Статии за ремонт и строителство
Топлопроводимост - най-важната характеристика на топлоизолационните и конструктивните топлоизолационни материали. Размерът на топлопроводимостта е W/mx deg. С.
На практика топлопроводимостта се определя експериментално с помощта на топломер с ниска инерция и се изчислява от резултатите от измерването на температурния градиент за определен интервал от време по време на нагряването на пробата.
Топлопроводимостта на различни топлоизолационни материали се колебае в много широк диапазон, например: 0,024 - за въздух в неподвижно състояние при 0 градуса. С и 0,075 при 1000 градуса. С; 0,55 - за вода при 0 градуса. С и 0.7 при 100 ° С. С; 2,5 - за лед; 0,11 - 0,17 - за дърво; 0,45 - 0,8 - за керамични тухли; 45 - 60 - за стомана и чугун; 418 - за сребро. Трябва да се отбележи, че дори малки промени в химичния състав на веществата и тяхното физическо състояние водят до значителна разлика в стойността на топлопроводимостта и следователно изискват тяхното разглеждане.
Топлопроводимостта на топлоизолационните материали зависи от следните фактори:
• физическо състояние и структура, които се определят от фазовото състояние на веществото; степента на кристализация и големината на кристалите; анизотропия на кристали и посока на топлинния поток; обема на порьозност на материала и характеристиките на порестата структура;
• химичен състав и наличие на примеси, които особено влияят на топлопроводимостта на кристалните тела;
• експлоатационни условия на материала, които се определят от температурата, налягането, влажността, наличието на излагане на радиация, интензивността на отнемане на топлина от студената повърхност на материала.
Влиянието на всеки от горните фактори не е еквивалентно.
Физическото състояние на тялото оказва значително влияние върху топлопроводимостта.
Топлопроводимостта на телата в различни агрегатни състояния, при равни други условия, нараства с увеличаване на плътността, намалява с увеличаване на молекулното тегло, увеличава се с увеличаване на точката на кипене или топене, с увеличаване на броя на атомите тя става по-малка за кристалните тела и повече за течности и газове.
Порирането на твърди материали значително намалява тяхната топлопроводимост. Известно е, че най-ниската топлопроводимост се притежава от газове (въздух), които са в спокойствие, т.е. стационарно състояние, когато няма конвективен топлообмен. В топлоизолационен материал с фино-пореста структура тези условия се считат за осигурени, поради което тяхната топлопроводимост е толкова по-ниска, колкото по-голям е делът на порите в общия обем на материала.
Топлинната проводимост е силно повлияна от вида пореста структура на материала. Наличието на твърда здрава рамка в материала улеснява преминаването на топлинния поток, липсата на толкова голяма устойчивост на топлопредаване.
Областите с най-високо термично съпротивление при нормална температура са порите, в резултат на което топлопредаването се извършва най-интензивно по плътната рамка на топлоизолационния материал, ако има такъв (в материал с клетъчна структура). При липса на здрава рамка (в топлоизолационни запълвания и влакнести материали) топлинният поток, преминаващ от една твърда фаза в друга, се компресира близо до точката на контакт на тези частици. В този случай има интензивно взаимодействие на фонони помежду си, което причинява допълнително термично съпротивление. От това следва, че материалите с клетъчна структура със същия състав на твърдата фаза трябва да се характеризират с по-висока топлопроводимост, отколкото с влакнести или гранулирани структури. Очевидно е също така, че намаляването на диаметъра на влакното и размера на зърната увеличава устойчивостта на материала към пренос на топлина и намалява неговата топлопроводимост, тъй като в този случай броят на контактите между структурните елементи се увеличава и размерите на порите намаляват.
Размерът и формата на въздушните включвания оказват голямо влияние върху топлопроводимостта на материалите. В реалните материали формата на порите в повечето случаи се различава от сферичната. Следователно има ефект, особено при структура с големи пори, върху топлопроводимостта на материала, в зависимост от посоката на потока спрямо местоположението на порите (въздушните слоеве).
В този случай най-ниската топлопроводимост на материала се получава, когато въздушните пространства (пори) са перпендикулярни на топлинния поток. В същото време те се стремят да намалят дебелината и да увеличат броя на въздушните пространства. Когато топлинният поток е насочен по най-голямата ос на въздушните включвания, термичното съпротивление на материала намалява, тъй като в този случай намалява само полезното напречно сечение на топлопреминаването.