.

Рис. 1. График зависимости коэффициента теплопроводности материала-от его объемного веса

Строение материала оказывает существенное влияние на его теплопроводность. Если материал имеет волокнистое строение, то коэффициент его теплопроводности зависит от направления потока тепла по отношению к волокнам. Например, у древесины, волокна которой вытянуты вдоль оси ствола, коэффициент теплопроводности вдоль волокон — 0,3, а поперек волокон — 0,15.

Теплопроводность материала зависит также от величины и характера пор. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые, даже если их пористость (в процентах) одинакова. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами.

Приближенно коэффициент теплопроводности материалов можно определять по объемному весу. График (рис. 1) дает не совсем точную величину К, так как он построен без учета структуры материала, характера пористости и пр. Точные значения коэффициента теплопроводности определяют опытным путем на специальных приборах.

Теплоемкостью называется способность материала поглощать определенное количество тепла при нагревании и отдавать его при охлаждении.

Показателем теплоемкости материалов является коэффициент теплоемкости, определяющий количество тепла (в ккал), которое необходимо затратить, чтобы нагреть 1 кг материала на 1°.

Каменные материалы имеют коэффициент теплоемкости от 0,18 до 0,22; лесные материалы от 0,57 до 0,65; сталь 0,11. Коэффициент теплоемкости воды 1,0 (самый большой), поэтому с увеличением влажности материалов их теплоемкость повышается.

Акустические свойства. Звукопоглощение — это способность материала поглощать звук. Степень поглощения звука различными материалами характеризуется коэффициентом звукопоглощения, за единицу которого условно принимают поглощение звука 1 м2 открытого окна.

Звукопоглощение материала зависит от его структуры. Материалы с сообщающимися открытыми крупными порами лучше поглощают звук, чем мелкопористые с замкнутыми порами.

К группе звукоизоляционных материалов относят те, которые имеют коэффициент звукопоглощения 0,25 и менее при частоте звука 512 герц.

Звукопроницаемость — способность материала пропускать через свою толщу звук. Строителей больше интересует звукоизоляционные свойства материала, выражаемые в децибелах. Оценкой этих свойств принято считать разность уровней громкости звука с обеих сторон ограждения, измеряемых в фонах. Например, если уровень громкости уличного шу-а составляет 80 фонов. Материалы с пористой структурой, как правило, обладают высокими звукоизоляционными свойствами. К таким материалам относятся теплоизоляционные и так называемые акустические материалы.

Читать далее:
Общие сведения о железобетоне
Асбестоцементные изделия
Изделия на основе гипса
Тяжелые бетоны специального назначения
Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих веществ
Битуминозные кровельные и гидроизоляционные материалы
Асфальтовые и дегтевые растворы и бетоны
Дегти и пеки
Природные битумы
Битуминозные материалы

Теплопроводность

Известно, что процесс распространения теплоты в пространстве неразрывно связан с распределением температуры в нем. Совокупность значений температуры в каждый момент времени для всех точек рассматриваемого пространства называется температурным полем. Математически оно выражается уравнением t = f (х, у, z, τ), где х, у, z — координаты точки, а т — время. Если температура во времени не меняется, то поле называется установившимся, или стационарным. Если температура зависит от времени, поле называется неустановившимся, а протекающие в таких условиях тепловые процессы — нестационарными, например нагревание или охлаждение тел.

Температурное поле может быть функцией трех, двух и одной координаты. Соответственно оно называется трех, двух — и одномерным. Наиболее простой вид имеет уравнение одномерного стационарного температурного поля t = f (х). Все точки пространства, имеющие одинаковую температуру, образуют изотермическую поверхность. Естественно, что изменение температуры в теле может наблюдаться лищь в направлениях, пересекающих изотермические поверхности (например, направление х, рис. 13.1). При этом наиболее резкое изменение получается в направлении нормали n к изотермическим поверхностям. Предел отношения изменения температуры Δt к расстоянию между изотермами по нормали Δn при условии, что Δn = 0, называется температурным градиентом, т.е.

Частная производная применена здесь потому, что в общем случае температура может изменяться не только в пространстве, но и во времени (при нестационарном режиме).

Температурный градиент — это вектор с положительным знаком при возрастании температуры и с отрицательным при ее падении. Градиент температуры численно равен производной температуры по нормали.

Количество переносимой теплоты в единицу времени называют тепловым потоком Q, который измеряется в Дж/с (Вт). Тепловой поток, отнесенный в единице поверхности тела, называют по верхностной плотностью теплового потока (или просто плотностью теплового потока) q = Q/S, которая измеряется в Вт/м².

Величина q является вектором, направление которого противоположно направлению градиента температуры, так как тепловая энергия самостоятельно распространяется всегда только в сторону убывания температуры (см.рис. 13.1).

Рис. 13.1. К определению температурного градиента и теплового потока.

Исследуя явления теплопроводности в твердых телах, Фурье установил, что тепловая мощность, тока передаваемая теплопроводностью, пропорциональна градиенту температуры пендикулярного направлению теплового потока, т. е.

(13.1)

Множитель пропорциональности λ, входящий в это уравнение, характеризует способность вещества, из которою состоит рассматриваемое тело, проводить теплоту и называется коэффициентом теплопроводности, или просто теплопроводностью. Из уравнения (13.1), которое является математическим выражением основного закона распространения теплоты путем теплопроводности (закон Фурье), следует, что теплопроводность λ, Вт/(м×К), определяет мощность теплового потока, проходящего через 1 м² поверхности при градиенте температуры 1 К/м.

Для различных тел теплопроводность имеет определенное значение и зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры веществ этих тел. Точные значения λ определяют на основе специальных лабораторных опытов. При технических расчетах обычно используют ориентировочные значения теплопроводности λ, Вт/(м×К).

Таким образом, наиболее высокая теплопроводность у металлов, значительно ниже у неметаллических строительных материалов и самые низкие значения у пористых материалов, применяемых специально для тепловой изоляции. У теплоизоляционных материалов λ < 0,20 Вт/(м × К).

У большинства металлов с повышением температуры теплопроводность убывает. Содержание примесей в металлах резко снижает их теплопроводность. Например, для стали при 0,1% углерода λ = 53, а при 1% углерода λ = 39 Вт/(м × К). Для строительных и теплоизоляционных материалов теплопроводность возрастает с увеличением температуры (исключение составляют магнезитовые огнеупоры). Зависимость λ от температуры для этих материалов может быть выражена равенством:

λ₁ — λ_{0 °С}(1 + βt)

где β — температурный коэффициент, представляющий собой приращение λ материала при повышении его температуры на 1°.

У различных строительных материалов в интервале температур 0 — 100° С β = 0,0025. Для капельных жидкостей с повышением температуры теплопроводность убывает. Исключение составляют лишь вода и глицерин. У газов с повышением температуры теплопроводность возрастает и практически не зависит от давления, за исключением очень высоких (более 200 МПа) и очень низких (менее 0,003 МПа) давлений. На теплопроводность влияют общая пористость материала, размер и степень замкнутости пор. Для пористых материалов теплопроводность находится в обратной зависимости от их общей пористости и в прямой от размеров пор. Это объясняется увеличением передачи теплоты конвекцией и излучением в общем процессе теплообмена пористого материала и свидетельствует о том, что теплоизоляционные материалы, используемые при высоких температурах, должны иметь мелкопористое строение. Поры, сообщающиеся между собой и с поверхностью материала, создают более благоприятные условия для увлажнения материала и тем самым для увеличения его теплопроводности, поэтому теплоизоляционные материалы должны иметь по возможности замкнутые поры.

Для пористых материалов λ является условной величиной, так как наличие пор в материале не позволяет рассматривать его как сплошное тело. Поэтому λ пористых материалов представляет собой теплопроводность некоторого однородного тела, через которое при одинаковых форме, размерах и температурах на границе его поверхности с окружающей средой передается та же тепловая мощность, что и через пористое тело.

Материалы с большей плотностью, как правило, обладают большей теплопроводностью, однако нужно иметь в виду, что теплопроводные свойства материала зависят не только от объема воздуха, заключенного в порах, но главным образом от равномерного распределения воздуха в пористом материале. С этой точки зрения крупнопористый материал будет менее эффективным теплоизолятором, чем мелкопористый материал с той же плотностью. Среди строительных материалов встречаются такие, которые, имея меньшую плотность, обладают большей теплопроводностью, чем материалы с большей плотностью. Примерами могут служить минеральная вата, торфяная крошка, употребляемая в качестве теплоизоляционного сыпучего материала, и др. В частности, в минеральной ваты при плотности около 125 кг/м³ теплопроводность наименьшая. При меньшей плотности теплопроводность возрастает в результате увеличения передачи теплоты конвекцией в порах вследствие меньшего уплотнения ваты.

Теплопроводность строительных материалов резко возрастает при их увлажнении, так как значительно отличаются теплопроводности воздуха и воды: теплопроводность воздуха в порах материала 0,025 — 0,028, а воды 0,55 Вт/(м×К), т. е. почти в 20 раз больше, чем воздуха. Материал становится еще более теплопроводным, если влага, находящаяся в его порах, замерзает, так как теплопроводность льда равна 2,5 Вт/(м×К), т. е. примерное 4 раза выше, чем у воды, и в 80 раз выше, чем у воздуха. Повышение теплопроводности влажных материалов обусловливается также увеличением контактирующих поверхностей частиц основного вещества материала. Это приводит к тому, что теплопроводность влажного материала значительно выше, чем сухого и воды в отдельности. Например, для сухого кирпича λ равна 0,35, для воды 0,55, а для влажного кирпича 1 Вт/(м×К) Поэтому строительные и особенно теплоизоляционные материалы необходимо предохранять от увлажнения, иначе сильно снижаются их теплозащитные свойства.

Для анизотропных материалов, которые имеют неодинаковую структуру в различных направлениях (древесина, волокнистые и прессованные материалы, кристаллы), теплопроводность зависит от направления теплового потока. Например, у сосновой древесины при направлении теплового потока параллельно направлению волокон увеличивается вдвое по сравнению с теплопроводностью при направлении теплового потока перпендикулярно волокнам. Это объясняется тем, что при направлении, перпендикулярном волокнам, тепловому потоку приходится пересекать большое количество воздушных зазоров, находящихся как внутри волокон древесины, так и между ними и оказывающих сопротивление прохождению теплоты. При направлении теплового потока параллельно волокнам влияние воздуха, заключенного в древесине, будет значительно меньше.

Контрольная работа по основам материаловедения на тему «Основные свойства материалов»

Барвенко Наталья Владимировна

мастер производственного обучения ГБ ПОУ ВО «Россошанский химико – механический техникум»

Контрольная работа по «Основам материаловедения» на тему «Основные свойства строительных материалов».

1.Водостойкость это-

1) свойство материала не пропускать через свою толщину воду под давлением

2) способность материала сохранять прочность в насыщенном водой состоянии.

3) способность материала поглощать водяные пары

2.Водопоглощение это —

1) способность материала впитывать и удерживать воду

2) способность материала поглощать водяные пары

3) способность материала отдавать воду при высушивании

3.Морозостойкость это —

1) способность насыщенного водой материала выдерживать многократное замораживания и оттаивание без признаков разрушения

2) способность материала выдерживать низкие температуры

3) способность материала выдерживать и не пропускать низкие температуры

4.Теплоёмкость это-

1) свойство материала пропускать тепло через свою толщину

2) свойство материала поглощать при нагревании тепло

3) способность материала выдерживать высокие температуры

5.Какие материалы имеют меньшую теплопроводность —

1) с закрытыми мелкими порами

2) с сообщающимися порами

3) с закрытыми большими порами

6.Теплопроводность материала это —

1) свойство материала пропускать тепло через свою толщину

2) свойство материала поглощать тепло при нагревании

3) способность материала удерживать тепло

7. Огнестойкость это —

1) свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур не деформируясь и не расплавляясь

2) свойство материала выдерживать высокие температуры при пожаре

3) свойство материала в конструкции сопротивляться действию пожара и ограничивать распространение его опасных факторов.

8.Антикоррозийность (химическая стойкость) это —

1) свойство материала не разрушаться от воздействия внешних физических, химических и биологических факторов

2) способность материала не реагировать на газы

3) способность материала не растворяться в жидкостях-растворителях

9.Кислотостойкость это-

1) свойство материала сохранять свою структуру при воздействии кислот

2) свойство материала сохранять свою структуру при действии щелочей

3) свойство материала сохранять свою структуру не растворяясь в масле и бензине

10.Прочность- это:

1) способность материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузок

2) способность материала сопротивляться проникновение в него более твердого тела

3) способность материала не разрушаться при совместном действием истирания и удара

11.Упругость материалов это —

1) свойство материалов восстанавливать свою первоначальную форму и размер после снятия нагрузки

2) свойство материалов изменить свою форму под нагрузкой без появления трещин

3) свойство материалов сопротивляться удару

12.К одному из механических свойств относится

1) твердость

2) водопоглощение

3) кислотостойкость

13.К одному из физических свойств относится

1) гигроскопичность

2) износ

3) антикоррозийность

14. Материалы в зависимости от поведения воды на их поверхности делятся на смачиваемые (_________________) и несмачиваемые (___________________)

15. Звукопоглощение это

1) способность материала поглощать звуковую энергию

2) свойство материала передавать звуковые колебания через свою толщу.

3) способность звуковой энергии отражаться поверхностью

16. Пластичность это

1) свойство материала при нагружении изменять размеры и форму без образования трещин и разрывов и сохранять эти размеры и форму после снятия нагрузки

2) свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры

3) способность сохранять сплошность структуры.

17. ________________________________- свойство обеспечивать прочное сцепление (слипание) с отделываемой поверхностью.

18. Ахроматические цвета _______________________________________________

19.Хроматические цвета_________________________________________________

20. Какие цвета называют дополнительными?_____________________________

________________________________________________________________________

21. Перечисли холодные цвета______________________________________________

22.Перечисли тёплые цвета________________________________________________

23 Цветоустойчивость это

1) свойство материала изменять цвет

2) луч света прошедший через призму и разложившийся на цвета

3) способность материала сохранять окраску при длительном воздействии оптического излучения.

Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)

Взято из: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» /под ред. Романкова. Приложение.
Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике // Издание девятое, М.: «Наука», 1982 г.

Коэффициент теплопроводности металлов

Металл	Вт/(м•К)
Алюминий	209,3
Бронза	47-58
Железо	74,4
Золото	312,8
Латунь	85,5
Медь	389,6
Платина	70
Ртуть	29,1
Серебро	418,7
Сталь	45,4
Свинец	35
Серый чугун	50
Чугун	62,8

Коэффициент теплопроводности других материалов

Материал	Влажность массовая доля %	Вт/(м•К)
Бакелитовый лак	—	0,29
Бетон с каменным щебнем	8	1,28
Бумага обыкновенная	Воздушно-сухая	0,14
Винипласт	—	0,13
Гравий	Воздушно-сухая	0,36
Гранит	—	3,14
Глина	15-20	0,7-0,93
Дуб (вдоль волокон)	6-8	0,35-0,43
Дуб (поперек волокон)	6-8	0,2-0,21
Железобетон	8	1,55
Картон	Воздушно-сухая	0,14-0,35
Кирпичная кладка	Воздушно-сухая	0,67-0,87
Кожа	>>	0,14-0,16
Лед	—	2,21
Пробковые плиты	0	0,042-0,054
Снег свежевыпавший	—	0,105
Снег уплотненный	—	0,35
Снег начавший таять	—	0,64
Сосна (вдоль волокон)	8	0,35-0,41
Сосна (поперек волокон)	8	0,14-0,16
Стекло (обыкновенное)	—	0,74
Фторопласт-3	—	0,058
Фторопласт-4	—	0,233
Шлакобетон	13	0,698
Штукатурка	6-8	0,791

Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах

(ρ_a=576кг/м³, ρ_п=400кг/м³,λ, Вт/(м•К))

Материал	-18^oС	0^oС	50^oС	100^oС	150^oС
Асбест	—	0,15	0,18	0,195	0,20
Пенобетон	0,1	0,11	0,11	0,13	0,17

Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах

Материал	0^oС	50^oС	100^oС
Анилин	0,19	0,177	0,167
Ацетон	0,17	0,16	0,15
Бензол	—	0,138	0,126
Вода	0,551	0,648	0,683
Масло вазелиновое	0,126	0,122	0,119
Масло касторовое	0,184	0,177	0,172
Спирт метиловый	0,214	0,207	—
Спирт этиловый	0,188	0,177	—
Толуол	0,142	0,129	0,119

Запись опубликована автором admin в рубрике Полезные материалы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Теплофизические свойства

К основным теплофизическим свойствам, оценивающим отношение материала к тепловым воздействиям, относятся теплопроводность, теплоёмкость, термостойкость, огнеупорность, огнестойкость.

Теплопроводность — способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий при разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Это свойство оценивается коэффициентом теплопроводности ( ), представляющим отношение количества теплоты, прошедшей в течение 1 ч через испытуемый материал толщиной 1 м, площадью1м ²при разнице температур на его противоположных поверхностях в 1° — Вт/м .

Теплопроводность материала зависит от вещественного состава, строения и характера пористости, температуры и влажности материала. Теплопроводность материалов зависит от их средней плотности, химического состава, структуры, характера пор и влажности.

Наиболее существенное влияние на теплопроводность оказывает средняя плотность материалов.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением.

Особенности структуры оказывают значительное влияние на теплопроводность. Например, если материал имеет волокнистое строение, то тепло вдоль волокон передаётся быстрее, чем поперёк. Так, теплопроводность древесины вдоль волокон равна 0.30, а поперёк – 0.15 Вт/м . Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые; материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Поэтому при расчёте конструкций коэффициент теплопроводности строительных материалов принимают для температурно-влажностных условий её эксплуатации.

Теплоёмкость – свойство материала поглощать (аккумулировать) при нагревании тепло и выделять его при остывании. При охлаждении материалы выделяют тепло, причём тем больше, чем выше их теплоёмкость. Коэффициент теплоёмкости по массе С m равен количеству тепла (Дж), необходимого для нагревания 1 кг материала на 1^oС:

с = Q / [m (t₂ – t₁)](1.9)

где: Q – количество тепла, кДж; m – масса материала, кг; (t₁ – t₂) – разность температур.

Удельная теплоёмкость каменных материалов составляет 755–925, лесных — 2420–2750 Дж/(кг *^oС). Наибольшую теплоёмкость имеет вода — 4900 Дж/(кг *^oС). Поэтому с повышением влажности материалов их теплоёмкость возрастает, а стальные конструкции требуют для нагрева меньшей энергии.

Теплоёмкость учитывается при расчёте теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева материалов в зимний период.

Если строительный материал состоит из нескольких составных частей (например, бетон или строительный раствор), то коэффициент теплоёмкости такого материала рассчитывают как сумму произведений теплоёмкостей составляющих его компонентов на их весовую долю в материале.

Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур без деформаций и разрушения. По степени огнеупорности материалы подразделяют на огнеупорные, работающие без снижения свойств при температуре свыше 1580°С, тугоплавкие – 1580…1350 °С и легкоплавкие – ниже 1350 °С.

Огнестойкость конструкций – свойство конструкции сопротивляться действию огня и воды при пожаре в течение определённого времени. Ко всем конструкциям, используемым в строительстве, и особенно к тем, из которых выполняют несущие элементы здания: стены, колонны, перекрытия, – предъявляют требования по огнестойкости, которые зависят от категории здания и сооружения по пожаробезопасности, определяемой СНиПом. Для оценки огнестойкости введён показатель возгораемости, основанный на трёх признаках предельного состояния конструкций: потере несущей способности (снижение прочности и увеличение деформаций), теплоизолирующих свойств и сплошности.

Предел огнестойкости конструкций и материалов характеризуется временем (ч) с начала теплового воздействия и до появления одного из признаков предельного состояния.

Огнестойкость (возгораемость) строительных материалов подразделяется на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы не горят, не тлеют и не обугливаются. Это каменные материалы, металлы.

Трудносгораемые – материалы, которые под действием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются (фибролит, состоящий из древесных стружек и цементного камня, асфальтобетон, некоторые полимерные материалы).

Сгораемые – материалы, которые при контакте с огнём загораются и горят открытым пламенем даже в случае ликвидации источника огня (древесина, битум, полимерные материалы).

Узнать еще:

Низкая теплопроводность — обзор

•

Низкая теплопроводность

Тепло — это форма энергии, всегда переходящая от более высокой к более низкой температуре. Низкий показатель теплопроводности жесткого пенополиуретана, один из самых низких показателей среди обычно используемых изоляционных материалов, позволяет эффективно удерживать тепловой поток.

•

Прочность

Хороший баланс между весом, механической прочностью и изоляционными свойствами пенополиуретана (CORAFOAM®) демонстрирует его универсальность в качестве изоляционного материала.Эти качества позволяют использовать его в приложениях, где требуется изоляция с сочетанием несущих, ударопрочных, весовых и компактных свойств, а также простоты установки и обслуживания.

Этот пенополиуретан обеспечивает очень благоприятное соотношение физико-механических свойств по сравнению с плотностью; Дальнейшее улучшение общих свойств достигается при приклеивании к облицовочным материалам, таким как металл или гипсокартон.

•

Легкость

Жесткие пенополиуретаны — это ячеистые материалы.Пена состоит из маленьких пузырьков, наполненных вспенивающим агентом, который обеспечивает хорошие изоляционные свойства. Полиуретановая матрица отвечает за удержание всех ячеек вместе: чем больше количество полимера, удерживающего структуру, тем выше плотность. Фактически, в 1 кубическом метре пены только 4% от общего объема занято полимером, а остальные 96% заполнены вспенивающим агентом (это относится к типичной пене 40–45 кг / м ³) Легкость пены позволяет легко транспортировать, обрабатывать и устанавливать.

•

Низкое водопоглощение и низкая водопроницаемость

Теплопроводность воды в 10-20 раз выше, чем у обычно используемых изоляционных материалов, поэтому очевидно, насколько важно не допускать попадания воды в воду. пакет изоляции. Присутствие воды, помимо потери эффективности изоляции, приводит к увеличению веса, риску коррозии металлических поверхностей и образованию льда всякий раз, когда температура опускается ниже точки замерзания.

В последнем случае возможен риск повреждения изоляционного пакета, что отрицательно скажется на изоляционных свойствах. Закрытая пористая структура жесткого пенополиуретана гарантирует низкое водопоглощение; тем не менее, предусмотрена установка барьера для паров влаги, чтобы изоляция могла выдерживать самые строгие требования.

•

Стабильность размеров

Стабильный по размерам материал является основным требованием для достижения надлежащих изоляционных характеристик.Изменение размера изоляционного материала может быть обратимым или необратимым: изменение размера из-за простого теплового сжатия / расширения обычно обратимо, в то время как изменение размера из-за комбинированного воздействия экстремальных температур, воды, влаги и механических нагрузок составляет необратимый компонент.

Фактически, все материалы меняют размер при нагревании или охлаждении: величина изменения зависит от химического состава материала. Таким образом, каждый материал имеет свой коэффициент теплового расширения: этот параметр измеряет, насколько материалы сжимаются или расширяются при изменении температуры.Изменения размеров из-за коэффициента теплового расширения обратимы.

Благодаря своему химическому составу, хорошим механическим свойствам, пониженному поглощению влаги, структуре с закрытыми ячейками и химической стойкости жесткие пенополиуретаны демонстрируют значительную стабильность размеров.

•

Химическая стойкость

Химический состав жесткого пенополиуретана обеспечивает превосходную стойкость к широкому спектру химикатов, растворителей и масел.

•

Совместимость

Жесткий пенополиуретан совместим с большим количеством вспомогательных материалов, включая бумагу, фольгу, стекловолокно, алюминий и битум. Сочетание жесткого пенополиуретана с этими материалами улучшает общие свойства, позволяя использовать его в качестве полуструктурных панелей и облицовки. Кроме того, правильный выбор штукатурки или фольги улучшает изоляционные свойства пены за счет образования защитных барьеров для влаги, что полезно в условиях высокой влажности.

•

Диапазон рабочих температур

Жесткий пенополиуретан можно использовать в приложениях, которые испытывают исключительно высокие температуры, от –200 ° C до + 130 ° C. Тем не менее, каждый пенополиуретан имеет свой температурный диапазон применения, поэтому важно дважды проверить указания в технических паспортах, прежде чем выбирать наиболее удобное решение.

•

Огнестойкость

Жесткие пенополиуретаны представляют собой органические соединения.Все органические вещества являются горючими материалами, хотя воспламеняемость и скорость горения жестких полиуретановых пен могут быть улучшены для соответствия различным изоляционным применениям, а состав пен может быть составлен в соответствии с самыми строгими стандартами противопожарной защиты.

10 лучших научных работ по низкой теплопроводности

Пенопласт с закрытыми порами широко используется в качестве защитной одежды в экстремальных условиях окружающей среды. В этой статье было изучено использование материалов на основе неопрена в гидрокостюмах путем разработки стратегии снижения теплопроводности гибкой полихлоропеновой пены с закрытыми ячейками.Теплопроводность заряженного и немодифицированного пенопласта из неопрена измеряли с использованием метода нестационарного плоского источника (TPS) с помощью измерителя теплопроводности Hot Disc TPS 2500 S. Было обнаружено, что гидрокостюм из неопрена со сверхнизкой теплопроводностью может увеличить время погружения до 2–3 часов в воде при температуре ниже 10 ° C по сравнению с <1 часом для современных гидрокостюмов.

В этом исследовании анализируется муллитовая керамика, образованная в результате вспенивания и отверждения крахмала муллитового порошка, а также то, как ее теплопроводность изменяется в зависимости от пористости керамики.Теплопроводность измерялась методом источника переходной плоскости Hot Disc (TPS) с TPS 2500 S. По мере увеличения пористости муллитовой керамики увеличивается и теплопроводность.

Исследуется трехмерная сетка из углеродных нанотрубок (УНТ) и то, как легирование калием или йодом может повлиять на термоэлектрические свойства этой сетки. Благодаря наномасштабированию на месте эта сетка УНТ была объединена с полианилином (ПАНИ) и увеличила термоэлектрические характеристики ПАНИ, сохраняя при этом гибкую структуру сети 3D УНТ.Этот композит имеет одну из самых низких значений теплопроводности среди всех известных материалов для УНТ.

В данной статье исследуется влияние легирования алюминием на теплопроводность и другие термоэлектрические свойства наноструктурированного Zn1 • XAlXTe (0 ≤ X ≤ 0,15) в диапазоне температур от 300 K до 600 K. Теплопроводность измерялась с использованием источника переходной плоскости. (TPS) анализатором термических констант Hot Disc. Было обнаружено, что с увеличением легирования алюминия теплопроводность уменьшалась, а с повышением температуры также уменьшалась теплопроводность.Уменьшение теплопроводности увеличивает характеристики термоэлектрического материала, выражаемые безразмерной добротностью (zT).

В настоящее время исследователи разрабатывают способы производства термоэлектрических материалов, таких как скуттерудиты, с низкой теплопроводностью решетки. В этой статье была разработана процедура гидротермального синтеза для получения соединений CoSb3. Анализатор термических констант Hot Disc измерял теплопроводность трех образцов CoSb3 с использованием метода источника переходной плоскости (TPS).Результаты показали, что теплопроводность увеличивалась с понижением температуры и была намного ниже для образцов CoSb3, синтезированных гидротермальным способом, чем при других методах изготовления.

Монолитные аэрогели диоксида кремния были синтезированы с очень низкой теплопроводностью (0,036 Вт / мК) и высокой пористостью (97%) путем сушки при атмосферном давлении. Этот метод сушки заменяет сверхкритическую сушку, которая является более дорогостоящей и опасной. Аэрогель был получен из тетраэтоксисилана (TEOS) и обработки триметилхлорсиланом.ЯМР и ИК-Фурье спектроскопия использовались для характеристики поверхностного связывания и краевых углов. Использование метода множественной модификации поверхности (МСМ) позволило авторам создать аэрогель с высокой монолитностью и пористостью, а также с низкой теплопроводностью.

С использованием порошка муллита промышленного качества и процесса вспенивания и упрочнения крахмала была приготовлена серия пористой муллитовой керамики. Эта керамика была проанализирована с помощью анализатора термических констант Hot Disc, и было определено, что керамика имеет низкую теплопроводность и может служить хорошими теплоизоляторами.Пористость синтезированной керамики можно регулировать температурой спекания и регулированием твердой нагрузки. Керамика была подвергнута теоретическим моделям (Eucken-Maxwell и EMT), чтобы доказать, что приготовленная керамика классифицируется как «внутренняя пористость».

Термобарьерные покрытия (TBC) наносятся плазменным напылением на детали газовых турбин для повышения эффективности сгорания и увеличения срока службы компонентов. В этом отчете рассматриваются два TBC: частично стабилизированный оксид циркония оксидом иттрия (YPSZ) и диоксид циркония, частично стабилизированный диспрозией (DyPSZ).Для измерения теплопроводности покрытий использовались методы TPS и лазерной вспышки, и результаты сравнивались. Кроме того, было исследовано влияние микроструктуры барьера на теплопроводность.

Серия прессованных Bi _0,5 Sb _1,5 Te _{3 Нанопластинки} синтезируются с использованием гидротермальных методов с последующим холодным прессованием и спеканием при температурах от 300 ° C до 380 ° C. Затем на синтезированных нанопластинках выполняются различные термические, механические и электрические анализы, в том числе: метод TPS для определения теплопроводности, SEM / TEM / AFM для выяснения механических и физических свойств нанопластинок, а также криостат охладителя замкнутого цикла Oxford для измерения удельное электрическое сопротивление.Образец нанопластинок, спеченный при 340 ° C, дал наилучшее сочетание тепловых, электрических и механических свойств.

Керосин используется в качестве охлаждающей жидкости в двигателях, однако, как и многие обычные теплоносители, он имеет низкую теплопроводность. Наножидкости представляют собой суспензии теплопроводящих частиц нанометрового размера в базовой жидкости. В этой статье исследуются термические свойства наножидкости на основе керосина с наночастицами оксида меди (CuO).Измеритель теплопроводности (TPS-500) измерял теплопроводность наножидкостей оксида меди / керосина с использованием метода источника переходной плоскости (TPS). Образцы наножидкости объемом 60 мл с концентрацией 0,01-0,08% измеряли в течение 20 секунд при 25 мВт. Результаты показали, что теплопроводность наножидкости CuO / керосин увеличивалась с увеличением концентрации CuO до определенной точки, а затем слегка снижалась.

Недавно обнаруженный неорганический материал имеет самую низкую теплопроводность на сегодняшний день

Мы все знаем, что мир отчаянно нуждается в переходе на возобновляемые источники энергии, но многие из нас забывают, что нам также необходимо сделать наши энергетические системы более эффективными.

В настоящее время примерно 70 процентов всей энергии, которую мы производим в мире, теряется в виде тепла — часто на самих электростанциях. Это серьезная проблема, которую можно хотя бы частично решить за счет улучшения термоэлектрических материалов, которые могут уменьшить потери тепла, а также улавливать потерянную тепловую энергию.

Теперь исследователи под руководством Ливерпульского университета в Великобритании сделали важный шаг к этой цели, открыв новый неорганический материал с самой низкой теплопроводностью, о которой когда-либо сообщалось.

Фактически, при комнатной температуре материал замедляет передачу тепла почти так же, как и воздух.

Новый материал имеет формулу Bi ₄ O ₄ SeCl ₂ (название не броское, мы знаем), и его создание является «прорывом в управлении тепловым потоком в атомном масштабе», пресс релиз объясняет.

«Обнаруженный нами материал имеет самую низкую теплопроводность среди всех неорганических твердых тел и почти так же плохо проводит тепло, как и сам воздух», — говорит химик и руководитель группы Мэтт Россейнски из Ливерпульского университета.

«Значение этого открытия имеет большое значение как для фундаментального научного понимания, так и для практического применения в термоэлектрических устройствах, которые собирают отходящее тепло, и в качестве термобарьерных покрытий для более эффективных газовых турбин».

Если принять теплопроводность стали за 1, то вода и строительный кирпич будут иметь теплопроводность 0,01. Воздух будет около 0,0005, а новый материал — всего 0,001.

Что особенно интересно, так это то, что этот материал был создан с помощью хитроумного расположения слоев атомов, и команда говорит, что они могут использовать ту же технику для добавления дополнительных свойств.

В будущем это может означать создание материалов, которые не только невероятно устойчивы к нагреву, но также являются сверхпроводниками электричества — два свойства, которые будут чрезвычайно полезны для энергосистемы.

«Помимо переноса тепла, эта стратегия может быть применена к другим важным фундаментальным физическим свойствам, таким как магнетизм и сверхпроводимость, что приведет к снижению энергопотребления и более эффективной транспортировке электричества», — поясняет физик Джон Алария.

Неорганические материалы — это материалы, которые не содержат углерода, а этот был сделан из BiOCl и Bi ₂ O ₂ Se.Как следует из названия, это соединение висмута, кислорода, селена и хлора.

Чтобы создать новый проводящий материал, команда обнаружила два разных расположения атомов в этих материалах, что привело к плохой теплопроводности.

Затем они изучили механизмы, ответственные за замедление нагрева в каждой из этих схем, и нашли способ объединить их таким образом, чтобы они могли комбинировать эффекты замедления нагрева вместо простого усреднения разницы.

На изображении ниже вы можете увидеть визуальное представление двух различных атомных схем, представленных желтым и синим цветом, которые в сочетании наиболее эффективно замедляют движение тепла через материал.

Два атомных расположения (желтый и синий) объединились, чтобы создать материал. (Ливерпульский университет)

В результате Bi ₄ O ₄ SeCl ₂ является гораздо более слабым проводником тепла, чем любое из двух устройств по отдельности, обеспечивая теплопроводность при комнатной температуре всего 0.1 Вт K ⁻¹ м ⁻¹. Другими словами, материал — это сумма больше, чем его части.

Важно отметить, что это исследование рассматривало только теплопроводность нового материала и не рассматривало другие эффекты, такие как электропроводность или магнетизм. Поэтому пока не ясно, можно ли использовать этот материал в реальных приложениях, таких как вычисления или в электросети.

Но теперь, когда мы знаем, как наслоить атомы таким сложным способом, это открывает большой потенциал для новых материалов, которые берут эти свойства теплопроводности и сочетают их с другими желательными характеристиками для улучшения термоэлектрических характеристик или открытия сверхпроводимости.

«Этот потенциал для оптимизации множественных свойств показывает, как синергия между модульными блоками с совместимым соединением может обеспечить химическое генерирование и управление функцией», — пишут исследователи.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Недавно разработанный материал имеет чрезвычайно низкую теплопроводность | Химия, Материаловедение, Физика

Новый материал сверхрешетки Bi ₄ O ₄ SeCl ₂, разработанный группой ученых из Великобритании и Франции, сочетает в себе два различных расположения атомов, каждый из которых замедляет скорость, с которой тепло движется через структуру твердого тела.

Структура материала сверхрешетки Bi ₄ O ₄ SeCl ₂. Изображение предоставлено Ливерпульским университетом.

«Обнаруженный нами материал имеет самую низкую теплопроводность среди всех неорганических твердых тел и почти так же плохо проводит тепло, как и сам воздух», — сказал старший автор, профессор Мэтт Россейнски, научный сотрудник химического факультета Ливерпульского университета.

«Значение этого открытия имеет большое значение как для фундаментального научного понимания, так и для практического применения в термоэлектрических устройствах, улавливающих отходящее тепло, и в качестве термобарьерных покрытий для более эффективных газовых турбин.”

Профессор Россейнски и его коллеги определили механизмы, ответственные за снижение теплопередачи в двух компонентах, BiOCl и Bi ₂ O ₂ Se, путем измерения и моделирования теплопроводности их структур.

«Объединить эти механизмы в одном материале сложно, потому что мы должны точно контролировать, как атомы расположены внутри него», — сказали они.

«Интуитивно мы ожидаем получить среднее значение физических свойств двух компонентов.”

«Выбирая подходящие химические границы раздела между каждым из этих различных атомных расположений, мы экспериментально синтезировали материал, сочетающий их оба».

Новый материал с двумя комбинированными компоновками имеет чрезвычайно низкую теплопроводность 0,1 Вт / К * м при комнатной температуре, что намного ниже, чем у любого из исходных материалов с одной компоновкой.

Этот неожиданный результат показывает синергетический эффект химического контроля расположения атомов в структуре и является причиной того, что свойства всей структуры превосходят свойства двух отдельных частей.

Разработка новых и более эффективных термоэлектрических материалов, которые могут преобразовывать тепло в электричество, считается ключевым источником чистой энергии.

«Захватывающий результат этого исследования состоит в том, что можно улучшить свойства материала, используя дополнительные концепции физики и соответствующее атомистическое взаимодействие», — сказал доктор Джон Алария, исследователь факультета физики Ливерпульского университета.

«Помимо переноса тепла, эта стратегия может быть применена к другим важным фундаментальным физическим свойствам, таким как магнетизм и сверхпроводимость, что приведет к снижению энергопотребления и более эффективному переносу электричества.”

Работа группы опубликована в журнале Science .

_____

Куинн Д. Гибсон и др. . Низкая теплопроводность в модульном неорганическом материале с анизотропией связывания и несоответствием. Science , опубликовано в Интернете 15 июля 2021 г .; DOI: 10.1126 / science.abh2619

Тепловые свойства неметаллов | Инженеры Edge

Связанные ресурсы: теплопередача

Тепловые свойства неметаллов

Проектирование и проектирование теплопередачи
Металлы и материалы
Обзор теплопроводности, теплопередачи

Термические свойства неметаллов

Электропроводность: передача тепла через материалы с низкой теплопроводностью происходит медленнее, чем через материалы с высокой теплопроводностью.Соответственно, материалы с высокой теплопроводностью широко используются в теплоотводах, а материалы с низкой теплопроводностью используются в качестве теплоизоляции. Теплопроводность материала может зависеть от температуры. Величина, обратная теплопроводности, называется удельным тепловым сопротивлением.

Плотность: Плотность или, точнее, объемная массовая плотность вещества — это его масса на единицу объема.

Удельная теплоемкость: тепло, необходимое для повышения температуры единицы массы данного вещества на заданную величину (обычно на один градус).

Материал	Электропроводность Вт / м- ° C	Плотность кг / м ³	Удельная теплоемкость Дж / кг- ° C
АБС-пластик	0,25	1.014 x 10 ³	1,26 x 10 ³
Ацетали	0.3	1,42 x 10 ³	1,5 x 10 ³
Акрил	0,06	1,19 x 10 ³	1,5 x 10 ³
Алкиды	0,85	2,0 x 10 ³	1.3 х 10 ³
Глинозем, 96%	21,0	3,8 x 10 ³	880,0
Глинозем чистый	37,0	3,9 x 10 ³	880,0
Асбест, листы асбестовые	0.166	–	–
Асбест, цемент	2,08	–	–
Асбест, Цементные плиты	0,74	–	–
Асбест, гофрированный, 4 слоя / дюйм	0.087	–	–
Асбест, войлок, 20 лам / дюйм	0,078	–	–
Асбест, войлок, 40 лам / дюйм	0,057	–	–
Асбест в сыпучей упаковке	0.154	520,0	–
Асфальт	0,75	–	–
Бакелит	0,19	–	–
Бальзам шерстяной 2,2 фунта / фут 3	0.04	35,0	–
Бериллия, 99,5%	197,3	–	–
Кирпич, Строительный кирпич	0,69	1,6 x 10 ³	–
Кирпич, Карборундовый кирпич	18.5	–	–
Кирпич, Хромированный кирпич	2,32	3,0 x 10 ³	–
Кирпич, Кизельгур	0,24	–	–
Кирпич, Лицевой кирпич	1.32	2,0 x 10 ³	–
Кирпич шамотный	1,04	2,0 x 10 ³	–
Кирпич, магнезит	3,81	–	–
Углерод	6.92	–	–
Картон, Celotex	0,048	–	–
Картон гофрированный	0,064	–	–
Цемент, Строительный раствор	1.16	–	–
Cement, Портленд	0,29	1,5 x 10 ³	–
Бетон, Шлак	0,76	–	–
Бетон, Камень 1-2-4 смесь	1.37	2,1 x 10 ³	–
Пробка, пробковая плита, 10 фунтов / фут 3	0,043	160,0	–
Пробка молотая	0,043	150,0	–
Пробка регранулированная	0.045	80,0	–
Diamond, пленка	700,0	3,5 x 10 ³	2,0 x 10 ³
Алмаз, тип IIA	2,0 x 10 ³	–	–
Алмаз, тип IIB	1.3 х 10 ³	–	–
Диатомовая земля	0,061	320,0	–
Стекловолокно E	0,89	2,54 x 10 ³	820,0
Эпоксидная смола с высоким заполнением	2.163	–	–
Эпоксидная смола, без заливки	0,207	–	–
Войлок, волосы	0,036	265,0	–
Войлок, шерсть	0.052	330,0	–
Волокнистая изоляционная плита	0,048	240,0	–
Стекло эпоксидной смолы FR4, медь 1 унция	9,11	–	–
Стекло эпоксидной смолы FR4, медь 2 унции	17.71	–	–
Стекло эпоксидной смолы FR4, медь 4 унции	35,15	–	–
FR4 Эпоксидное стекло, без меди	0,294	1,9 x 10 ³	1,15 x 10 ³
Стекло боросиликатное	1.09	2,2 x 10 ³	–
Стекло, Pyrex	1,02	2,23 х 10 ³	837,0
Стекло, Окно	0,78	2,7 x 10 ³	–
Стекло, шерсть, 1.5 фунтов / фут 3	0,038	24,0	–
Инсулекс сухой	0,064	–	–
Капок	0,035	–	–
Каптон	0.156	–	1,09 x 10 ³
Магнезия, 85%	0,067	270,0	–
Слюда	0,71	–	–
Майлар	0.19	–	–
Нейлон	0,242	1,1 x 10 ³	1,7 x 10 ³
Фенольные, на бумажной основе	0,277	–	–
Фенольный простой	0.519	–	–
Гипс, гипс	0,48	1,44 x 10 ³	–
Штукатурка, Металлическая планка	0,47	–	–
Штукатурка, деревянная рейка	0.28	–	–
Оргстекло	0,19	–	–
Поликарбонат	0,19	1,2 x 10 ³	1,3 x 10 ³
Полиэтилен высокой плотности	0.5	950,0	2,3 x 10 ³
Полиэтилен низкой плотности	0,35	920,0	2,3 x 10 ³
Полиэтилен средней плотности	0,4	930,0	2.3 х 10 ³
Полистирол	0,106	–	–
Поливинилхлорид	0,16	–	–
Pyrex	1,26	–	–
Минеральная вата, 10 фунтов / фут 3	0.04	160,0	–
Минеральная вата, без упаковки	0,067	64,0	–
Резина бутиловая	0,26	–	–
Твердая резина	0.19	–	–
Резина, силикон	0,19	–	–
Резина, мягкая	0,14	–	–
Опилки	0.059	–	–
S-стекловолокно	0,9	2,49 x 10 ³	835,0
Кремнеземный аэрогель	0,024	140,0	–
Кремний, 99.9%	150,0	2,33 x 10 ³	710,0
Силиконовая смазка	0,21	–	–
Камень, гранит	2,8	2,64 x 10 ³	–
Камень, известняк	1.3	2,5 x 10 ³	–
Камень, Мрамор	2,5	2,6 x 10 ³	–
Камень, песчаник	1,83	2,2 x 10 ³	–
Пенополистирол	0.035	–	–
Тефлон	0,22	–	1,04 x 10 ³
Стружка	0,059	–	–
Дерево, Cross Grain, Balsa, 8.8 фунтов / фут 3	0,055	140,0	–
Дерево, перекрестное зерно, кипарис	0,097	460,0	–
Дерево, поперечное зерно, ель	0,11	420,0	–
Дерево, поперечное зерно, клен	0.166	540,0	–
Дерево, Cross Grain, Дуб	0,166	540,0	–
Дерево, Cross Grain, Белая сосна	0,112	430,0	–
Дерево, Поперечное зерно, Желтая сосна	0.147	640,0	–
Оксид алюминия, Al 2 O 3, 99,5%	32,0	–	–
Оксид алюминия, Al 2 O 3, 96%	21,5	–	–
Оксид алюминия, Al 2 O 3, 90%	12.0	–	–

Преобразование теплопроводности:
1 кал / см ² / см / сек / ° C = 10,63 Вт / дюйм — ° C

117 БТЕ / (час-фут F) x (0,293 Вт-час / БТЕ) x (1,8 F / C) x (фут / 12 дюймов) = 5,14 Вт / дюйм — ° C
или
117 БТЕ / (час-фут-фут) x 0,04395 ватт-час-фут-фут / (БТЕ = ° C — дюйм) = 5,14 Вт / дюйм — ° C

Связанный:

Дата / Время:

Какова теплопроводность полиуретана?

Теплопроводность — это физическое свойство, которое проявляется в любом материале, включая полиуретан, и измеряет пропускную способность тепла через него, или, другими словами, перенос тепловой энергии через тело. Это движение энергии создается разностью температур , поскольку, согласно второму закону термодинамики, тепло всегда течет в направлении самой низкой температуры.

Когда изолирует здание , важно знать теплопроводность используемых материалов, поскольку от этого будет зависеть их энергетическая эффективность и тепловой комфорт . Например, металлы имеют более высокую теплопроводность, чем дерево, но изоляционные материалы, такие как стекловолокно или полиуретан, имеют более низкую теплопроводность.

Значение теплопроводности в утеплении зданий

Поведение теплоизоляции является ключом к достижению цели Европейского Союза по энергосбережению на 2020 год .Как в одноэтажных, так и в многоэтажных зданиях материалы, из которых изготовлено ограждение, определяют потребление энергии. Следовательно, если мы хотим, чтобы улучшил энергоэффективность зданий , одним из физических свойств, которые будут определять, является ли материал хорошей теплоизоляцией или нет, является теплопроводность.

Если вы сравните теплопроводность основных материалов, используемых в строительстве , вы можете проверить, как, в зависимости от выбора материалов, уровень теплопроводности будет напрямую влиять на теплоизоляцию дома .Например, традиционные материалы, такие как кирпич, древесная стружка или бетон, имеют более высокий уровень теплопроводности, чем изоляционные материалы, такие как полиуретан или полистирол.

Материал	Теплопроводность
Кирпич	0,49-0,87 Вт / м · К
Бетонный блок	0-35-0,79 Вт / м · К
Пенополистирол	0.031-0,050 Вт / м · К
Экструдированный полистирол	0,029-0,033 Вт / м · К
Полиуретановые системы	0,022-0,028 Вт / м · К
Минеральная вата	0,031-0,045 Вт / м · К
Вспученный перлит	0,040-0,060 Вт / м · К
Древесная щепа	0.038-0,107 Вт / м · К

Теплопроводность полиуретана

Полиуретановые системы являются одними из материалов на рынке, которые обеспечивают лучшую теплоизоляцию при минимальной толщине . Эта характеристика возможна благодаря низкой теплопроводности полиуретана, поскольку, хотя различия в уровнях теплопроводности между полистиролом (экструдированным и вспененным), минеральной ватой и полиуретановыми системами составляют лишь несколько десятых доли бумаги при применении в работе, такие десятичные знаки могут означать разницу в толщине на 3-4 см, чем для достижения такой же энергетической эффективности конверта.

Кроме того, полиуретановые системы (инжектированные, напыленные или пластинчатые) являются оптимальным решением для теплоизоляции зданий. Помимо низкой теплопроводности, они также обеспечивают хорошее уплотнение оболочки, предотвращая проникновение воздуха и токов, возникающих в ее пустых пространствах. Это важно, потому что, если бы эти токи не были уменьшены, теплопроводность полиуретана перестала бы быть такой эффективной.

Тепловые свойства строительных материалов

Предыдущие колонки технических данных охватывали тепловые свойства многих материалов, которые являются общими для упаковки электроники.Технические данные по этому вопросу шире по объему и касаются обычных строительных материалов, некоторые из которых используются в лабораториях теплопередачи, в дополнение к их обычным строительным применениям. Знания о теплопроводности и теплоемкости элементов, используемых для создания или поддержки испытательного набора, часто требуются для понимания и интерпретации результатов (или, по крайней мере, для понимания того, почему для достижения теплового равновесия требовалось так много времени).

В таблице 1 перечислены некоторые строительные материалы и их термические свойства при номинальной комнатной температуре.Металлы и сплавы не были включены, потому что они были рассмотрены ранее. Следует отметить, что эти значения являются приблизительными и репрезентативны для конкретного типа материала. Некоторые материалы поглощают воду, которая, в свою очередь, меняет их свойства. Например, теплопроводность древесины во влажном состоянии может увеличиваться на 15%. Материалы, используемые в качестве изоляторов, которые полагаются на воздух, такие как одеяла из стекловолокна, демонстрируют большее изменение свойств во влажном состоянии. Следует отметить, что диапазон значений теплопроводности для этих материалов довольно скромный (около двух порядков).

Таблица 1. Тепловые свойства конструкционного материала при комнатной температуре [1-4]

Материал	Теплопроводность (Вт / м · К) при ~ 300 К	Удельная теплоемкость (Дж / кг · К)	Плотность (кг / м ³⁾
Кирпич	0,7	840	1600
Бетон плотный	1.4	840	2100
Бетон — светлый	0,4	1000	1200
Гранит	1,7 — 3,9	820	2600
Стекло (окно)	0,8	880	2700
Твердая древесина (дуб)	0,16	1250	720
Хвойные породы (сосна)	0.12	1350	510
Поливинилхлорид	0,12 — 0,25	1250	1400
Бумага	0,04	1300	930
Акустическая плитка	0,06	1340	290
ДСП (низкой плотности)	0,08	1300	590
ДСП (высокой плотности)	0.17	1300	1000
Стекловолокно	0,04	700	150
Пенополистирол	0,03	1200	50

Рост затрат на электроэнергию и осознание того, что минимизация нежелательной теплопередачи является выгодной, по-прежнему создают стимулы для использования строительных методов и материалов с меньшим энергопотреблением. Преимущества эффективного терморегулирования внутренней электроники также должны сочетаться с термически эффективной конструкцией помещения.Использование изолирующих материалов (с низкой теплопроводностью) может быть желательным, но природа не обеспечила настоящих теплоизоляционных материалов, по крайней мере, по сравнению с диапазоном выбора материалов для электропроводности. Исследование термических свойств этих типов материалов приведет к получению данных со значительными отклонениями из-за различий в составе и различных условий испытаний.

Для многих материалов данные могут быть найдены в виде значения R. Значение R представляет собой обратную величину теплопроводности и имеет единицы измерения ft ² ��F�h / Btu (иногда данные отображаются в единицах СИ, K�m ² / Вт и обычно обозначаются как RSI).Более высокое значение R указывает на более ограниченный путь теплового потока. При условии, что указана толщина, можно получить приблизительную теплопроводность. Однако путаница и разногласия по поводу экстраполяции значений R на значение толщины и тот факт, что большинство этих материалов используются в средах с влажностью и движущимся воздухом и подвержены старению, вынудили стандарты в отношении того, как их следует измерять, сообщать и рекламировать. [5,6]. Если требуются более чем приблизительные значения, обычно требуется дальнейшее тестирование.

Список литературы

Incropera, F., De Witt, D., Introduction to Heat Transfer, 2nd Edition, John Wiley and Sons, 1990.

Какие материалы имеют меньшую теплопроводность

Теплопроводность.

Коэффициент теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности материалов.

Что такое теплопроводность?

Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения

Конструкционные материалы и их теплопроводность

Бетон

Железобетон

Керамзитобетон

Газобетон

Пенобетон

Саманный кирпич

Керамический кирпич

Силикатный кирпич

Дерево

Утеплители и их теплопроводность

Пенопласт

Пенополистирол

Минеральная вата

Стекловата

Базальтовая (каменная) вата

Эковата

Видео о характеристиках теплоизоляционных материалов

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопроводности газовой среды

Теплопроводимость в газовой разреженной среде

У каких строительных материалов выше коэффициент теплопроводности

Что такое теплопроводность?

Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения

Конструкционные материалы и их теплопроводность

Бетон

Железобетон

Керамзитобетон

Газобетон

Пенобетон

Саманный кирпич

Керамический кирпич

Силикатный кирпич

Дерево

Утеплители и их теплопроводность

Пенопласт

Пенополистирол

Минеральная вата

Стекловата

Базальтовая (каменная) вата

Эковата

Видео о характеристиках теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные и акустические свойства — Материаловедение для каменщиков

Теплоизоляционные и акустические свойства

Теплопроводность

Теплопроводность

Контрольная работа по основам материаловедения на тему «Основные свойства материалов»

Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)

Коэффициент теплопроводности металлов

Коэффициент теплопроводности других материалов

Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах

Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах

Теплофизические свойства

Узнать еще:

Низкая теплопроводность — обзор

10 лучших научных работ по низкой теплопроводности

Недавно обнаруженный неорганический материал имеет самую низкую теплопроводность на сегодняшний день

Недавно разработанный материал имеет чрезвычайно низкую теплопроводность | Химия, Материаловедение, Физика

Тепловые свойства неметаллов | Инженеры Edge

Тепловые свойства неметаллов

Какова теплопроводность полиуретана?

Значение теплопроводности в утеплении зданий

Теплопроводность полиуретана

Тепловые свойства строительных материалов

Добавить комментарий Отменить ответ