Коэффициент теплопроводности воздуха таблица: таблицы при различных температурах и давлениях

физический смысл величины, коэффициент, зависимость от температуры

Понимание природы теплоизоляционных свойств атмосферного воздуха позволяет грамотно применять его физические качества при создании строительных материалов и расчётах энергоэффективности зданий. Сама по себе теплопроводность воздуха, как и любых других газов и их смесей, не является постоянной величиной, а находится в зависимости от различных макропараметров.

Множество факторов влияет на вычисление теплопроводности воздуха

Физика явления теплопередачи

Материя состоит из атомов и молекул. Эти частицы никогда не находятся в покое, то есть обладают кинетической энергией. Их подвижность обусловлена:

• перемещениями;
• вращениями;
• колебаниями.

Тепловой энергией называют кинетическую энергию атомов и молекул. Её среднее значение в системе называют температурой. С точки зрения физики, все тела, окружающие нас, тёплые, так как неподвижность атомов в материи (температуру абсолютного ноля) можно описать теоретически, но недостижимо для практики.

Движение воздуха обусловлена физическими параметрами

Перенос тепловой энергии из одной термодинамической системы в другую называют теплообменом. Он всегда происходит в одном направлении – от тела с более высокой температурой к телу с более низкой — и продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. При контакте сред с разной температурой остановить теплопередачу невозможно, её можно только замедлить. Сам теплообмен может осуществляться благодаря трём физическим явлениям:

• теплопроводности;
• конвекции;
• излучению.

Теплопроводность — это передача тепла через тела с помощью столкновений молекул. Более подвижные частицы, контактируя с соседями, передают им часть энергии, таким образом создавая тепловой поток от нагретой части материала к холодной. Лучшие теплопроводники — металлы.

Конвекция требует текучей среды (жидкости или газа) и силы, действующей на среду, например, гравитации. Суть явления заключается в способности жидкости или газа менять плотность в связи с изменением температуры, благодаря чему под влиянием силы тяжести или другого внешнего воздействия происходит циркуляционное перемешивание. Таким образом тепло передаётся от горячих участков системы к холодным.

В этом видео вы узнаете о теплопроводности газов:

Излучение представляет собой способ передачи тепла, не нуждающийся в каком-либо контакте между источником тепла и нагреваемым объектом, как в случае с проводимостью или конвекцией.

Энергия передаётся через пространство с помощью электромагнитных волн со скоростью света. Хорошим примером в этом случае может быть нагрев Солнцем объектов на Земле с помощью излучения в видимом и инфракрасном диапазоне.

Коэффициент λ

Теплопроводность — явление, характерное для твёрдых тел, но оно свойственно также жидкостям и газам. Поскольку молекулы газов обладают большей свободой, чем молекулы твёрдых тел, у них значительно меньше шансов сталкиваться друг с другом и таким образом передавать тепло в среде. Благодаря этому газы обладают крайне низкой теплопроводностью.

Способность материалов к термическому переносу за счёт теплопроводности определяется коэффициентом λ, который равен количеству тепловой энергии, проходящей через единицу площади однородного материала единичной толщины при единичной разнице температур на сторонах образца. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/м×K. Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала. Величину, обратную λ, называют коэффициентом сопротивления теплопередаче.

Характерные для газов низкие показатели λ не означают, что толстый слой газа обеспечит лучшую изоляцию, чем такой же толщины газонаполненный пористый материал. Дело в том, что в больших объёмах газов создаются хорошие условия для конвекции, поэтому пористые материалы — гораздо лучшие изоляторы, чем однородные утеплители.

Теплопроводность воздуха

Воздух представляет собой смесь газов в различных пропорциях, каждый из которых обладает собственными теплофизическими характеристиками. Для удобства в расчётах вместо воздуха как смеси используют его модель как однородного газа. Основные газообразные компоненты воздуха:

• кислород — 20,95% по объёму и 23,20% по весу;
• азот — 78,09% и 75,47%, соответственно;
• углекислый газ — 0,03% и 0,046%;
• водород, аргон, криптон и другие газы в ничтожных количествах.

С повышением температуры кинетическая энергия молекул атмосферных газов растет, они начинают двигаться с большей скоростью, расстояние между ними и их свободный пробег увеличиваются. Этот процесс заметен как понижение плотности воздуха. Вместе с разрежением растёт и сопротивление теплопередаче.

Изменение теплопроводности смеси атмосферных газов — сложный процесс, зависящий от многих физических явлений, например, от влажности. Поэтому коэффициент теплопроводности воздуха при различных температурах — не расчётная величина, а усреднённый результат многочисленных экспериментов. Следует отметить, что для атмосферных колебаний давления изменениями λ можно пренебречь. Таблица коэффициентов теплопроводности воздуха в зависимости от значений температуры выглядит так:

Температура, K	λ, Вт/(м·град)	Т	λ	Т	λ	Т	λ
90	0,0084	230	0,0204	370	0,0315	600	0,0469
100	0,0093	240	0,0212	380	0,0323	650	0,0497
110	0,0102	250	0,0221	390	0,0330	700	0,0524
120	0,0111	260	0,0229	400	0,0338	750	0,0549
130	0,0120	270	0,0238	420	0,0352	800	0,0573
140	0,0129	280	0,0246	440	0,0366	850	0,0596
150	0,0138	290	0,0254	460	0,0380	900	0,0620
160	0,0147	300	0,0262	480	0,0394	950	0,0643
170	0,0155	310	0,0269	500	0,0407	1000	0,0667
180	0,0164	320	0,0277	520	0,0420	1050	0,0691
190	0,0172	330	0,0285	540	0,0433	1100	0,0715
200	0,0180	340	0,0292	560	0,0445	1150	0,0739
210	0,0188	350	0,0300	580	0,0457	1200	0,0763
220	0,0196	360	0,0308

Эти данные точны для сухого газообразного воздуха в состоянии покоя при атмосферном давлении 1 бар при идеальных пропорциях составляющих его газов. На практике отклонения от табличных значений могут быть вызваны самыми разнообразными факторами.

Например, наличие промышленных производств, выбрасывающих в атмосферу огромное количество химических и биологических микрочастиц (альдегиды, аммиак, оксиды, тяжёлые металлы), приводит к значительным загрязнениям атмосферы, а подобные примеси в больших количествах способны не только локально изменить теплопроводность воздуха, но и повлиять на глобальный теплообмен в атмосфере.

Коэффициент теплопроводности воздуха таблица

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры и давления

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры при атмосферном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха λ в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Величина коэффициента теплопроводности воздуха необходима при расчетах теплообмена и входит в состав чисел подобия, например таких, как число Прандтля, Нуссельта, Био.

Теплопроводность выражена в размерности Вт/(м·град) и дана для газообразного воздуха в интервале температуры от -183 до 1200°С. Например, при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град).

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

По данным таблицы видно, что с ростом температуры теплопроводность воздуха 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.

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры — таблица

t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град)

-183	0,0084	-30	0,022	110	0,0328	450	0,0548
-173	0,0093	-20	0,0228	120	0,0334	500	0,0574
-163	0,0102	-10	0,0236	130	0,0342	550	0,0598
-153	0,0111	0	0,0244	140	0,0349	600	0,0622
-143	0,012	10	0,0251	150	0,0357	650	0,0647
-133	0,0129	20	0,0259	160	0,0364	700	0,0671
-123	0,0138	30	0,0267	170	0,0371	750	0,0695
-113	0,0147	40	0,0276	180	0,0378	800	0,0718
-103

Коэффициент теплопроводности газов (Таблица)

Коэффициент теплопроводности газов связан с их коэффициентом внутреннего трения η и с удельной теплоемкостью при постоянном объеме с_ν, уравнением k = 0,25 (9γ — 5)γс_γ, где γ обозначает отношение c_p/c_v.

При обычных давлениях теплопроводность газов не зависит от давления, но онд возрастает при высоких и уменьшается при очень низких давлениях, например для воз­духа при давлениях около 0,001 мм Hg.

Изменение k·10⁴ с температурой

Газ		Температура, °C
		-200	-100			0		100				500	1000
Аргон		—	1,09			1,62		2,11				3,60	—
Хлор		—	—			0,72		—				—	—
Гелий		5,84	10,59			14,15		17,06				—	—
Водород		5,0	11,23			16,84		21,6				38,9	—
Криптон		—	—			0,88		1,10				—	—
Неон		—	—			4,65		5,70				—	—
Азот		—	1,58			2,43		3,12				5,42	—
Кислород		—	1,59			2,44		3,25				—	—
Ксенон		—	—			0,51		0,70				—	—

Воздух	—	1,58	2,41	3,17	—	7,6
Аммиак	—	—	2,18	3,38	—	—
Углекислота	—	—	1,45	2,23	—	7,9
Углерода окись	—	1,51	2,32	3,04	—	—
Этан	—	—	1,80	—	—	—
Этилен	—	—	1,64	—	—	—
Фреон 12	—	—	0,85	1,35	—	—
Сероводород	—	—	1,2	—	—	—
Метан	—	1,88	3,02	—	—	—
Азота окись	—	1,54	2,38	—	—	—
Азот закись	—	—	1,51	—	—	—
Сернистый газ	—	—	0,77	—	—	—
Пары воды	—	—	1,58	2,35	5,7	—

таблицы при различных температурах и давлениях

Теплопроводность газов в зависимости от температуры и давления

В таблице приведены значения теплопроводности газов в зависимости от температуры и давления.
Значения теплопроводности указаны для температуры в интервале от 20 К (-253 °С) до 1500 К (1227 °С) и давлении от 1 до 1000 атмосфер.

В таблице дана теплопроводность следующих газов: азот N₂, аммиак NH₃, аргон Ar, водород H₂, водяной пар H₂O, воздух, гелий He, кислород O₂, метан CH₄, углерода диоксид CO₂, фреон-14 CF₄, этан C₂H₆, этилен C₂H₄. Размерность теплопроводности Вт/(м·град).

Следует отметить, что теплопроводность газов при росте температуры и давления увеличивается. Например, теплопроводность газа аммиака при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении составляет величину 0,024 Вт/(м·град), а при его нагреве на 300 градусов, теплопроводность увеличивается до значения 0,067 Вт/(м·град). Если увеличивать давление этого газа до 300 атмосфер, то значение теплопроводности станет еще выше и будет иметь значение 0,108 Вт/(м·град).

Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана с множителем 10³. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность неорганических газов в зависимости от температуры

В таблице даны значения теплопроводности неорганических газов в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении. Значения теплопроводности газов указаны при температуре от 80 до 1500 К (-193…1227 °С).

В таблице приведена теплопроводность следующих газов: закись азота N₂O, сера шестифтористая SF₆, оксид азота NO, сероводород H₂S, аммиак NH₃, серы диоксид SO₂, водяной пар H₂O, диоксид углерода CO₂, пар тяжелой воды D₂O, оксид углерода CO, воздух.

Следует отметить, что теплопроводность неорганических газов увеличивается с ростом температуры газа.

Примечание: Теплопроводность газов в таблице указана с множителем 10³. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность органических газов в зависимости от температуры

В таблице указаны значения теплопроводности органических газов и паров некоторых жидкостей в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении. Значения теплопроводности газов приведены в таблице в интервале температуры от 120 до 800 К.

Дана теплопроводность следующих органических газов и жидкостей: ацетон CH₃COCH₃, октан C₈H₁₈, бензол C₆H₆, пентан C₅H₁₂, бутан C₄H₁₀, пропан C₃H₈, гексан C₆H₁₄, пропилен C₃H₆, гептан C₇H₁₆, спирт амиловый C₅H₁₁OH, ксилол C₈H₁₀, спирт изопропиловый C₂H₇OH, метан CH₄, спирт метиловый CH₃OH, толуол C₇H₈, спирт этиловый C₂H₅OH, фреон-22 CHF₂Cl, углерод четыреххлористый CCl₄, циклогексан C₆H₁₂, этан C₂H₆, углерод четырехфтористый CF₄, фреон-11 CFCl₃, этил хлористый C₂H₅Cl, фреон-12 CF₂Cl₂, этилен C₂H₄, фреон-13 CF₃Cl, этилформиат HCOOC₂H₅, фреон-21 CHFCl₂, эфир диэтиловый (C₂H₅)₂O.

Как видно по данным таблицы, значение теплопроводности органических газов также увеличивается с ростом температуры газа.

Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана с множителем 10³. Не забудьте разделить на 1000! Например, теплопроводность пара ацетона при температуре 400 К (127°С) равна 0,0204 Вт/(м·град).

Источник:
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.

Теплофизические свойства воздуха

В
этом разделе приведены формулы и таблицы для расчета основных теплофизических
характеристик воздуха в диапазоне температур Т  от  270 К 
до  2000 К и при давлении Р в диапазоне от
0,1 MПa до 4 МПа. При таких параметрах
воздух сходен по свойствам с разреженным газом. В этом разделе были
использованы работы [10, 11, 21, 23]. Даны интервалы применимости формул и
точности аппроксимации приведенных данных.

 

Фундаментальные константы для воздуха:

Молекулярный
вес M=28,96
[5]

Удельная газовая постоянная R=287,11±0,1 Дж/(кг·K) [5]

 

Плотность,
удельный объем

Плотность
при давлении Р = 0,1 МПа и температурах Т
в диапазоне от 270 К до 2000 К в кг/м³:

r_0,1 = — 2,825×10^—3 + 348/T — 346 / T² (1)

Точность аппроксимации не превышает ± 1 %.

Для давлений Р в диапазоне от
0,1 МПа до 4 МПа и температур в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К

r = r _0,1(P/0,1). (2)

Точность
аппроксимации при температурах в диапазоне Т >500 К
не более ± 1,5 %.

Удельный объем,
м³/кг:

v = 1/r (3)

Точность аппроксимации не более ± 1,5 %.

Теплоемкость

Удельная
изобарная теплоемкость при давлении Р = 0,1 МПа и температурах в диапазоне от
270 К до 2000 К в Дж/(кг К):

 

H_0,1 = 1029 — 0,266 T + 0,767·10^—6T² — 5,04 10^—7T³ + 1,128 10^—9 T⁴ (4)

 

Точность аппроксимации не превышает ± 0,7 %.

При давлениях Р в диапазоне от
0,1 МПа до 4 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К:

 

H_p = H_0,1[1 + b (Р — 0,1)], (5)

b = 10^b1

где b₁ = — 0,866 — 0,0035T + 1,1×10^—6T²

Точность
аппроксимации не превышает ± 1 % при температурах в
диапазоне Т < 1600 К, а при
температурах в диапазоне Т > 1600 К не превышает 1,5 %.

Энтальпия (Дж/кг) при
давлении Р = 0,1 МПа, и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К (начальная точка отсчета определена 270 К).

При давлениях Р в диапазоне от
0,1 МПа до 5 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 1300 К:

(6)

Нpⁿ (T) – это теплоемкость в середине
температурного интервала разбиения, DТ = 10 К
— температурный интервал разбиения, T_i — в середине температурного
интервала.

Энтропия (Дж/(кг K))
(начальная точка отсчета 270 К):

ΔS = S (T) — S(T = 270 К) = ΔH/T (7)

Точность аппроксимации
определяется по точности используемых соотношений.

Теплопроводность

Коэффициент
теплопроводности при давлении 0,1 МПа и температурах T от 270 К
до 2000 К в Вт/(м К):

α_0,1 = (- 6,364 + 0,137T — 1,13 10^—4T² + 6,363 10^—8 T³ — 1,146 10^—11 T⁴) 10^—3
(8)

Точность аппроксимации не
более 1 %.

При давлениях в диапазоне
от 0,1 до 4 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К

α 


=

α_0,1  [1 + e (p — 0,1)], (9)

где e = 10^f, f = — 1,1 — 0,00237T + 7,143 10^—7T².

Точность аппроксимации не более
2 %.

Вязкость

Коэффициент
динамической вязкости при давлении 0,1 МПа и температурах в диапазоне T = 270 К
÷ 2000 К в Па
с:

β_0,1 = (4,031 + 0,0551T — 2,2×10^—5T² + 5,43×10^—9T³) 10^—6 (10)

Точность аппроксимации не
более ± 1 %.

При давлениях в диапазоне
от 0,1 до 4 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К:

β= β_0,1[1 + c(p — 0,1)], (11)

c = 10^d (12)

d = log c = — 1,105 — 0,00367T + 1,776×10^—7T² (13)

Точность аппроксимации не
более ± 1 %.

Скорость звука при давлении
0,1 МПа и температурах Т в диапазоне от
270 К до 2000 К (м/с):

w_0,1 = 214,1 + 0,493T — 8,815×10^-5 T² (14)

Точность аппроксимации не более ± 1 %.

При давлениях Р в диапазоне от 0,1 до
5 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К,

w = w_0,1(1 + 0,00261P + 3,03×10^-4 P²) (15)

Точность аппроксимации не более ± 2 %.

Показатель
адиабаты при давлении 0,1 МПа и температурах T  от 270 К до 2000 К:

k_0,1 = Н_p/Н_v = 1,436 — 0,0001154T + 1,778×10^-8 T² (16)

Точность аппроксимации не более ± 2 %.

При давлении Р в диапазоне от 0,1 до 4 МПа и
T = 270 ÷ 2000 К

k = k_0,1[1 + 0,012 (p – 0,1)] (17)

Точность аппроксимации не
более ± 4 %.

Данные, приведенные в таблице ниже,
рассчитаны по приведенным выше соотношениям. Кроме того, соотношение δ = β/r используется для расчета коэффициента кинематической
вязкости; γ = α/(Hpr) – для коэффициента температуропроводности, и ε = δ/γ – для числа Прандтля.

Погрешности для δ, γ, ε вычисляются на основе погрешностей исходных
величин, с применением propagation law.

 

Воздух — Теплопроводность

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло . Теплопроводность может быть определена как

« количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала — в направлении, перпендикулярном поверхности единицы площади — из-за градиента температуры единицы в условиях устойчивого состояния».

Наиболее распространенными единицами теплопроводности являются W / (м К) в системе СИ и Btu / (ч футы F) в системе Imperial.

Табличные значения и единицы измерения теплопроводности приведены ниже рисунков.

Онлайн калькулятор теплопроводности воздуха

Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета теплопроводности воздуха при заданных температурах и давлении.
Выходная проводимость дана в мВт / (м К), БТЕ (IT) / (ч фут º F) и ккал (IT) / (ч м К).

См. Также другие свойства Воздух при с изменяющейся температурой и давлением: Плотность и удельный вес при изменяющейся температуре, Плотность при переменном давлении, Коэффициенты диффузии для газов в воздухе, Число Прандтля, Удельная теплоемкость при изменяющейся температуре и Удельная теплоемкость при изменяющееся давление, температуропроводность, свойства в условиях газожидкостного равновесия и теплофизические свойства воздуха при стандартных условиях и состав и молекулярная масса,
, а также теплопроводность аммиака, бутана, диоксида углерода, этана, этилена, водорода, метана , азот, пропан и вода.

См. Также Калькулятор кондуктивной теплопередачи

Вернуться к началу

Вернуться к началу

Вернуться к началу

Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах, указанных в ° C:

25 05029

26,24

225

0.052

66,32

Температура	Теплопроводность
[° C]	[мВт / м К]	[ккал (IT) / (hm K)]	[Btu (IT) / (h ft ° F)]
-190	7.82	0,00672	0,00452
-150	11.69	0.01005	0,00675
-100	16.20	0,01393	0,00936
-75	0,015	0,015	0,01060
-50	20,41	0,01755	0,01179
-25	22,41	0.01927	0.01295
-15	23.20	0.01995	0.01340
-10	23.59	0.02028	0.01363
-5	23.97	0,017	23,97	0,017	0,017	0,017	0,017	0,017	0,017	0,017	01927
0	24,36	0,02094	0,01407
5	24,74	0,02127	0.01429
10	25.12	0.02160	0.01451
15	25.50	0.02192	0.01473
20	25.87	0.02225			0,02257	0,01516
30	26,62	0,02289	0,01538
40	27.35	0.02352	0.01580
50	28.08	0.02415	0.01623
60	28.80	0.02477	0.01664
80	0.0149	0.0125 0995252	0.04
100	31,62	0,02719	0,01827
125	33,33	0.02866	0,01926
150	35,00	0,03010	0,02022
175	36,64	0,03151	0,02117
200	0,052 900	0,032 88 900 900 900 0,0 0,022 900 900 900 900 0,022 900 900 900 900 0,022 2200	0,052 900 900 900 900 0,022 900 0 9006	39,83	0,03425	0,02301
300	44,41	0,03819	0.02566
412	50.92	0.04378	0.02942
500	55.79	0.04797	0.03224
600	61.14			0,05702	0,03832
800	71,35	0,06135	0,04122
900	76.26	0,06557	0,04406
1000	81,09,052	0,06971	0,04685
1100	85,83	0,07380	0,04959

Давление воздуха в атмосферу
и температуры приведены в ° F:

40

52

0,03680

Температура	Теплопроводность
[° F]	[Btu (IT) / (h ft ° F)]	[ккал (IT) / (hm K)]	[мВт / м K]
-300	0.00484	0,00720	8,37
-200	0,00788	0,01172	13,63
-100	0,01068	0,01589	18,48
	0,0100	20,77
-20	0,01277	0,01901	22,10
0	0,01328	0.01976	22.98
10	0.01353	0.02013	23.41
20	0.01378	0.02050	23.84
30	0,01402	24 0207	0,02087	0,02087	0,02087	012076	0,01427	0,02123	24,70
50	0,01451	0,02160	25.12
60	0.01476	0.02196	25.54
70	0.01500	0.02232	25.95
80	0.01524	0.02267						12		0,01571	0,02338	27,195252
120	0,01618	0,02408	28,00
140	0.01664	0,02477	28,80
160	0,01710	0,02545	29,60
180	0,01755	0,02612	30,38
200	0,01800	0,010000
250	0.01911	0.02843	33.07
300	0.02018	0.03003	34.93
350	0.02123	0.03160	36.75
400	0.02226	0.03313	38.53
450	0.0232 900	40 400 000	400000 500	0,02426	0,03611	41,995252
600	0,02620	0,03898	45.34
700	0,02807	0,04177	48,58
800	0,02990	0,04449	51,74
1000	0,04942	0,04973	57,849 900 900 900 900 57,84	0,052 73 900 900 900 52	0,05477	63,69
1400	0,04007	0,05963	69,35
1600	0.+04325	0,06436	74,85
1800	0,04635	0,06898	80,23
2000	0,04941	0,07353	85,51

тепловых единиц проводимости преобразование:

Тепловая единица измерения удельной электропроводности

британская тепловая единица (международная) / (фут-градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (фут-ч ° F], британская тепловая единица (международная) / (дюйм-часовой градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (в h ° F], британская тепловая единица (международная) * дюйм / (квадратный фут * час * градус Фаренгейта) [(Btu (IT) in) / (фут² час ° F)], килокалория / (метр часовой градус Цельсия) [ккал / (мч ° C)], джоул / (сантиметр второй градус Кельвина) [Дж / (см с К)], Вт / (метр градус Кельвина) [Вт / (м ° C)],

• 1 БТЕ (IT) / (фут h ° F) = 1/12 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 0.08333 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 12 БТЕ (IT) в / (фут ² h ° F) = 1,488 ккал / (мч ° C) = 0,01731 Дж / (см с K) = 1,731 Вт / (м К)
• 1 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 12 БТЕ (IT) / (футы ° F) = 144 БТЕ (IT) в / (фут ² h ° F) = 17,858 ккал / (м-ч ° C) = 0,20769 Дж / (см-с К) = 20,769 Вт / (м К)
• 1 (Btu (IT) дюйм) / (фут² ч ° F) = 0,08333 Btu (IT) / ( фут h ° F) = 0,00694 Btu (IT) / (в h ° F) = 0,12401 ккал / (мч ° C) = 0,001442 Дж / (см с K) = 0,1442 Вт / (м К)
• 1 Дж / ( см с K) = 100 Вт / (м К) = 57,789 Btu (IT) / (фут ч ° F) = 4.8149 Btu (IT) / (в h ° F) = 693,35 (Btu (IT) in) / (фут² h ° F) = 85,984 ккал / (м.ч. ° C)
• 1 ккал / (mh ° C) = 0,6720 Btu (IT) / (футы ° F) = 0,05600 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 8,0636 (Btu (IT) дюймы) / (футы ² h ° F) = 0,01163 Дж / (см с К ) = 1,163 Вт / (м К)
• 1 Вт / (м К) = 0,01 Дж / (см с К) = 0,5779 БТЕ (IT) / (фут ч ° F) = 0,04815 БТЕ (IT) / (в часах) ° F) = 6,9335 (Btu (IT) in) / (фут² ч ° F) = 0,85984 ккал / (мГн ° C)

Вернуться к началу

.

Теплопроводность выбранных материалов и газов

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала — в направлении, перпендикулярном к поверхности единицы площади — из-за градиента температуры единицы в установившемся режиме»

Теплопроводность Единицами измерения являются [Вт / (м К)] в системе СИ и [БТЕ / (ч футов F)] в системе Imperial.

См. Также теплопроводность вариации с температурой и давлением , для: Воздуха, аммиака, диоксида углерода и воды

Теплопроводность для обычных материалов и изделий:

Хлорированный полиэфир

900od

Красный металл

Сталь соломенная, сжатая

Вольфрам

Теплопроводность — k — Вт / (м К)
Материал / Вещество	Температура
	25 o C (77 o F)	125 o C (257 o F)	225 o C (437 o F)
	Acetals	0.23
Ацетон	0,16
Ацетилен (газ)	0,018
Акрил	0,2
Воздух, атмосфера (газ)	0,0262	0,0333	0,0398
Воздух, высота над уровнем моря 10000 м	0,020
Агат	10.9
Спирт	0,17
Глинозем	36	26
Алюминий
Алюминий Латунь	121
Алюминий оксид	30
Аммиак (газ)	0,0249	0,0369	0,0528
Сурьма	18.5
Яблоко (влажность 85,6%)	0,39
Аргон (газ)	0,016
Асбестоцементная плита	0,744
Асбест- цементные листы	0,166
Асбестоцемент	2,07
Асбест сыпучий	0.15
Доска асбестовой мельницы	0,14
Асфальт	0,700
Древесина бальзы	0,048
Битум	0,182 9007
Битумные / войлочные слои	0,5
Говядина постная (влажность 78,9%)	0.43 — 0,48
Бензол	0,16
Бериллий
Висмут	8,1
Битум	0,17		Печь газовая 8878	(газ)	0,02
Котельная шкала	1,2 — 3,5
Бор	25
Латунь
Бриз-блок	0.10 — 0,20
Кирпич плотный	1,31
Кирпич огнеупорный	0,47
Кирпич изоляционный	0,15
Кирпич обыкновенный обыкновенный (Строительный кирпич )	0,6 -1,0
Кирпичная кладка плотная	1,6
Бром (газ)	0.004
Бронза
Коричневая железная руда	0,58
Сливочное масло (влажность 15%)	0,20
Кадмий
Силикат кальция	0,05
Углерод	1,7
Углекислый газ (газ)	0.0146
Окись углерода	0,0232
Чугун
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированные	0,23
Ацетат целлюлозы, формованный, лист	0,17 — 0,33
Нитрат целлюлозы, целлулоид	0,12 — 0,21
Цемент, Портленд	0.29
Цемент, раствор	1,73
Керамические материалы
Мел	0,09
Древесный уголь	0,084		9008	0,13
Хлор (газ)	0,0081
Хром никель Сталь	16.3
Хром
Оксид хрома	0,42
Глина сухая до влажности	0,15 — 1,8
Глина насыщенная	0,6 — 2,5
Уголь	0,2
Кобальт
Треска (влажность 83%)	0.54
Кокс	0,184
Бетон легкий	0,1 — 0,3
Бетон средний	0,4 — 0,7
Бетон плотный	1,0 — 1,8
Бетон, камень	1,7
Константин	23.3
Медь
Кориан (керамический наполнитель)	1,06
Пробковая доска	0,043
Пробка с повторной грануляцией	0,044
Пробка	0,07
Хлопок	0,04
Вата	0.029
Углеродистая сталь
Вата теплоизоляционная	0,029
мельхиор 30%	30
Алмаз	1000
Диатомовая земля (Sil-o-cel)	0,06
Диатомит	0,12
Дуралий
Земля сухая	1.5
Эбонит	0,17
Эмери	11,6
Моторное масло	0,15
Этан (газ)	0,018
Эфир	0,14
Этилен (газ)	0,017
Эпоксидная смола	0.35
Этиленгликоль	0,25
Перья	0,034
Войлочная изоляция	0,04
Стекловолокно	0,04		9004 изоляционная плита	0,048
Древесноволокнистая плита	0,2
Огнеупорный кирпич 500 o C	1.4
Фтор (газ)	0,0254
Пеностекло	0,045
Дихлордифторметан R-12 (газ)	0,007
Дан R-12 (жидкий)	0,09
Бензин	0,15
Стекло	1.05
Стекло, Жемчуг, сухое	0,18
Стекло, Жемчуг, насыщенное	0,76
Стекло, окно	0,96
Стекло Изоляция шерсти	0,04
Глицерин	0,28
Золото
Гранит	1.7 — 4.0
Графит	168
Гравий	0.7
Грунт или почва, очень влажная зона	1.4
Грунт или почва, влажная площадь	1,0
Земля или почва, сухая зона	0,5
Земля или почва, очень сухая зона	0.33
Гипсокартон	0,17
Войлок	0,05
ДСП высокой плотности	0,15
Лиственные породы (дуб, клен ..)	0,16
Hastelloy C	12
Гелий (газ)	0,142
Мед (12.Влажность 6%)	0,5
Соляная кислота (газ)	0,013
Водород (газ)	0,168
Сероводород (газ)	0,013
Лед (0 o C, 32 o F)	2,18
Инконель	15
Слиток железа	47 — 58
Изоляционные материалы	0.035 — 0,16
Йод	0,44
Иридий	147
Железо
Оксид железа	0,58		900ok
Kap изоляция	0,034
Керосин	0,15
Криптон (газ)	0.0088
Свинец
Кожа сухая	0,14
Известняк	1,26 — 1,33 900,7
Литий
Магнезия ( 85%)	0,07
Магнезит	4,15
Магний
Магниевый сплав	70 — 145
Мрамор	2.08 — 2,94
Меркурий, жидкость
Метан (газ)	0,030
Метанол	0,21
Слюда	0,71
Молоко	0,53
Изоляционные материалы из минеральной ваты, шерстяные одеяла ..	0,04
Молибден
Монель
Неон ( газ)	0.046
Неопрен	0,05
Никель
Оксид азота (газ)	0,0238
Азот (газ)	0,024
Закись азота (газ)	0,0151
Нейлон 6, нейлон 6/6	0,25
Масло машинное смазочное SAE 50	0.15
Оливковое масло	0,17
Кислород (газ)	0,024
Палладий	70,9
Бумага	0.05	9005
Парафиновый воск	0,25
Торф	0,08
Перлит, атмосферное давление	0.031
Перлит, вакуум	0,00137
Фенольные литые смолы	0,15
Фенолформальдегидные формовочные смеси	0,13 — 0,25			Фосфорбронза	110
Пинчбек	159
Шаг	0.13
Каменный уголь	0,24
Гипс легкий	0,2
Гипс, металлическая рейка	0,47
Гипс, песок	0,71
Гипс, деревянная планка	0,28
Пластилин	0,65 — 0,8
Пенопласт (изоляционные материалы)	0.03
Платина
Плутоний
Фанера	0,13
Поликарбонат	0,19
Полиэстер	900.05	Полиэстер
Полиэтилен низкой плотности, ПЭЛ	0,33
Полиэтилен высокой плотности, PEH	0.42 — 0,51
Натуральный каучук полиизопреновый	0,13
Твердый каучук полиизопреновый	0,16
Полиметилметакрилат	0,17 — 0,25
Полипропилен 0,1 — 0,22
Полистирол, пенополистирол	0,03
Полистирол	0.043
Пенополиуретан	0,03
Фарфор	1,5
Калий	1
Картофель, сырая мякоть	0,55
Пропан (газ)	0,015
Политетрафторэтилен (ПТФЭ)	0,25
Поливинилхлорид, ПВХ	0.19
Пирекс	1,005
Кварц минеральный	3
Радон (газ)	0,0033
Красный металл
Рений
Родий
Камень твердый	2 — 7
Камень пористый вулканический (туф)	0.5 — 2,5
Изоляция из каменной ваты	0,045
Канифоль	0,32
Каучук сотовый	0,045
Каучук натуральный	0,13
Рубидий
Лосось (влажность 73%)	0.50
Песок сухой	0,15 — 0,25
Песок влажный	0,25 — 2
Песок насыщенный	2 — 4
Песчаник	1.7
Опилки	0,08
Селен
Овечья шерсть	0.039
Кремнезем аэрогельный	0,02
Силиконовая литая смола	0,15 — 0,32
Карбид кремния	120
Силиконовое масло	0,1
Серебро
Шлаковая вата	0,042
Шифер	2.01
Снег (температура <0 o C)	0,05 — 0,25
Натрий
Хвойные породы (ель, сосна ..)	0,12
Грунт, глина	1,1
Грунт с органическими веществами	0,15 — 2
Грунт насыщенный	0.6 — 4
Припой 50-50	50
Сажа	0,07
Пар насыщенный	0,0184
Пар, низкое давление	0,0188
Стеатит	2
Сталь, углерод
Сталь нержавеющая
0.09
Пенополистирол	0,033
Диоксид серы (газ)	0,0086
Сера, кристалл	0,2
Сахар	0,087 — 0,22
Тантал
Смола	0,19
Теллур	4.9
Торий
Пиломатериалы, ольха	0,17
Пиломатериалы, ясень	0,16
Пиломатериалы, береза ​​	0,14		9004
Пиломатериалы из лиственницы	0,12
Пиломатериалы из клена	0,16
Пиломатериалы из дуба	0.17
Пиломатериалы 9004	0,14
Пиломатериалы	0,19
Пиломатериалы красного бука	0,14
Пиломатериалы красного сосны	0,15
Пиломатериалы из белой сосны	0,15
Пиломатериалы из грецкого ореха	0,15
Олово
Титан
Уран
Уретановая пена	0.021
Вакуум	0
гранулы вермикулита	0,065
виниловый эфир	900 900
9005
9005	9005	9005	9005	9005	9005	9005	900 0 9009	900 0 9009	900 0 9009	0,606
Вода, пар (пар)		0,0267	0,0359
Мука пшеничная	0.45
Белый металл	35 — 70
Дерево через зерно, белая сосна	0,12
Дерево через зерно, бальза	0,055
Древесина поперек зерна, желтая сосна, древесина	0,147
Древесина, дуб	0,17
Шерсть, войлок	0.07
Древесная вата, сляб 9009	0,1 — 0,15
Ксенон (газ)	0,0051
Цинк

Пример — Проводящая теплопередача через алюминиевая емкость против нержавеющей стали

Кондуктивный теплообмен через стенку емкости можно рассчитать как

q = (к / с) A dT (1)

или альтернативно

q / A = (к / с) dT

, где

q = теплообмен (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь поверхности (м ² , фут ² )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт / м ² , БТЕ / (h ft ² ))

90 007 k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (ч футов ° F) )

dT = t ₁ — t ₂ = разность температур ( ^o C, ^o F)

s = толщина стенки (м, футы)

Калькулятор кондуктивного теплопередачи

k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (ч футов F) )

s = толщина стенки (м, футы)

A = площадь поверхности (м ² , футы ² )

dT = t ₁ — t ₂ = разность температур ( ^o C, ^o F)

Примечание! — что общая теплопередача через поверхность определяется «общим коэффициентом теплопередачи », который в дополнение к проводящей теплопередаче зависит от

Кондуктивная теплопередача через алюминиевую стенку резервуара толщиной 2 мм — разность температур 80 ^o C

Теплопроводность для алюминия составляет 215 Вт / (м К) (из таблицы выше).Кондуктивный теплообмен на единицу площади может быть рассчитан как

q / A = [(215 Вт / (м К)) / (2 10 ^-3 м)] (80 ^o C)

= 8600000 (Вт / м ² )

= 8600 (кВт / м ² )

Проводящий теплообмен через стенку из нержавеющей стали толщиной 2 мм — перепад температур 80 ^o C

Теплопроводность для нержавеющей стали составляет 17 Вт / (м К) (из таблицы выше).Кондуктивный теплообмен на единицу площади можно рассчитать как

q / A = [(17 Вт / (м К)) / (2 10 ^-3 м) ] (80 ^o C)

= 680000 (Вт / м ² )

= 680 (кВт / м ² )

.

Воздух — теплофизические свойства

Теплофизические свойства воздуха:

• Температура кипения (при 1 бар): 78,8 К = -194,4 ° C = -317,8 ° F
• Эластичность по объемному модулю: 1,01325 x 10 ⁵ Па или N / м ²
• Температура конденсации (при 1 бар): 81,8 К = -191,4 ° C = -312,5 ° F
• Критическая температура: 132.63 K = -140,52 ° C = -220,94 ° F
• Критическое давление: 37,363 атм = 37,858 бар = 3,7858 МПа (МН / м ² ) = 549,08 фунтов на кв. Критическая плотность: 10,448 моль / дм. 1.276 кг / м ³ = 0,00248 слаг / фут ³ = 0,0797 фунт / фут ³
• Плотность (при 60 ° F и 1 атм): 1,208 кг / м ³ = 0,00234 слизня / фут ³ = 0,0754 фунт / фут ³
• Энтальпия (тепло) воздуха при 0 ° C и 1 бар: 11,57 кДж / моль = 399,4 кДж / кг = 171,7 БТЕ (IT) / фунт
• Энтропия воздуха при 0 ° C и 1 бар: 0,100 кДж / моль K = 3,796 кДж / кг K = 0,9067 Btu (IT) / фунт ° F
• Плотность жидкости при температуре кипения и 1 бар: 875.50 кГ / м Btu (IT) / (фунт _м ° F) или ккал / (кг K)
• Удельная теплоемкость (C _v ) воздуха при 0 ° C и 1 бара: 0,7171 кДж / кгK = 0,17128 Btu (IT) / (фунт _м ° F) или ккал / (кг К)
• Теплопроводность при 0 ° С и 1 бар: 24.35 мВт / (м К) = 0,02094 ккал (IT) / (чм K) = 0,01407 БТЕ (IT) / (h ft ° F)
• Коэффициент теплового расширения при 0 ° C и 1 бар: 0,00369 1 / K = 0,00205 1 / ° F
  
• Давление в трех точках: 0,05196 атм = 0,05265 бар = 5265 Па = 0,7636 фунтов на кв. = -352,12 ° F
• Вязкость, динамическая, при 0 ° C и 1 бар: 17.22 мкПа с = 0,01722 сП = 0,3596×10 ^-6 (фунт _ф с) / фут ² = 11,57×10 ^-6 фунт _м / (футы с)
• Вязкость, кинематическая, при 0 ° С и 1 бар: 0,00001349 м ² / с = 13,49 сСт = 0,0001452 фута ² / с

Следуйте приведенным ниже ссылкам, чтобы получить значения для перечисленных свойств воздуха при различных давлениях и температуре :

См. Также больше об атмосферном давлении и STP — Стандартная температура и давление и NTP — Нормальная температура и давление,
, а также Теплофизические свойства из: Ацетон, Ацетилен, Аммиак, Аргон, Бензол, Бутан, Диоксид углерода, Окись углерода, этан, этанол, этилен, гелий, водород, сероводород, метан, метанол, азот, кислород, пентан, пропан, толуол, вода и тяжелая вода, D ₂ О.

Воздух — это смесь газов при стандартных условиях. Однако при низких температурах и высоких давлениях газовая смесь превращается в жидкость. Фазовая диаграмма для воздуха показывает фазовое поведение с изменениями температуры и давления. Кривая между тройной точкой и критической точкой показывает точку кипения воздуха с изменениями давления.

В критической точке состояние не изменяется при увеличении давления или при добавлении тепла.

Тройная точка вещества — это температура и давление, при которых три фазы (газ, жидкость и твердое вещество) этого вещества сосуществуют в термодинамическом равновесии.

Пример — масса воздуха при температуре 100 ^o C

Из приведенной выше таблицы — плотность воздуха 0,946 кг / м ³ при 100 ^o C Масса 10 м ³ воздуха может быть рассчитана как

м = V ρ

= (10 м ³ ) (0.946 кг / м ³ )

= 9,46 кг

, где

м = масса (кг)

V = объем (м ³ )

(кг / м ³ )

Пример — масса воздуха при температуре 20 ^o C

Из приведенной выше таблицы — плотность воздуха 1,205 кг / м ³ при 20 ^o C .Масса 10 м ³ воздуха может быть рассчитана как

м = (10 м ³ ) (1,205 кг / м ³ )

= 12,05 кг

Пример — подъем Сила воздушного шара

Воздушный шар объемом 10 м ³ нагревается до 100 ^o C . Температура окружающего воздуха составляет 20 ^o C. Изменение силы тяжести (веса) объема воздуха является потенциальной подъемной силой воздушного шара.Подъемную силу можно рассчитать как

F _л = дм а _г

= V д ρ a _г

= (10 м ³ ) [ (1,205 кг / м ³ ) — (0,946 кг / м ³ )] (9,81 м / с ² )

= 25,4 N

, где

00 l = подъемная сила — изменение силы тяжести (масса) (N)

a _г = ускорение свободного падения (9.81 м / с ² )

дм = В д ρ = изменение массы в баллоне (кг)

dρ = изменение плотности из-за разности температур (кг / м ³ )

.

Теплопроводность

Материал Теплопроводность (кал / с) / (см 2 С / см) Теплопроводность (Вт / м К) * Diamond … 1000 Серебро 1,01 406,0 Медь 0,99 385,0 Золото … 314 латунь … 109,0 Алюминий 0,50 205,0 Железо 0.163 79.5 Сталь … 50,2 Свинец 0,083 34,7 Меркурий … 8,3 Лед 0.005 1,6 Стекло обыкновенное 0,0025 0,8 Бетон 0,002 0,8 Вода при 20 ° C 0,0014 0,6 Асбест 0.0004 0.08 Снег (сухой) 0.00026 … Стекловолокно 0,00015 0.04 Кирпич изоляционный … 0.15 Кирпич красный … 0,6 Пробковая доска 0,00011 0,04 Шерстяной войлок 0,0001 0,04 Каменная вата … 0,04 Полистирол (пенополистирол) … 0.033 Полиуретан … 0,02 Древесина 0,0001 0,12-0,04 Воздух при 0 ° C 0,000057 0,024 Гелий (20 ° C) … 0.138 Водород (20 ° C) … 0.172 Азот (20 ° C) … 0,0234 Кислород (20 ° C) … 0.0238 Аэрогель кремнезема … 0,003 * Большинство из Янга, Хью Д., Физика университета, 7-е изд. Таблица 15-5. Значения для алмазного и кремнеземного аэрогеля из Справочника по химии и физике CRC. Обратите внимание, что 1 (кал / с) / (см 2 С / см) = 419 Вт / м К. С учетом этого два приведенных выше столбца не всегда соответствуют друг другу. Все значения взяты из опубликованных таблиц, но их нельзя считать достоверными. Значение 0,02 Вт / мК для полиуретана можно принять за номинальное значение, которое определяет пенополиуретан как один из лучших изоляторов. NIST опубликовал процедуру численного аппроксимации для расчета теплопроводности полиуретана на http://cryogenics.nist.gov/NewFiles/Polyurethane.html. Их расчет для наполненного фреоном полиуретана с плотностью 1,99 фунт / фут 3 при 20 ° C дает теплопроводность 0,022 Вт / мК. Расчет по СО 2, заполненный полиуретаном плотностью 2.00 фунт / фут 3 дает 0,035 Вт / мК.

Index Tables Reference Young Ch 15.

.