Коэффициент теплопроводности λ есть физический параметр вещества, характеризующий его способность проводить теплоту. Размерность коэффициента теплопроводности определяется из уравнения (1-8):
= Вт/ (м∙град).
Числовое значение коэффициента теплопроводности определяет количество теплоты, проходящей через единицу изотермической поверхности в единицу времени, при условии, что температурный градиент равен единице (grad t = 1). Коэффициент теплопроводности зависит от давления и температуры. Для большинства веществ коэффициенты теплопроводности определяются опытным путем и для технических расчетов берутся из справочных таблиц.
Как показывают опыты, для многих материалов зависимость коэффициента теплопроводности от температуры в не слишком широком температурном интервале может быть принята линейной:
λ = λ 0(1 + bt),
где λ 0— коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С . t — температура в градусах Цельсия . b — температурный коэффициент, определяемый опытным путем.
|
|
|
Лучшими проводниками теплоты являются металлы, у которых значение λ изменяется от 3 до 418 Вт/м∙град. Коэффициенты теплопроводности чистых металлов, за исключением алюминия, с возрастанием температуры убывают. Теплоту в металлах переносят главным образом свободные электроны. Самым теплопроводным металлом является чистое серебро (λ = 418 Вт/м∙град).
Коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных и строительных материалов, имеющих пористую структуру, при повышении температуры возрастают по линейному закону и изменяются в пределах от 0,02 до 3,0 Вт/м∙град. Существенное влияние на значения коэффициентов теплопроводности пористых материалов оказывают газы, заполняющие поры и обладающие весьма малыми коэффициентами теплопроводности по сравнению с λ твердых компонентов. Увеличение λ пористых материалов при повышении температуры объясняется значительным возрастанием лучистого теплообмена между поверхностями твердого «скелета» пор через разделяющие их воздушные ячейки. Роль конвекции в росте λ возрастает с увеличением размеров воздушных включений в материале. Поэтому, эффективный коэффициент теплопроводности пористых тел имеет сложную природу и является условной величиной. Эта условная величина имеет смысл коэффициента теплопроводности некоторого однородного тела, через которое при одинаковой форме, размерах и температуре на границах проходит то же количество тепла, что и через данное пористое тело.
Большое влияние на значение λ оказывает влажность вещества. Опыты показывают, что с увеличением влажности материала коэффициент λ значительно возрастает. Кроме того, чем выше объемная плотность материала, тем меньше он имеет пор и тем выше его коэффициент теплопроводности.
|
|
|
Коэффициенты теплопроводности большинства капельных жидкостей с повышением температуры убывают. Они лежат в пределах от 0,08 до 0,65 Вт/м∙град. Вода является исключением: с увеличением температуры от 0 °С до 127°С коэффициент теплопроводности повышается, а при дальнейшем возрастании температуры — уменьшается. При повышении давления λ капельных жидкостей несколько возрастает.
Коэффициенты теплопроводности газов при повышении температуры возрастают. Опыты показывают, что λ газов изменяется от 0,05 до 0,6 Вт/м∙град. От давления коэффициенты теплопроводности газов практически не зависят.
Для теплофизических расчетов значения коэффициентов теплопроводности при различных температурах берутся из справочных таблиц.
