Теплоизоляционные свойства материалов: Свойства теплоизоляционных материалов | Новости в строительстве

|

При всем многообразии представленных на рынке материалов ВСЕ теплоизоляционные материалы должны обладать определенными свойствами, позволяющими ограждающим конструкциям успешно выполнять свои функции в течение длительного срока. Эти свойства необходимо учитывать при выборе, какой материал стоит использовать в том или ином случае. Какие же это свойства? Низкая теплопроводность Это основное свойство, которым должен обладать теплоизоляционный материал. Количество теплоты, которое передается за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности). Теплопроводность λ измеряют в Вт/(м×К). Методики и условия испытаний теплопроводности материалов в различных странах могут значительно отличаться, поэтому при сравнении теплопроводности различных материалов необходимо указывать при каких условиях, в частности температуре, проводились измерения. На величину теплопроводности пористых материалов, каковыми являются теплоизоляционные материалы, оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твердых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающих поры, вид и давление газа, заполняющего поры. Однако преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют его температура и влажность. Теплопроводность материалов возрастает с повышением температуры, но гораздо большее влияние в условиях эксплуатации оказывает влажность. Коэффициент теплопроводности основных конструкций должен быть 0,03—0,05 Вт/(м×К). Низкая средняя плотность Средняя плотность — величина, равная отношению массы вещества ко всему занимаемому им объёму. Средняя плотность измеряется в кг/м³. Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов, так как значительный объём занимают поры. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м³, в зависимости от их назначения. Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий. Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость. От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях: теплопроводность, сорбционная влажность, водопоглощение, морозостойкость, прочность. Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно распределенными мелкими замкнутыми порами. Низкая влажность Влажность — содержание влаги в материале. С повышением влажности теплоизоляционных (и строительных) материалов резко повышается их теплопроводность. В материалах с капиллярно-пористой структурой, помещенных в естественную воздушную среду, всегда содержится некоторое количество влаги. Это происходит вследствие того, что находящиеся во влажном воздухе молекулы водяного пара, попадая в зону действия молекулярных сил сухого материала, образуют на его поверхности тонкую пленку. После достижения равновесного состояния между сорбированной влагой в приграничном слое материала и давлением водяного пара в воздухе, происходит постепенное проникновение влаги по всему объёму материала. При длительном пребывании образца в воздушной среде с постоянными относительной влажностью воздуха и температурой в материале остается неизменное (равновесное) количество влаги, которую называют сорбционной влагой. Низкое водопоглощение Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала. Поглощение влаги материалом ведет, прежде всего, к увеличению теплопроводности материала. Объясняется это тем, что вода может занимать в материале часть объёма ячеек и пор, вытесняя из них газ. Так как теплопроводность воды λ = 0,58 Вт/(м×К) примерно в 25 раз больше теплопроводности неподвижного воздуха, то наличие воды в материале вызывает существенное повышение теплопроводности теплоизоляционного материала. При низких температурах вода в порах материала может замёрзнуть, что приведет к ещё большему возрастанию теплопроводности материала, так как теплопроводность льда λ = 2,2 Вт/(м×К) почти в 100 раз больше теплопроводности неподвижного воздуха. Частично снизить водопоглощение минераловатных и стекловолокнистых теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация, например, путем введения кремнийорганических добавок. Материалы должны обладать свойством гидрофобности (плохо увлажняться при соприкосновении с водой). Продукция инофирм, поставляемая на наш рынок, является гидрофобизированной, а отечественная — за небольшим исключением является негидрофобизированной. Морозостойкость Морозостойкость — способность материала в насыщенном состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ. Прочность К механическим свойствам теплоизоляционных материалов относят прочность (на сжатие, изгиб, растяжение, сопротивление трещинообразованию). Прочность — способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность теплоизоляционных материалов зависит от структуры, прочности его твёрдой составляющей (остова) и пористости. Жесткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами. Долговечность Сохранение эксплуатационных характеристик при старении – долговечность, является одним из важнейших показателей любого материала, предназначенного для использования в строительстве. На долговечность теплоизоляционного слоя влияют в большей или меньшей степени все вышеперечисленные свойства теплоизоляционных материалов. На долговечность влияют также химическая стойкость теплоизоляционного материала (это, как правило, следует учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных зданий), способность выдерживать многократные циклы размораживания-замораживания (переход через 0º С) и его биологическая стойкость. НегорючестьТеплоизоляционный материал для применения в покрытиях выбирается с учётом его горючести, способности к дымообразованию и возможности выделения токсичных газов при горении. Выбор теплоизоляционного материала определяется с учётом требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и т. д.

Свойства теплоизоляционных материалов — Теплоизоляционные и огнеупорные материалы

Объемная масса теплоизоляционных материалов имеет непосредственную связь с их пористостью, выражающуюся соотношением, %L..,~

где Пи — общая пористость материала, %; ?и— плотность материала ? абсолютно плотном состоянии, г/см3; ?к — объемная масса материала, г/см3.

Так как плотность материала ?и не зависит от его структуры и является величиной постоянной, характеризующей плотность упаковки кристаллической решетки вещества, то Пи=f(?к). Поэтому приближенной характеристикой качества теплоизоляционных материалов обычно служит их объемная масса. Чем меньше объемная масса, тем выше пористость и как следствие этого выше качество теплоизоляционных материалов. Максимальное значение объемной массы для теплоизоляционных материалов установлено ГОСТ 17177—71 и равно 600 кг/м3. Самые легкие современные теплоизоляционные материалы — газонаполненные пластмассы — имеют объемную массу, равную 10— 15 кг/м3.

Высокая пористость теплоизоляционных материалов обусловливает их меньшую прочность по сравнению с другими строительными материалами: чем выше пористость, тем ниже прочность.

Прочность теплоизоляционных материалов характеризуется показателями пределов прочности: при сжатии Rсж, изгибе Rизг и растяжении Rраст. Обычно при определении прочности теплоизоляционных материалов ячеистого строения ограничиваются одним показателем прочности—значением Rсж, при определении прочности изделий волокнистого строения — значением Rизг или Rраст.

Небольшая прочность теплоизоляционных материалов не позволяет использовать их в качестве несущих строительных конструкций. Для этой цели могут быть использованы только некоторые материалы, имеющие прочность 50 кгс/см2 (5 МПа) и выше. Такие материалы называют теплоизоляционно-конструкционными.

Теплопроводность, характеризует способность материала проводить тепло и является главным показателем качества теплоизоляционных материалов. Чем меньше теплопроводность материала ?, тем выше его теплоизоляционные свойства (методика определения теплопроводности приведена в гл. I).

Высокопористые материалы можно рассматривать как двухфазные системы, состоящие из твердого вещества, образующего межпоровые перегородки, или каркас материала, и воздуха, заполняющего поры.

Наименьшей теплопроводностью обладают газы в «спокойном», т. е. неподвижном, состоянии. Теплопроводность воздуха в неподвижном состоянии очень мала, при 20°С она равна 0,026 Вт/(м-К). Находящийся а мелких порах материала воздух может считаться «спокойным». Теплопроводность материалов, содержащих большое количество воздушных пор, незначительна. Доля тепла, передаваемого твердой фазой (каркасом) высокопористого материала, составляет 10—20% общей теплопроводности. Поэтому пористость материала является главным фактором, определяющим его теплопроводность.

На теплопроводность материала влияют также размер пор, характер распределения их по объему материала и форма.

Мелкопористые материалы хуже проводят тепло, чем крупнопористые. Это объясняется уменьшением передачи тепла конвекцией и излучением в общем процессе передачи тепла в пористом материале. Материалы, в которых преобладают замкнутые поры, при прочих равных условиях хуже проводят тепло, чем материалы с открытыми сообщающимися порами.

Помимо структурных факторов, на теплопроводность материалов в значительной степени влияют его температура, влажность и объемная масса. Теплопроводность материалов резко возрастает при увлажнении. Это объясняется тем, что теплопроводность воздуха и воды сильно отличается друг от друга. Так, ? воды равна 0,58 Вт/(м-К), т. е. примерно в 20 раз больше, чем воздуха. Еще больше разница между теплопроводностью воздуха и льда. Теплопроводность льда равна 2,33 Вт/(м-К), т. е. примерно в 80 раз больше, чем воздуха. Из сказанного следует, что для обеспечения эффективности работы теплозащитных материалов и конструкций их следует всемерно предохранять от увлажнения.

С повышением температуры теплопроводность большинства материалов возрастает и в редких случаях уменьшается, как, например, у магнезитовых и корундовых огнеупоров.

Зависимость теплопроводности высокопористого материала от ряда факторов в наиболее универсальном виде выражают уравнением Леба:

где ?? — теплопроводность материала; ?, — теплопроводность твердой фазы материала; Pс—количество пор, находящихся в сечении, перпендикулярном потоку тепла; PL—количество пор, находящихся в сечении, параллельном потоку тепла; ? — радиальная постоянная; ? — излучаемость; ? — геометрический фактор, влияющий на излучение внутри пор; Tт — средняя абсолютная температура; d — средний диаметр пор.

Увлажнение теплоизоляционных материалов ухудшает их свойства.

Влажность характеризует степень увлажнения материала. Содержание влаги в материалах выражают в процентах по массе или по объему. Для того чтобы перейти от значения одной влажности к другой, пользуются соотношениями:

где Wоб-объемная влажность материала, %; Wm — влажность но массе, %; ?к — объемная масса материала, кг/м.

Различают абсолютную и относительную влажность материала по массе.

Абсолютная влажность Wa — отношение массы влаги, содержащейся в материале, к его массе в абсолютно сухом состоянии.

Относительная влажность W?? — отношение массы влаги, содержащейся в материале, к массе его во влажном состоянии.

Для пересчета относительной влажности в абсолютную и обратно используют следующие формулы:

Для теплоизоляционных материалов, объемная масса которых может колебаться в очень широких пределах, объемная влажность Wo6 дает более правильное представление о степени увлажненности материала, так как представляет собой отношение массы воды, заключено и в порах материала, к постоянной величине — единице объема этого материала.

Одной из основных характеристик теплоизоляционных материалов является водопоглощение.

Водопоглощение — степень заполнения объема материала водой. Водопоглощение, как и влажность, выражают в процентах по массе или по объему. Большое водопоглощение не является отрицательной характеристикой теплоизоляционных материалов, так как изделия, используемые для тепловой изоляции различных тепловых установок, как правило, не подвергаются непосредственному воздействию влаги. Но для материалов, которые могут увлажняться в условиях эксплуатации, например конструкции наружных стен зданий, большое водопоглощение сильно влияет на их прочностные и теплозащитные свойства.

Водостойкость — способность материала сохранять свою прочность при увлажнении. Водостойкость строительных материалов оценивают коэффициентом размягчения kp, представляющим собой отношение прочности ма — риала в насыщенном водой состоянии к прочности того же материала, но в сухом состоянии:

Материалы считаются водостойкими, если kp>0,75.

Биостойкость материала характеризует способность его сопротивляться разрушающему действию микроорганизмов, грибков и некоторых видов насекомых: муравьев, термитов и др. Биостойкость строительных материалов может быть повышена путем обработки их антисептиками.

Морозостойкость — способность насыщенного водой материала выдерживать неоднократное замораживание и оттаивание без значительного снижения прочности. Требование высокой морозостойкости, предъявляемое к. теплоизоляционным материалам, которые используют для тепловой изоляции наружных стен зданий и холодильников, является одним из важнейших. Потеря прочности материала и нередко полное его разрушение при замораживании в насыщенном водой состоянии объясняется тем, что вода, замерзая в порах материала и увеличиваясь в объеме примерно на 9%, создает в нем растягивающие напряжения.

Пористое строение теплоизоляционных материалов и наличие в них сообщающихся пор создают благоприятные условия для насыщения таких материалов водой и вместе с тем способствуют повышению их морозостойкости. Все поры в материале не могут быть заполнены водой из-за защемленного в них воздуха. Та часть пор, которая занята защемленным воздухом, называется резервной пористостью. В материалах с резервной пористостью расширение воды при замерзании не вызывает разрушающих напряжений. При расширении воды в момент ее замерзания резервные поры играют роль своеобразных амортизаторов.

Температуростойкость — способность материала сохранять свои свойства при нагревании до определенной температуры. Это понятие применимо как к теплоизоляционным материалам органического, так и неорганического происхождения. Температуростойкость теплоизоляционных материалов, так же как и огнеупоров, характеризуется обычно предельной температурой применения.

Возгораемость — свойство, присущее лишь органическим материалам. По степени возгораемости все строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

(К несгораемым относятся все неорганические материалы, к сгораемым— все органические, а к трудносгораемым— неорганические на различных органических связках или с органическим наполнителем и частично органические, обработанные антипиренами — особыми веществами, снижающими горючесть материала.

Многие теплоизоляционные материалы благодаря особенности строения обладают способностью поглощать звук. Такие материалы применяют для акустической отделки различных общественных и промышленных зданий.

По акустическим свойствам материалы делятся на звукопоглощающие и звукоизоляционные.

Механизм поглощения звука пористыми телами заключается в следующем. Звуковые волны, падая на поверхность пористого тела, проникают в его поры, возбуждая в них колебания воздуха. Благодаря вязкому трению воздуха при его колебаниях в порах материала часть энергии колебаний преобразуется в тепловую энергию, что и является причиной поглощения звука материалом. Способность материала поглощать звук оценивается коэффициентом звукопоглощения — отношением доли звуковой энергии, поглощаемой материалом, ко всей звуковой энергии, падающей на поверхность этого материала. Коэффициент звукопоглощения выражают в долях единицы. Материалы, коэффициент звукопоглощения которых не менее 0,4 при частоте 1000 Гц, считаются звукопоглощающими и могут применяться для акустической отделки с целью снижения Уровня шума в помещении.

Назначение звукоизоляционных материалов—не допустить распространение звуковой волны по конструкциям зданий. Такие материалы применяют в виде звукоизоляционных прокладок (например, при устройстве «плавающих» полов). Эффективность применения звукоизоляционных материалов в большой степени зависит от способа укладки их и сочетания с другими строительными материалами в ограждающих конструкциях зданий.

Свойства изоляционных материалов | Характеристики

Теплоизоляция основана на использовании веществ с очень низкой теплопроводностью и низким поверхностным коэффициентом излучения. Важно отметить, что факторы, влияющие на производительность, могут изменяться с течением времени по мере изменения возраста материала или условий окружающей среды. Ключевые свойства изоляционных материалов :

• Теплопроводность. Теплопроводность, , измеряемая в Вт/мК, описывает, насколько хорошо материал проводит тепло. Обратите внимание, что Закон Фурье применим ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное). Поэтому он также определен для жидкостей и газов. Это количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем больше способность материала сопротивляться теплопередаче и, следовательно, выше эффективность изоляции. Как правило, газы имеют низкую теплопроводность (например, воздух имеет 0,025 Вт/мК), а металлы — высокие значения (например, медь имеет 400 Вт/мК). Обычно используемые изоляторы, как правило, имеют теплопроводность от 0,019Вт/мК и 0,046 Вт/мК.
• Значение R – Тепловое сопротивление. Значение R (коэффициент теплоизоляции) является мерой теплового сопротивления. Чем выше значение R, тем выше эффективность изоляции. Теплоизоляция имеет единицы [(м ² .K)/Вт] в единицах СИ или [(ft ² ·°F·ч)/БТЕ] в имперских единицах. Это тепловое сопротивление единицы площади материала. Значение R зависит от типа изоляции, ее толщины и плотности. Для определения теплопередачи необходимы площадь и разность температур. В строительной отрасли используются единицы, такие как Значение R (сопротивление) , которое выражается как толщина материала, приведенная к коэффициенту теплопроводности. В однородных условиях это отношение разности температур на изоляторе и плотности теплового потока через него: R(x) = ∆T/q. Чем выше значение R, тем больше материал препятствует передаче тепла. Как видно, сопротивление зависит от толщины изделия.
• Коэффициент теплопередачи.   Коэффициент теплопередачи описывает, насколько хорошо материал проводит тепло. Коэффициент пропускания тепла является обратным значением R (т. е. 1/R), и чем ниже значение U, тем лучше изоляция. Значение U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона.
• Излучательная способность поверхности. Как было написано, теплообмен через любую из этих изоляционных систем может включать несколько режимов: теплопроводность через твердые материалы, теплопроводность или конвекция по воздуху в пустотах и ​​обмен излучением между поверхностями твердой матрицы. Поэтому коэффициент излучения материала также играет очень важную роль. коэффициент излучения, ε , поверхности материала представляет собой его эффективность в испускании энергии в виде теплового излучения и варьируется от 0,0 до 1,0. Излучательная способность – это просто коэффициент, на который мы умножаем теплопередачу черного тела, чтобы считать, что черное тело является идеальным случаем. Поверхность черного тела излучает тепловое излучение со скоростью примерно 448 Вт на квадратный метр при комнатной температуре (25 ° C, 298,15 K). Реальные объекты с коэффициентом излучения менее 1,0 (например, алюминиевая фольга) излучают излучение с соответственно более низкой мощностью (например, 448 x 0,07 = 31,4 Вт/м 9 ).0018 2 ).
• Огнестойкость . Теплоизоляционные материалы должны иметь класс огнестойкости, и эта классификация важна, поскольку она может повлиять на применение изоляционных материалов. Обычно за классификацией огнестойкости следует ограничение времени в минутах 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240 или 360, которое показывает время, в течение которого критерии эффективности выполняются во время стандартного испытания на огнестойкость.

Изоляционные материалы

Как было написано, теплоизоляция основана на использовании веществ с очень низкой теплопроводностью . Эти материалы известны как изоляционные материалы . Распространенными изоляционными материалами являются шерсть, стекловолокно, минеральная вата, полистирол, полиуретан, гусиное перо и т. д. Поэтому эти материалы очень плохо проводят тепло и являются хорошими теплоизоляторами.

Следует добавить, что теплоизоляция в первую очередь основана на очень низкой теплопроводности газов. Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пенообразная структура ). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главное преимущество в отсутствии конвекции . Таким образом, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто за счет наличия большого количества заполненных газом карманов, которые предотвращают крупномасштабную конвекцию . Во всех типах теплоизоляции удаление воздуха из пустот еще больше снижает общую теплопроводность изолятора.

Чередование газового кармана и твердого материала вызывает передачу тепла через много интерфейсов, вызывает быстрое снижение коэффициента теплопередачи.

Следует отметить, что потери тепла от более горячих объектов происходят по трем механизмам (по отдельности или в комбинации):

• Теплопроводность
• Тепловая конвекция
• Тепловое излучение 900 04

Пока что мы не обсуждали тепловое излучение  как способ потери тепла . Радиационный теплообмен опосредуется электромагнитным излучением , и, следовательно, не требует никакой среды для передачи тепла. Передача энергии излучением происходит быстрее всего (со скоростью света) и не испытывает затухания в вакууме. Любой материал с температурой выше абсолютного нуля выделяет около лучистой энергии . Большая часть энергии этого типа находится в инфракрасной области электромагнитного спектра, хотя некоторая ее часть находится в видимой области. Материалы с низкой излучательной способностью (высокой отражательной способностью) должны использоваться для уменьшения этого типа теплопередачи. Отражающая изоляция обычно состоит из многослойных параллельных фольг с высокой отражательной способностью, расположенных на расстоянии друг от друга, чтобы отражать тепловое излучение к их источнику. Коэффициент излучения, ε , поверхности материала представляет собой его эффективность в излучении энергии в виде теплового излучения и варьируется от 0,0 до 1,0. Как правило, полированные металлы имеют очень низкий коэффициент излучения и поэтому широко используются для отражения лучистой энергии к ее источнику, как в случае одеял первой помощи .

Критическая толщина изоляции

В плоской стене область, перпендикулярная направлению теплового потока, добавление дополнительной изоляции к стене всегда снижает теплопередачу. толще изоляция , ниже коэффициент теплопередачи , и это потому, что внешняя поверхность всегда имеет одинаковую площадь .

Но в цилиндрических и сферических координатах добавление изоляции также увеличивает внешнюю поверхность , что снижает сопротивление конвекции на внешней поверхности. Более того, в некоторых случаях уменьшение сопротивления конвекции из-за увеличения площади поверхности может оказаться более важным, чем увеличение сопротивления проводимости из-за более толстой изоляции. В результате общее сопротивление может уменьшиться, что приведет к увеличению теплового потока.

Толщина , до которой тепловой поток увеличивается и после которой тепловой поток уменьшается, называется критической толщиной . В случае цилиндров и сфер он называется критическим радиусом . Критический радиус изоляции может быть получен в зависимости от теплопроводности изоляции k и коэффициента теплопередачи внешней конвекции h.

См. также:  Критический радиус изоляции

Пример – теплопотери через стену

Основным источником теплопотерь из дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену 3 м х 10 м на площади (А = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и выполнена из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,0 Вт/м.К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи помещения составляет 22°С и -8°С, а коэффициенты конвективной теплоотдачи на внутренней и внешней сторонах равны h ₁ = 10 Вт/м ² К и ч ₂ = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

1. Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
2. Теперь предположим теплоизоляцию на внешней стороне этой стены. Использовать утеплитель из пенополистирола толщиной 10 см (L ₂ ) с теплопроводностью k ₂ = 0,03 Вт/м·К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции. Часто бывает удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор с этими композитными системами. U-фактор определяется выражением, аналогичным Закон охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

1. голая стена

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

9000 3 общий коэффициент теплопередачи 9Тогда 0004 равно:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 1/30) = 3,53 Вт/м ² К

Тогда тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 3,53 [ Вт/м ² К] x 30 [К] = 105,9 Вт/м ²

Суммарные потери тепла через эту стену составят:

q _потери = q . A = 105,9 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 3177 Вт

2. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную теплопередачу через плоский композит стена, без термоконтактного сопротивления , и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 0,1/0,03 + 1/30) = 0,276 Вт/м ² К

Тогда тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 0,276 [Вт/м ² К] x 30 [К] = 8,28 Вт/м ²

900 02 Всего потери тепла через эту стену составят:

q _потери = q . А = 8,28 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 248 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Необходимо добавить, что добавление очередного слоя теплоизолятора не дает столь высокой экономии. Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитных стен . Скорость устойчивого теплообмена между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

 

Ссылки:

Теплопередача:

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
3. Министерство энергетики США, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 из 3. Май 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-й выпуск, 1994, ISBN: 978-0412985317
5. WSC Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. Январь 1993 г.
9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 9.78-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статистику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, исправленное издание (1989 г. ), 1989 г., ISBN: 0-894-48033 -2.
2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
4. Э. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

См. выше:

Тепловые потери

Свойства теплоизоляционных материалов и их теплопроводность

Изоляционные материалы: – определяется как изолятор или изоляционный материал. Свойства теплоизоляционных материалов очень легко понять, так как они противоположны проводникам.

Теплопроводность определяется как свойство материалов пропускать через себя тепло. Поскольку мы знаем, что изолятор или изоляционный материал не пропускает через себя тепло, его теплопроводность становится равной нулю.

Содержание

Существуют различные типы изоляционных материалов.

Они приведены ниже, после чего я расскажу вам о свойствах теплоизоляционных материалов. Свойства теплоизоляционных материалов

1) Теплоизолятор:- Этот материал необходим для обеспечения защиты от жары и холода. Его материал, как правило, пористый, и его свойства определяются не только их пористостью, но и характером пор, их распределением, размером и тем, являются ли они закрытыми или открытыми. Насыпная плотность этого материала не превышает 7000 Н/м3, а его коэффициент теплопроводности не превышает 0,18К.

Этот материал хорошо подходит для использования в строительстве зданий, он снижает потери тепла в окружающую среду по отношению к конструкции стен, а благодаря этому материалу снижается расход топлива. В целом можно начать с того, что низкая теплопроводность теплоизоляционного материала обусловлена ​​его воздухонаполненным процессом. Этот материал может быть защищен от влаги. Выбор этого материала зависит от его стоимости, площади покрытия, нормативов по стоимости требуемой стоимости тепла или холода.

Применение в качестве теплоизоляционного материала: каменная вата, фибровые плиты, гибкие одеяла, опилки, древесная стружка, алюминиевая фольга, изделия из цементобетона, гипсокартон, асбестоцементные плиты, ДСП, пеностекло, пенопласт и др.

2) Электрический изолятор:-  Тело, о котором можно сказать, что оно обладает электричеством, когда оно притягивает другие тела, притяжение представляет собой другую форму гравитационного притяжения. Наэлектризованность не есть основное свойство материи, потому что она остается неэлектризованной при обычном состоянии и электризуется только после того, как электризация произведена в некоторых случаях.

Читайте также,

Стальной стержень разного размера

Вопрос и ответ на собеседовании

Электрические изоляторы делятся на два типа;

1) Проводник и

2) Непроводник.

Свойства теплоизоляционных материалов приведены как;

• Обладает высоким удельным электрическим сопротивлением.