ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 4323
Скачиваний: 9
68
Бетон тяжелый
1,3–1,6;
Гранит
2,9–3,3.
Теплопроводность является главным свойством для тепло-
изоляционных материалов, применяемых для устройства на-
ружных стен и покрытия зданий. По величине λ назначается
класс ТИМ.
Величина теплопроводности зависит от целого ряда фак-
торов:
− плотности и пористости;
− состава и внутреннего строения материала;
− влажности и температуры материала.
Влияние плотности и пористости на теплопроводность
материалов. Тепловой поток проходит через твердый каркас и
воздушные ячейки пористого материала. Теплопроводность
воздуха ( = 0,023 Вт/(м · К)) меньше, чем теплопроводность
твердого вещества, из которого состоит каркас строительного
материала. Таким образом, чем выше пористость материала, тем
ниже его теплопроводность (рис. 5.8).
Теплота через воздушный слой передается с помощью теп-
лового движения молекул, конвекцией и излучением.
Конвективный теплообмен возрастает по мере роста разме-
ров пор и воздушных прослоек, связывающих эти поры.
На лучистый теплообмен решающее влияние оказывает
температура эксплуатации: чем выше t, тем выше .
Для теплоизоляционных материалов предпочтительно мел-
копористое строение с замкнутыми порами, это затрудняет теп-
лопередачу конвекцией.
69
Рис 5.8. Зависимость теплопроводности ТИМ от плотности
Влияние состава и строения материала каркаса. Чем
сложнее и больше по размерам молекулы вещества каркаса, тем
ниже . Поэтому при одном значении средней плотности
теплопроводность ниже у органических (высокомолекулярных)
материалов, чем у неорганических (низкомолекулярных) (см.
рис. 5.8).
У кристаллических веществ теплопроводность выше, чем у
материалов аморфного строения.
Например:
– кварц (кристаллическое строение)
= 13,6 Вт/(м·К);
– песчаник (смешанное строение)
2–3 Вт/(м·К);
– кварцевое стекло
0,7 Вт/(м·К).
,Вт/мК
0.15
0.10
0.05
70
У волокнистых и слоистых материалов теплопроводность
зависит от направления теплового потока: вдоль или поперек
волокон или слоев.
Например, у древесины сосны
– 0,35 Вт/(м·К);
– 0,17 Вт/(м·К).
Влияние влажности на теплопроводность материалов. Те-
плопроводность пористых материалов резко возрастает при ув-
лажнении и особенно замерзании воды в порах материала, так
как:
возд
.= 0,023 Вт/(м·К);
воды
.= 0,55 Вт/(м·К);
льда
.= 2,3 Вт/(м·К).
В определенных пределах теплопроводность повышается
прямо пропорционально возрастанию объемной влажности:
w
=
c
+ W
0
,
где
w
,
c
– теплопроводность влажного и сухого материала,
Вт/(м·К);
W
o
– объемная влажность материала, %;
– приращение теплопроводности на 1 % объемной влаж-
ности;
= 0,002 Вт/(м·К) для неорганических материалов при по-
ложительной температуре, = 0,004 Вт/(м·К) при отрица-
тельной температуре.
Влияние температурных воздействий на теплопровод-
ность. Повышение температуры приводит к линейному возрас-
танию теплопроводности. Для пересчета значений теплопровод-
ности, полученных при 0 °С, на значения их при других темпе-
ратурах служит эмпирическая формула:
t
=
o
(1+ t), (5.14)
71
где
t
,
o
– теплопроводность материала при температуре t и
0 °С, Вт/(м · К);
– коэффициент, показывающий приращение теплопро-
водности на 1 °С повышения температуры (для неорганиче-
ских материалов = 0,002 при положительной температуре
и = 0,004 при отрицательной; для органических материа-
лов соответственно 0,003 и 0,004).
Теплопроводность определяют физическим методом с по-
мощью точной аппаратуры согласно ГОСТ 7076-78 «Метод оп-
ределения теплопроводности», графическим методом и по эм-
пирическим формулам (формула В.П. Некрасова).
Теплопроводность материалов учитывается в теплотехни-
ческих расчетах ограждающих конструкций, толщины тепловой
изоляции горячих поверхностей и холодильников.
Термическое сопротивление [(м
2
·К)/Вт] слоя материала за-
висит от и толщины слоя:
R = / , (5.15)
где – толщина слоя материала, м;
– теплопроводность материала, Вт/(м · К).
Требования к термическому сопротивлению ограждающих
конструкций в соответствии с изменениями СНиП II-3-79*
«Строительная теплотехника» с 1995 г. по 2000 г. возросли бо-
лее чем в 3 раза. Это связано с необходимостью энергосбереже-
ния в жилищном хозяйстве и других отраслях. Поэтому необы-
чайно увеличилось значение теплоизоляционных материалов.
Теплоемкость – способность материалов поглощать (акку-
мулировать) теплоту при нагревании. Теплоемкость оценивается
величиной удельной теплоемкости С, которая равняется количе-
ству тепла, необходимому для нагревания 1 кг материала
на 1
°С.
С = Q/m (t
2
– t
1
), (5.16)
72
где С – удельная теплоемкость, Дж/(кг·К) или Дж/(кг·°С);
Q – количество тепла, Дж, кДж;
m – масса материала, кг;
t
2
– t
1
– разность температур, К или °С.
Удельная теплоемкость материала зависит от его природы
и, в незначительной степени, от пористости. Органические ма-
териалы имеют значительно большую С, чем минеральные:
– древесина, древесноволокнистые плиты
– 2,4–2,7;
– битумы нефтяные, асфальтобетон, рубероид
– 1,68;
– линолеум поливинилхлоридный
– 1,47;
– бетоны, растворы, каменные материалы, минвата – 0,75–0,9;
– металлы и стекло
– 0,48;
– вода (теплоноситель)
– 4,2.
Чем больше теплоемкость материала, тем больше тепла он
аккумулирует при повышении температуры окружающей среды
(дольше нагревается) и тем больше выделяется теплоты при
снижении температуры окружающей среды, тем самым поддер-
живается температурный режим в помещении. В деревянных
домах тепло зимой и прохладно летом.
Показатели теплоемкости разных материалов нужны для
расчета теплоустойчивости ограждающих конструкций, режима
прогрева материалов при зимних работах, при расчете печных
агрегатов.
Температурные деформации – изменения линейных разме-
ров или объема материала при изменении его температуры.
Обычно при повышении температуры размеры и объем
увеличиваются, при снижении температуры размеры и объем,
соответственно, уменьшаются.
l
t
= l
0
(1+
t
t), (5.17)