To tylko jedna z 8 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Laboratorium Materiałów konstrukcyjnych i Eksploatacyjnych – P.Wr. – WME
Wyznaczanie współczynnika przewodzenia ciepła
Cel ćwiczenia
Wyznaczenie współczynnika przewodzenia ciepła materiałów na podstawie pomiarów
strat ciepła przewodu rurowego
Wprowadzenie
Przepływ gorącego czynnika w rurociągu, np. pary, wiąże się z powstawaniem pewnych
strat ciepła do otoczenia. Zapobiegając temu izoluje się przewody odpowiednimi materiałami o małym współczynniku przewodzenia ciepła, by zwiększyć opór przepływu ciepła
od gorącego czynnika, do otoczenia.
Przykładowe materiały termoizolacyjne oraz wpływ temperatury na wartość ich
współczynników przewodzenia przedstawiono na Rys. 1.
Rys. 1. Zależność wartości współczynników przewodzenia ciepła dla wybranych
substancji od temperatury
Ze względu na strukturę materiały izolacyjne podzieli się na piankowe (zamkniętokomórkowe i otwarto-komórkowe np. pianki poliuretanowe, polistyrenowe – styropian,
spienione szkło, aerożele itp.), włókniste (np. wełny mineralne i szklane) oraz ziarniste
czyli proszkowe (np. granulowany polistyren, szamot lub perlit – granulat lawy wulkanicznej, o doskonałych właściwościach cieplnoizolacyjnych i dźwiękochłonnych). Ponadto
w kriogenice stosuje się tzw. superizolacje czyli wielowarstwowe izolacje próżniowe.
Głównym celem izolowania przewodów jest zmniejszenie strat ciepła. Wraz ze
wzrostem grubości zastosowanej izolacji rośnie jej koszt i zmniejszają się straty ciepła.
Optymalnej grubości izolacji odpowiada punkt przecięcia krzywej malejącej kosztów strat
ciepła i krzywej rosnącej kosztów izolacji.
1
Laboratorium Materiałów konstrukcyjnych i Eksploatacyjnych – P.Wr. – WME
W przypadku izolowania przewodów elektrycznych celem nie jest ograniczenie
strat ciepła, lecz zabezpieczenie przed porażeniem. Stosując jednak izolację o średnicy krytycznej można uzyskać dodatkowy efekt a mianowicie paradoksalnie zwiększyć odprowadzenie ciepła z przewodu i zabezpieczyć go przed samozapłonem.
Przepływ ciepła jest formą wymiany energii w skali mikro i odbywa się między obszarami o różnych temperaturach (zawsze od temperatury większej do mniejszej). Są trzy
drogi wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.
Przewodzenie ciepła zachodzi w obrębie jednego ciała, w którym istnieją gradienty
temperatury. Energia przenoszona jest między cząsteczkami w wyniku ich zderzeń lub
poprzez sztywność wiązania. Szybkość rozchodzenia się ciepłą tą drogą wyraża współczynnik przewodzenia ciepła λ, którego wymiar w układzie SI wynosi W/(m·K) Definiuje
go równanie Fouriera, które dla przepływu ciepła przez płaską ścianę o grubości s ma postać
θ −θ
ɺ
Q = F ⋅λ ⋅ 1 2
s
(1)
ɺ
gdzie: Q – strumień przewodzonego ciepła; F – powierzchnia ścianki (wymiany ciepła); λ
– współczynnik przewodzenia ciepła; θ1 – temperatura powierzchni zewnętrznej ścianki,
θ2 – temperatura powierzchni wewnętrznej ścianki.
Współczynnik przewodzenia ciepła jest największy dla metali np. złoto, srebro,
miedź – ok. 375 W/(m·K); aluminium
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)