hővezetési együttható
Hővezetési együtthatója egy fizikai paraméter egy anyag, és általában függ a hőmérséklet, nyomás és az anyag típusa. A legtöbb esetben, a hővezetési különböző anyagok kísérletileg határozzuk meg különböző módszerekkel. Legtöbbjük mérésén alapuló hőáram és a hőmérséklet-gradiens a vizsgált anyag. , A meghatározott hővezetési együtthatója λ, W / (m × K) a kapcsolatban: amelyből az következik, hogy a hővezetési számszerűen egyenlő a hőmennyiséget, amely átmegy egységnyi időben egy egységet egy izoterm felület egy hőmérséklet-gradiens egyenlő egységét. Példaként értékeit a hővezetési különböző anyagok látható Naris. 1.4Tak mindkét szerv lehet különböző hőmérsékleteken, és a hőcserélő és a testhőmérséklet egyenetlenül oszlik, azaz Először is fontos tudni, hogy a függőség a hővezető hőmérséklet. Kísérletek azt mutatják, hogy sok anyag kellő pontossággal gyakorlati hőmérsékletfüggését hővezetési tényezője lehet venni, mint a lineáris ahol λ0 - értékét a hővezető hőmérsékleten t0; b - állandó empirikusan határozzuk meg.
Hővezetési együtthatója gázok. A kinetikus elmélet hővezető hőátadás gázok normál nyomáson és hőmérsékleten határozzuk meg a átadása kinetikus energia molekuláris mozgásának eredményeként véletlenszerű mozgás és ütközés az egyedi gáz molekulák. Amikor ez a hővezető képesség viszonya határozza meg: valahol átlagos sebessége a gázmolekulák - szabad úthossza közötti ütközések gázmolekulák; - gáz fajhő állandó térfogaton, - a gáz sűrűsége. A növekvő nyomás egyaránt növeli a sűrűsége csökken proizvedeniesohranyaetsya fut végig állandó. Ezért a hővezetési nem változik jelentősen a nyomást. Kivételt képeznek a nagyon kicsi (kevesebb, mint 2,66 × március 10 Pa), és nagyon nagy (2 × 10 szeptember Pa) nyomáson. Az átlagos sebessége a gázmolekulák függ a hőmérséklettől: ahol Rμ - egyetemes gázállandó egyenlő 8314,2 J / (kmól × K); μ - molekulatömege gáz; T - a hőmérséklet, K. fajhője gázok növeli a hőmérséklet növekedésével. Ez obyas-nyaetsya az a tény, hogy a hővezető gázok növekszik a hőmérséklet emelkedésével. A hővezetési együttható λ gázok tartományba esik 0,006 és 0,6 tömeg / (m × K). Ábra. 1.5 bemutatja a mérések eredményeit a együttható hővezetési különböző gázok lefolytatott Vargaftik NB. Között a gázok élesen kitűnnek hővezetési együtthatója hélium és hidrogén. hővezetési együtthatója a saját 5-10raz több, mint a többi gáz. Ez jól látható ábrán. 1.6. A molekulák hélium és hidrogén van egy kis tömegű, és így van egy nagy átlagos sebességet a mozgás, és ez annak köszönhető, hogy a nagy hővezető. Az együtthatók a hővezető vízgőz és más, valós gázok, jelentősen eltérnek az ideális, szintén erősen függ a nyomás. A földgáz keverékek hővezető nem lehet meghatározni a törvény által additivitás azt tapasztalati úton kell meghatározni.
Fig.1.5 együtthatói hővezető gázok.
1-gőz; 2-szén-dioxid; 3-levegő; 4-argon; 5-oxo; 6-nitrogén.
Ábra. 1.6 Az együtthatók a hővezető hélium és hidrogén.
folyékony hővezető. A mechanizmus hőterjedés a cseppben is képviselteti magát az energia átadása révén rugalmas hullámokkal disszonáns. Az ilyen elméleti megértése a mechanizmus a hőátadás folyadékokban kiterjesztett A. S. Predvoditelevym használtunk NB Vargaftik leírására a kísérleti adatok a hővezető különböző folyadékok. A legtöbb folyadékok elmélete jó visszaigazolás. Erre az elméletre alapozva származik képlet a hővezetési együtthatója a következő formában: valahol folyadék fajhője állandó nyomáson, - a folyadék sűrűsége; μ - molekulatömeg. Egy tényező, amely arányos a terjedési sebessége rugalmas hullámok egy folyékony, nem függ a folyadék természetének, de függ a hőmérséklet ebben a ASR ≈const. Mivel a sűrűség ρ folyadék növekvő hőmérséklettel csökken, akkor az egyenlet (1,21) következik, hogy a folyadékokat egy állandó molekulatömegű (nem asszociált és rosszul kapcsolódó folyadékok) megnövelt hőmérsékleten kell csökkenteni, a hővezető képessége. A folyadékok szoros összefüggésben (víz, alkoholok, stb D.) egyenletben (1,21) kell adnia a asszociációs együttható változását tükröző molekulatömeg. asszociációs együttható is függ a hőmérséklettől, ezért különböző hőmérsékleteken, ez hatással lehet a hővezetési együtthatója különböző módon. Kísérletek azt mutatják, hogy a legtöbb folyadék hőmérséklet növelésével csökken a hővezető λ, kivéve a vizet és a glicerint (ábra. 1.7). Hővezetési együtthatója cseppecske folyadék hozzávetőleg tartományban 0,07 0,7Vt / (m × K). Amikor a nyomás növelésével hővezető folyadékok.
Ábra. 1.7 Az együtthatók a hővezető képessége a különböző folyadékok.
1 vazelinolajat; 2-benzol; 3, aceton; 4-ricinusolaj; 5-etil-alkohol; 6-metil-alkohol; 7-glicerin; 8 vizet.
A hővezető szilárd anyagok. A fémek, a fő hőközlő szabadon elektronok, amely hasonló lehet egy ideális egyatomos gáz. hőátadás a vibrációs mozgás atomok vagy elasztikus hanghullámok nem pusztulnak, de részesedése képest alacsony az energia átvitelét elektron gáz. Mivel a mozgás a szabad elektronok bekövetkezik hőmérséklet-kiegyenlítődés minden pontján a fűtés vagy hűtés a fém. Szabad elektronok mozognak, mint egy olyan terület több melegített, olyan régióban kevésbé fűtött, és az ellenkező irányba. Az első esetben, adnak energiát atom a második kiválasztott neki. Mivel fémek a hő hordozók elektronok, az együtthatók a termikus és elektromos vezetőképesség arányos egymással. Ahogy a hőmérséklet növekszik a megnövekedett hőleadás inhomogenitások elektronok növekszik. Ez együtt jár egy hővezetőképesség-csökkenés együtthatók és tiszta fémek (ábra. 1.8). Amikor vannak különböző szennyező fémek a hővezető drasztikusan csökken. Az utóbbi lehet magyarázni a növekedés szerkezeti inhomogenitások, amelynek eredményeként a szórási elektronok. Például, a tiszta réz λ = 396Vt / (m × K) az ugyanazon λ = 142Bt / (m × K) réz arzén nyomait. Ellentétben a tiszta fém ötvözetek hővezető a hőmérséklet emelkedésével nő (ábra. 1.9). A dielektrikumok hőmérséklet növelésével általában növeli a hővezetési (ábra. 1.10). Jellemzően, anyagok egy nagyobb sűrűségű hővezető magasabb értékű. Ez attól függ, a szerkezet az anyag, porozitását és a nedvesség.
Ábra. 1.8 függése hővezető hőmérséklet függvényében néhány tiszta fémek.
Sok építési és szigetelő anyagok porózus szerkezetű (tégla, beton, azbeszt, salak, stb), és az alkalmazás Fourier-féle törvény ilyen testületek bizonyos mértékben önkényes. A jelenléte pórusok az anyag nem tekinthető az ilyen szervezet folytonos közegben. Feltételes is a hővezető a porózus anyag. Ez az érték teszi érzékelik a hővezető homogén test, amelyen keresztül, az azonos alakú, méretű és a hőmérséklet a határokat át az azonos mennyiségű hőt, és hogy ezen keresztül porózus test. A hővezető por és porózus testek erősen függ a sűrűsége. Például, a növekvő sűrűség ρ 400-800 kg / m 3 hővezetési együtthatója azbeszt növekszik 0,105-0,248 W / (m × K). Ez befolyásolja a sűrűség ρ hővezető, mert a hővezető a levegő pórusait feltölt lényegesen kisebb, mint a szilárdanyag-tartalma a porózus anyag. A hatékony együtthatója hővezetési porózus anyagok szintén erősen függ a páratartalom. Ahhoz, hogy a nedves anyag hővezetési tényező is lényegesen magasabb, mint a száraz és a víz külön-külön. Például, száraz tégla λ = 0,35, víz λ = 0,60, és λ≈1,0 W / (m × K) a nedves téglák. Ez a hatás lehet magyarázni a konvektív hőátadás bekövetkezett kapilláris mozgása vizet a porózus anyag, és részben, hogy a abszorptíven kötött nedvesség van más jellemzők képest szabad víz. Növelése a hővezető szemcsés anyagok változó hőmérséklete lehet azzal a ténnyel magyarázható, hogy a növekedés a hőmérséklet növeli a hővezetési a közeg töltési közötti hézagok a szemcsék, és a sugárzás hőátadás megnő szemcsés tömb. Az együtthatók a hővezetőképesség és a hőszigetelő építőanyagok van értékek fekvő kb tartományban 0,023 a 2,9Bt / (m × K). Anyagok alacsony hővezetési együtthatója [kevesebb 0,25Vt / (m × K)], általában használt hőszigetelő, az úgynevezett szigetelő.
