55ff64ef4460708930d50b29433adae8.jpg

Как рассчитать теплоизоляцию?

СОДЕРЖАНИЕ
0
358 просмотров
07 февраля 2020

Свойства полимеров: теплопроводность и плотность пластиков и пластмасс

В таблице представлены физические свойства полимеров (пластмасс и пластика) при отрицательной и положительной температуре, в интервале от -200 до 280°С. Свойства пластиков даны при нормальном атмосферном давлении.

Таблица свойств следующих полимеров, пластиков и пластмасс: акриловая смола, асбоволокниты типа КФ-3, асботекстолиты, асборезит, волокниты, гетинаксы, гетинакс тонкий, древеснослоистые пластики ДСП, карболит: крезольный, литой, фенольный, каучук, силиконовый, с наполнителем, кремнийорганический полимер КМ-9, кремнийорганическая смола К-55, К-18-2, К-21-22. Лак: алкидный на высыхающих маслах ФВ-2, пентафталевый №170, кремнийорганический КО-08, полиэфирный ПЭ-939, лак битумный №177, мипора, пенопласты, поропласты, полиамидная смола 54, полиамид 66 (полиамид 6, капрон, полиамид 66, нейлон, найлон), полиамид 68, поликапроамид, полиизобутен, поливинилбутираль, поливиниловый спирт, полиизобутилен, полиизопропилметакрилат, поликарбонат, полипропилен атактический, изоатактический, полиметилметакрилат, полиорганосилоксановые жидкости: ПМС — 1,5, ПМС — 5, 10, 50, 100, 200, 400, 476, 700, 1000, ПЭС — 1, 2, 3, 4, 5, ПФМС — 2/5 Л, 4, ФМ — 1322, ПФМС — 6, полистирол ударопрочный УПП — 1 ППС, политетрафторэтилен, полихлортрифторэтилен, полиуретан ПУ — 1, ПВХ пленка, кабельный, пластифицированный, жесткий, с кварцевым наполнителем, линолеум с наполнителем, хлорированный, полихлорвинил с бутилбензилфталатом, палатиновое масло АН, полиэтилен ВД, П2020, ПЭ — 500, линейный, НД, П4045К, полиэтилентерефталат, полиэтиленгликоль, полиэтиленсилоксановая жидкость №5, 7, резит, резина пористая, стеклопластик полиэфирный на основе жесткого и мягкого стеклохолста, стекловолокнит типа АГ — 4, КАСТ, стеклопластик полиэфирный на основе стеклоткани, наполненной минеральным наполнителем 8% ZnO в смоле ПН-1, текстолит, фибролит, фенолформальдегидная смола, аррезин — Б, 101К, Р-21, совмещенный фенолит, фенольная литая смола, фурфурил — фенолформальдегидная смола Ф-10, фурановый полимер ФГ-2, эмаль (кремнийорганическая): КО-84, КО-811, эпоксидная смола Э-33, Э-41, ЭД-5, ТФЭ-9, ПН-1, этрол ацетатцеллюлозный, этилцеллюлозный.

Даны следующие теплофизические свойства полимеров и пластмасс:

  • плотность пластика, кг/м3;
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • коэффициент температуропроводности, м2/с;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град).

Следует особо отметить значения плотности пластмассы в таблице. Ее диапазон находится в пределах от 16 кг/м3  (для теплоизоляционных пенистых пластмасс — таких, как мипора) до 2280 кг/м3 (для тяжелого линолеума с наполнителем).

Эпилог.

Путем отработанной молекулярной архитектуры и улучшенного процесса контроля возможно производство полиэтиленов с превосходной длительной гидростатической прочностью при высоких температурах. PERT полимеры, составляют основу нового класса полиэтиленовых материалов, рекомендуемых для производства труб для систем отопления и горячего, холодного водоснабжения.

Уникальность данных материалов заключается в том, что для получения желаемой длительной гидростатической прочности при высоких температурах они не требуют сшивки. В сравнении с системами из сшитого полиэтилена это дает существенные преимущества при обработке и сборке. PERT рекомендуется для производства абсолютно любых труб для горячей воды. Однако благодаря многолетнему практическому опыту применения труб PEX-A, даже новый вид полимеров на сегодняшний день проигрывает ввиду ограниченности характеристик в области применения.

Теперь зная преимущества и недостатки конструкционных свойств материалов, из которых выпускаются полимерные трубы отопления и водоснабжения, Вы сможете подобрать наилучший вариант трубы, как в ценовой категории, так и в категории необходимых характеристик трубы.

.Вы можете позвонить нашим менеджерам по телефону +7 (351) 222-10-92 и проконсультироваться по интересующим Вас вопросам. Сайт компании ВИКО: www.td-viko74.ru “ВИКО” – инженерная сантехника в Челябинске

(Голосов: 25, Рейтинг: 5.1)

Продолжая использовать данный сайт, Вы даёте согласие на обработку файлов cookie, пользовательских данных (сведения о местоположении; тип и версия ОС; тип и версия Браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник откуда пользователь перешёл на сайт; с какого сайта или по какой рекламе; язык ОС и Браузера; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; ip-адрес) в целях функционирования сайта, проведения ретаргетинга и проведения статистических исследований и обзоров. Если вы не хотите, чтобы Ваши данные обрабатывались, Вы должны покинуть данный сайт.       Да, я согласен и осведомлён.

Коэффициент – теплопроводность – воздух

Выражение Я1 А 2 алб можно рассматривать как коэффициент теплопроводности воздуха в прослойке, подчиняющийся законам передачи тепла через твердые тела.

Спр – коэффициент пропорциональности; kj – – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт / ( м – С); Vy – кинематическая вязкость воздуха, м2 / с; & Q – температура воздуха, С.

Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха р, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.

Распределение температур в экранах. п – 10. Kiu0 4. Kift0 l. tg a – – 0 0176. 0 0217.

Влияние на теплообмен в системе экранов изменения степени черноты экранов и коэффициента теплопроводности воздуха в зависимости от температуры особенно сильно сказывается при высоких температурах.

Зависимость коэффициента теплопроводности.

Значение К для текстур изоляции с прокладками из стекло-волокнистых бумаг равно коэффициенту теплопроводности воздуха при атмосферном давлении 17 5 мет / ( м-град), как это и следует из изложенной приближенной теории.

Как видно, особенно при низкой температуре они очень близки к коэффициенту теплопроводности воздуха, который равен 0 02 ккал / ( м2 – ч-град), что, собственно, является предельной теоретической величиной для коэффициентов теплопроводности. Теплопроводность пенопласта изменяется очень незначительно в широком интервале температур; она в 15 раз меньше, чем теплопроводность твердой невспененной смолы, из которой получают пену.

Коэффициенты теплопроводности азота, кислорода и водяного пара близки по значениям коэффициенту теплопроводности воздуха при тех же температурах.

А, 0 0285 Вт / ( м – К) – коэффициент теплопроводности воздуха при его средней температуре ( 90 – ] – 50) / 2 70 С; рмаг – 1480 кг / м8 – плотность материала; рс 1 03 кг / м3 – плотность воздуха при 70 С; vc 2 – 10 – S ма / с – кинематический коэффициент вязкости воздуха.

Изменение скорости разогрева в рабочем и градуировочном опытах.

В табл. 4 – 2 представлены полученные экспериментальные данные по температурной зависимости коэффициента теплопроводности воздуха и водяного пара.

При низких температурах влагосодержание влажного воздуха незначительно; однако с увеличением относительной влажности увеличивается коэффициент теплопроводности воздуха, благодаря чему увеличивается его охлаждающее действие и человеку становится холоднее.

В температурных полях, полученных в опытах, учитывается изменение степени черноты экранов, коэффициента теплопроводности воздуха и коэффициентов теплоотдачи с наружной поверхности в функции времени.

При низких температурах влагосодержание влажного воздуха весьма мало; однако с увеличением относительной влажности увеличивается коэффициент теплопроводности воздуха, благодаря чему увеличивается его охлаждающее действие и человеку становится холоднее.

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала

Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Таблица теплопроводности газообразного воздуха в интервале температуры -183 до 1200°С при нормальном атмосферном давлении

Теплопроводность λ в текущей таблице выражена в размерности Вт/(м·град). Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала.

Поскольку это требуется чаще всего, отдельно обращаем внимание на значение теплопроводности воздуха при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении. При этих условиях теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град)

t, °С λ, Вт/(м·град)
-183 0,0084
-173 0,0093
-163 0,0102
-153 0,0111
-143 0,012
-133 0,0129
-123 0,0138
-113 0,0147
-103 0,0155
-93 0,0164
-83 0,0172
-73 0,018
-50 0,0204
-40 0,0212
-30 0,022
-20 0,0228
-10 0,0236
0,0244
10 0,0251
20 0,0259
30 0,0267
40 0,0276
50 0,0283
60 0,029
70 0,0296
80 0,0305
90 0,0313
100 0,0321
110 0,0328
120 0,0334
130 0,0342
140 0,0349
150 0,0357
160 0,0364
170 0,0371
180 0,0378
190 0,0386
200 0,0393
250 0,0427
300 0,046
350 0,0491
400 0,0521
450 0,0548
500 0,0574
550 0,0598
600 0,0622
650 0,0647
700 0,0671
750 0,0695
800 0,0718
850 0,0741
900 0,0763
950 0,0785
1000 0,0807
1100 0,085
1200 0,0915

Некоторые выводы и замечания по таблице

При низких отрицательных температурах охлажденный воздух имеет малую теплопроводность. Так, при температуре минус 183°С, она составляет всего 0,0084 Вт/(м·град).

А с ростом температуры теплопроводность воздуха тоже увеличивается. Так, при увеличении температуры с 20 до 1200°С, величина теплопроводности воздуха возрастает с 0,0259 до 0,0915 Вт/(м·град), то есть более чем в 3,5 раза!

Теплопередача через плоскую стенку (граничные условия первого рода)

Теплопроводность – первое элементарное тепловое явление переноса теплоты посредством теплового движения микрочастиц в сплошной среде, обусловленное неоднородным распределением температуры.

Совокупность значений температуры для всех точек пространства в данный момент времени называется температурным полем.

Если температурное поле не изменяется во времени, то мы имеем дело со стационарным тепловым режимом.

Тепловой поток Q – это количество теплоты, передаваемой в единицу времени (1 Дж/с=1 Вт).

Поверхностная плотность теплового потока рассчитывается по формуле:

где Q – тепловой поток ; F – площадь стенки .

На основании закона Фурье q=-λdT/dx, значение плотности теплового потока для однослойной стенки будет определяться по формуле:

где δ = dx – толщина стенки, λ

– коэффициент теплопроводности.

λ/δ; [Вт/м2*К] – коэфициент тепловой проводности стенки.

а обратная величина –

R = δ/λ; [м2.К/Вт] – термическое сопротивление стенки.

Для теплового потока формулу так же можно представить в виде:

Общее количество теплоты проходящее через площадь стены S за время t можно представить как:

Закон теплопроводности Фурье[ | код]

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

q→=−ϰgrad(T),{\displaystyle {\vec {q}}=-\varkappa \,\mathrm {grad} (T),}

где q→{\displaystyle {\vec {q}}} — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, ϰ{\displaystyle \varkappa } — коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность), T{\displaystyle T} — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad(T){\displaystyle \mathrm {grad} (T)} (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

P=−ϰSΔTl,{\displaystyle P=-\varkappa {\frac {S\Delta T}{l}},} [Вт/(м·К) · (м2·К)/м = Вт/(м·К) · (м·К) = Вт]

где P{\displaystyle P} — полная мощность тепловых потерь, S{\displaystyle S} — площадь сечения параллелепипеда, ΔT{\displaystyle \Delta T} — перепад температур граней, l{\displaystyle l} — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Связь с электропроводностью | код

Связь коэффициента теплопроводности ϰ{\displaystyle \varkappa } с удельной электрической проводимостью σ{\displaystyle \sigma } в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

ϰσ=π23(ke)2T,{\displaystyle {\frac {\varkappa }{\sigma }}={\frac {\pi ^{2}}{3}}\left({\frac {k}{e}}\right)^{2}T,}
где k{\displaystyle k} — постоянная Больцмана,
e{\displaystyle e} — заряд электрона,
T{\displaystyle T} — абсолютная температура.

Коэффициент теплопроводности газов | код

В газах коэффициент теплопроводности может быть найден по приближённой формуле

ϰ∼13ρcvλv¯,{\displaystyle \varkappa \sim {\frac {1}{3}}\rho c_{v}\lambda {\bar {v}},}

где ρ{\displaystyle \rho } — плотность газа, cv{\displaystyle c_{v}} — удельная теплоёмкость при постоянном объёме, λ{\displaystyle \lambda } — средняя длина свободного пробега молекул газа, v¯{\displaystyle {\bar {v}}} — средняя тепловая скорость. Эта же формула может быть записана как

ϰ=ik3π32d2RTμ,{\displaystyle \varkappa ={\frac {ik}{3\pi ^{3/2}d^{2}}}{\sqrt {\frac {RT}{\mu }}},}

где i{\displaystyle i} — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5{\displaystyle i=5}, для одноатомного i=3{\displaystyle i=3}), k{\displaystyle k} — постоянная Больцмана, μ{\displaystyle \mu } — молярная масса, T{\displaystyle T} — абсолютная температура, d{\displaystyle d} — эффективный (газокинетический) диаметр молекул, R{\displaystyle R} — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из нерадиоактивных газов — у ксенона).

Теплопроводность в сильно разреженных газах | код

Приведённое выше выражение для коэффициента теплопроводности в газах не зависит от давления. Однако если газ сильно разрежен, то длина свободного пробега определяется не столкновениями молекул друг с другом, а их столкновениями со стенками сосуда. Состояние газа, при котором длина свободного пробега молекул ограничивается размерами сосуда называют высоким вакуумом. При высоком вакууме теплопроводность убывает пропорционально плотности вещества (то есть пропорциональна давлению в системе): ϰ∼13ρcvlv¯∝P{\displaystyle \varkappa \sim {\frac {1}{3}}\rho c_{v}l{\bar {v}}\propto P}, где l{\displaystyle l} — размер сосуда, P{\displaystyle P} — давление.

Таким образом коэффициент теплопроводности вакуума тем ближе к нулю, чем глубже вакуум. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, энергия в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Пар или горячая вода?

В данной статье речь пойдет о том, как рассчитать и сравнить коэффициент теплопередачи пара и горячей воды посредством различных типов рабочей среды, в т.ч. с учетом пленочного коэффициента и характеристик самого стенового материала.

На общий коэффициент теплопередачи влияет толщина и теплопроводность рабочей среды, передающей тепло. Чем больше коэффициент, тем легче тепло передается от источника к нагреваемому продукту. В теплообменнике связь между общим коэффициентом теплопередачи (U) и количеством теплоты (Q) может быть определена следующим уравнением,

где

Q = количество теплоты, Вт = ДжА = поверхность теплообмена, м2U = общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м2°C)ΔTLM = средняя логарифмическая разница температур, ° C

Из этого уравнения следует, что значение U прямо пропорционально Q, скорости теплообмена. Допустим, что поверхность теплопередачи и разница температур остаются неизменными, тогда чем больше значение U, тем больше будет скорость теплопередачи. Другими словами, для определенного теплообменника и продукта большой коэффициент теплопередачи сократит время запуска и увеличит эффективность работы и прибыль.

ТКЛР стекла распространенных типов

В таблице представлены значения средних (в указанном диапазоне температуры) и истинных (при конкретной температуре) температурных коэффициентов линейного расширения распространенных типов стекла. Рассмотрены легированные, строительные, кварцевые, лабораторные и другие типы стекол.

ТКЛР стекла рассмотренных марок, в зависимости от состава находятся в очень широком диапазоне: от -1,9·10-7 К-1 (для кварцевого стекла КЛР-2) до 580·10-7 К-1 для инфракрасного стекла KRS-5. Коэффициент линейного теплового расширения различных типов силикатных стекол составляет от 5·10-7 К-1 до 120·10-7 К-1 в интервале 15…100°С.

Следует отметить, что низким значением среднего коэффициента расширения обладают кварцевые стекла и пеностекло (6·10-7 К-1). Высокие значения ТКЛР свойственны инфракрасным и лазерным стеклам.

Температурный коэффициент линейного расширения стекла распространенных типов
Тип (марка) стекла Температура, °С α·107, К-1
Стекло 13В 20…300 50
Хрусталь (свинцовое стекло) 15…100 120
Электроколбочное 15…100 89
Легированные стекла
Алюмоборосиликатное 100…300 30-60
Алюмоборосиликатное бесщелочное 100…300 8-38
Иттриевое 100…300 171
Кальций-алюмосиликатное 100…300 80-100
Натрий-алюмосиликатное 100…300 87
Фторбериллиевое СЛК-5 100…300 160
Фторфосфатное №436 100…300 165
Строительные стекла
Листовое оконное 20…300 89
Молочное глушеное 27…300 83
Пеностекло 27…300 5-6
Порошковое С25-1 27…300 25
Порошковое С48-2 27…300 48
Порошковое С84-8 27…300 89
Сортовое бесцветное 27…300 90-99
Стекло для труб 27…300 50
Стекло для труб пирексовое 27…300 32
Стеклоцемент СЦ90-1 27…300 97
Стекло цветное оптическое 27…300 до 70
Хрустальное сивнцовое 27…300 94-105
Стеклоэмали 27…300 70-120
Микалес 27…300 80-90
Кварцевые стекла
Кварцевое С5-1 20…300 5
КЛР-1 -50…20 -1,5
КЛР-1, КЛР-2 0…20 -1
КЛР-2 -50…20 -1,9
КУ-2, КВ -100 -1,1
КУ-2, КВ 20 4,7
КУ-2, КВ 200 6,1
КУ-2, КВ 800 3,4
КЧГ -50…20 4,2
КЧГ 0…20 4,5
Пирекс 15…100 32
Пирекс П15 20…300 32
Лабораторные стекла
G20 27 49
Multal 27 50
Murano 1922N 27 48
N1 20…120 94
N13 27 50
N23 27 89
N29 27 89,3
N 51-A 27 48
Palex 27 65
Sial 27 50,3
Uninosf 27 98
КС34 27 91
Т16 27 50
Т28 27 40
Термостойкое 27 33,2
Ц32 27 88,6
Щ14 27 87,1
Щ23 27 65
Щ26 27 57,3
Лазерные стекла
Ba-крон 27 110
LG-52 27 78
LG-54 27 95
LG-55 27 107
ГСЛ-1 27…127 94
ГСЛ-2 27…127 119
ГСЛ-21…ГСЛ-24 27 106
ГСЛ-3 27…127 121
ГСЛ-4 27…127 103
КГЗ-3 27 105
КГС-5 27 104
ЛГС-247-2 27…127 116
Волоконно-оптические стекла
ВОП 27 32-73
Оболочечное, ВО 27 53
Сердцевинное, ВС 27 92
Оптическая керамика
КО1 27…127 113
КО2 27…127 69
КО3 27…127 110
КО4 27…127 77
КЭО10 27…127 24
Инфракрасные стекла
KRS-5 20…120 580
KRS-6 20…120 560
KRS-13 27 391
ИКС22 20…120 226
ИКС23 20…120 246
ИКС24 20…120 182
ИКС25 20…120 220
ИКС26 20…120 166
ИКС27 20…120 177
ИКС28 20…120 220
ИКС30 20…120 122
Иртран-1 20…120 107
Иртран-2 20…120 66
Иртран-3 20…300 202
Иртран-4 20…300 77
Иртран-5 20…300 120
Иртран-51 20…300 115
К515 20…120 82
Резисторные стекла
С27-1 20…120 27
С36-1 20…120 36,5
С41-1 20…120 41
С63-1 20…120 63
С74-1 20…120 74
С77-1 20…120 77
С84-2 20…120 84
Электровакуумные стекла
Кварцевое 127…427 6
С37-1 20…100 37,5
С38-1 (3С-9) 20…100 38
С38-1 (3С-9) 20…300 37
С39-1 20…100 39,5
С40-1 20…100 40
С47-1 20…100 47
С48-1 20…100 48
С48-3 20…300 48
С49-1, С49-2 20…100 49
С49-2 20…300 52
С51-1, С51-2 20…100 51
С87-1 20…100 87
С88-1, С88-2 20…100 88
С89-1, С89-2, С89-6 20…100 89
С90-1 (БД-1) 15…100 90
С90-1 (БД-1) 20…300 97
С93-1 (С87-1, 3С-4) 20…300 93,5
С120-11 20…300 120

Расчет величины U

Для определения значения U используется множество уравнений, вот одно из них:

где

h = коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м2°C)L = толщина стенки, м λ = теплопроводность, Вт/(м°С)

Теплопередача через металлическую стенку

При подогреве воды, например, теплопередача проходит из жидкости 1 (источник тепла) к жидкости 2 (вода, нагреваемый продукт) через проводящее твердое вещество (металлическую стенку). Но нельзя забывать и о сопротивлении пленки. Именно поэтому коэффициент конвективного теплообмена (h), иногда называемый пленочным коэффициентом, учитывается при расчете теплообмена между жидкостью и проводящей стенкой.

Кроме того, в некоторых уникальных производственных процессах, как в технологическом нагреве, применяемом в биотехнологии или в фармацевтике, передача тепла может проходить через несколько слоев стенок. Для таких случаев приведенное выше уравнение можно адаптировать, включив в него каждый слой толщины твердого тела (L), разделенный на его теплопроводность (λ).

Чтобы упростить приведенные ниже типовые вычисления, следующие значения могут использоваться в качестве примера для коэффициентов конвективного теплообмена:

Текучая среда Коэффициент конвективного теплообмена (h)
Вода около 1000 Вт/(м2°C)
Горячая вода 1000 – 6000 Вт/(м2°C)
Пар 6000 – 15000 Вт/(м2°C)

Пример для сравнения влияния на величину U различных источников тепла, пара или горячей воды

Для подогрева воды используются два паровых котла из углеродистой стали (λ = 50 Вт/(м°C)) со внутренней толщиной стенки 15 мм. Предположим, что коэффициент теплопередачи подогреваемой воды — 1000 Вт/м2°C, горячей воды — 3000 Вт/м2°C и пара — 10000Вт/м2°C, а теперь рассчитаем значение U для обоих процессов нагревания.

Паровой котел из углеродистой стали — Сравнение источников тепла: пара и горячей воды

Горячая вода:

Пар:

В этом случае пар обеспечивает расчетное улучшение значения U на 17%.

Теперь представьте, что теплопроводящая стенка котла также облицована слоем стеклоэмали толщиной 1 мм (λ = 0.9 Вт/(м °C)). Включение этих значений в вышеприведенное уравнение для расчета величины U дает следующие результаты:

Стеклоэмалированный паровой котел — Сравнение источников тепла: пара и горячей воды

Горячая вода:

Пар:

В данном случае при дополнительном сопротивлении проводимости значение U также увеличится, но только на 9%. Этот пример демонстрирует, как плохой тепловой проводник, такой как стекло, может сильно мешать теплопередаче.

Так, для некоторого теплообменного оборудования, как для котла из углеродистой стали, изменение источника тепла с горячей воды на пар может потенциально улучшить значение U и существенно повысить теплопередачу, если материал стенки будет обладать высокой теплопроводимостью. Однако, такого потрясающего эффекта достичь не удастся при использовании теплообменника с несколькими слоями стенок, не обладающими высокой теплопроводимостью (напр. котла со стеклоэмалью).

Тем не менее в некоторых процессах для предотвращения взаимодействия с продуктом как раз и потребуются особые стеклоэмалированные стенки.

Теплофизические свойства стали в зависимости от температуры

Представлены следующие теплофизические свойства стали различных марок:

  • плотность стали, кг/м3;
  • удельная (массовая) теплоемкость стали, кДж/(кг·град);
  • теплопроводность стали, Вт/(м·град);
  • коэффициент теплового расширения стали, 1/град.

В таблице приведены теплофизические свойства и области применения следующих сталей:

1. Нелегированные стали, низко- и среднелегированные стали перлитного класса: сталь 08, сталь 10, 15, 20, 35, 45, У8, 65Г, 13Н2ХА, 15ХА, 15Х, 20Х, 30ХГС, 30ХГСА, 15ХМ, 15ХМА, 30ХМ, 30ХМА, Х11МФ, Х12ВИМФ, 12Х1МФ, 25Х2МФА, 15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л, 55Л.

2. Нержавеющие стали, жаростойкие и жаропрочные стали мартенситного, мартенсито-ферритного и ферритного классов: Х5М, 1Х13 (ЭЖ1, Ж1), 2Х1213МБФР (ЭИ993), 4Х13 (ЭЖ4, Ж4), Х12В2МФ (ЭИ756).

3. Нержавеющие стали, жаростойкие и жаропрочные стали аустенитного класса: Х18Н9Т (ЭЯ1Т), Х18Н9ТЛ, Х18Н12Б (Х18Н11Б, ЭИ402), Х23Н18 (ЭИ417), Х17Н13М2Т (Х18Н13М2Т, ЭИ448), Х16Н13М2Б (ЭИ680), 3Х19Н9МВБТ (ЭИ572), Х16Н25М6 (ЭИ395), ХН35ВТ (ЭИ612, ЭИ612К), ХН35ВТР (ЭИ725, ЭИ725А), ХН35ВМТ (ЭИ692), Х22Н26, ВЖ100.

В следующей таблице показано изменение теплопроводности различных марок стали и железа Fe в результате теплового старения.

Размерность свойств стали выражена в единицах СИ.

  1. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  2. Герасимов В. В., Монахов А. С. Материалы ядерной техники: Учебник для вузов. — 2-еизд., перераб. и доп. — М.: Энергоиздат, 1982. — 288  с.
  3. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  4. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский и др. Под общей ред. А. С. Зубченко — М.: Машиностроение, 2003. 784 с.: илл.

Структура формирования артикула изделия при различном исполнении

Нержавеющая сталь

После цифрового артикула добавляется «INOX»

Пример:

80101INOX – Лоток СТК200-100-6 УТ1.5

При изготовлении используется марка стали AISI 304

Сталь оцинкованная по методу Сендзимира

После цифрового артикула добавляется «S»

Пример:

80101S – Лоток СТК200-100-6 УТ2.5

Расчётный срок службы покрытия для среды С3 (по ISO 12944-2) 8 лет

Сталь оцинкованная методом погружения

После цифрового артикула добавляется «HDG»

Пример:

80101HDG – Лоток СТК200-100-6 УТ1,5

Расчётный срок службы покрытия для среды С3 (по ISO 12944-2) 30 лет

Полимерное покрытие

После цифрового артикула добавляется «RAL»

Пример:

80101RAL – Лоток СТК200-100-6 УТ2,5

Расчётный срок службы покрытия для среды С3 (по ISO 12944-2) 8 лет

Окраска грунотом

После цифрового артикула добавляется «G»

Пример:

80101G – Лоток СТК200-100-6 У3

1. Расчётный срок службы покрытия для среды С3 (по ISO 12944-2) 4 лет

Коэффициенты теплопроводности различных веществ[ | код]

Цветок на куске аэрогеля над горелкой Бунзена

Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Графен 4840 ± 440 — 5300 ± 480
Алмаз 1001—2600
Графит 278,4—2435
200—2000
Карбид кремния 490
Серебро 430
Медь 401
Оксид бериллия 370
Золото 320
Алюминий 202—236
Нитрид алюминия 200
Нитрид бора 180
Кремний 150
Латунь 97—111
Хром 107
Железо 92
Платина 70
Олово 67
Оксид цинка 54
Сталь нелегированная 47—58
Свинец 35,3
Сталь нержавеющая (аустенитная) 15
Кварц 8
Термопасты высокого качества 5—12 (на основе соединений углерода)
Гранит 2,4
Бетон сплошной 1,75
Бетон на гравии или щебне из природного камня 1,51
Базальт 1,3
Стекло 1—1,15
Термопаста КПТ-8 0,7
Бетон на песке 0,7
Вода при нормальных условиях 0,6
Кирпич строительный 0,2—0,7
Силиконовое масло 0,16
Пенобетон 0,05—0,3
Газобетон 0,1—0,3
Древесина 0,15
Нефтяные масла 0,12
Свежий снег 0,10—0,15
Пенополистирол (горючесть Г1) 0,038—0,052
Экструдированный пенополистирол (горючесть Г3 и Г4) 0,029—0,032
Стекловата 0,032—0,041
Каменная вата 0,034—0,039
Воздух (300 K, 100 кПа) 0,022
Аэрогель 0,017
Аргон (273—320 K, 100 кПа) 0,017
Аргон (240—273 K, 100 кПа) 0,015
Вакуум (абсолютный) 0 (строго)

Также нужно учитывать передачу тепла из-за конвекции молекул и излучения. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепловая энергия передаётся излучением (Солнце, инфракрасные теплогенераторы). В газах и жидкостях происходит перемешивание разнотемпературных слоёв естественным путём или искусственно (примеры принудительного перемешивания — фены, естественного — электрочайники). Также в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепловой энергии, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Список источников

  • www.td-viko74.ru
  • thermalinfo.ru
  • www.szpk-nw.ru
  • www.tlv.com
  • termoizol.com
  • obrabotkametalla.info
  • www.ngpedia.ru
  • DomChtoNado.ru
  • ru.wikibedia.ru

Похожие статьи

Комментировать
0
358 просмотров

Если Вам нравятся статьи, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзене, чтобы не пропустить свежие публикации. Вы с нами?

Adblock
detector