Температуропроводность

В теплообменном анализе, температуропроводность является теплопроводность делится на плотности и удельной теплоемкостью при постоянном давлении. ^[1] Он измеряет скорость передачи тепла материала от горячего конца к холодному. Она имеет СИ полученный блок из м ² / с . Термический коэффициент диффузии обычно обозначается α , но , ч, κ ( каппа ), ^[2] К , ^[3] и D также используются.

Формула:

{\ displaystyle \ alpha = {\ frac {k} {\ rho c_ {p}}}}

^[4]

куда

${\ displaystyle k}$ это теплопроводность (Вт / (м · К))
${\ displaystyle c_ {p}}$ - удельная теплоемкость (Дж / (кг · К))
${\ displaystyle \ rho}$ является плотность (кг / м ³ )

Вместе можно рассматривать объемную теплоемкость (Дж / (м ³ · K)). ${\ displaystyle \ rho c_ {p} \,}$

Как видно из уравнения теплопроводности , ^[5]

{\ Displaystyle {\ frac {\ partial T} {\ partial t}} = \ альфа \ набла ^ {2} T}

,

один из способов для просмотра температуропроводности как отношение производной по времени от температуры ее кривизны , количественная оценка скорости , при которой температуре вогнутость «сглаживается». В некотором смысле температуропроводность - это мера тепловой инерции . ^[6] В веществе с высоким коэффициентом температуропроводности тепло быстро перемещается через него, потому что вещество быстро проводит тепло относительно своей объемной теплоемкости или «тепловой массы».

Температуропроводность часто измеряют импульсным методом . ^[7]^[8] Он включает нагрев полоски или цилиндрического образца коротким энергетическим импульсом на одном конце и анализ изменения температуры (уменьшение амплитуды и фазового сдвига импульса) на небольшом расстоянии. ^[9]^[10]

Температуропроводность выбранных материалов и веществ [ править ]

Температуропроводность выбранных материалов и веществ ^[11]
Материал	Температуропроводность (мм ² / с)	Рекомендации
Пиролитический графит , параллельно слоям	1220
Углеродно-углеродный композит при 25 ° C	216,5	^[12]
Гелий (300 К, 1 атм)	190	^[13]
Серебро чистое (99,9%)	165,63
Водород (300 К, 1 атм)	160	^[13]
Золото	127	^[14]
Медь при 25 ° C	111	^[12]
Алюминий	97	^[14]
Кремний	88	^[14]
Al-10Si-Mn-Mg (Силафон 36) при 20 ° C	74,2	^[15]
Алюминиевый сплав 6061-T6	64	^[14]
Молибден (99,95%) при 25 ° C	54,3	^[16]
Al-5Mg-2Si-Mn (Магсимал-59) при 20 ° C	44,0	^[17]
Банка	40	^[14]
Водяной пар (1 атм, 400 К)	23,38
Утюг	23	^[14]
Аргон (300 К, 1 атм)	22	^[13]
Азот (300 К, 1 атм)	22	^[13]
Воздух (300 К)	19	^[14]
Сталь AISI 1010 (0,1% углерода)	18,8	^[18]
Оксид алюминия (поликристаллический)	12.0
Сталь , 1% углерода	11,72
Si ₃ N ₄ с УНТ 26 ° C	9,142	^[19]
Si ₃ N ₄ без УНТ 26 ° C	8,605	^[19]
Сталь, нержавеющая 304A при 27 ° C	4.2	^[14]
Пиролитический графит, нормальный к слоям	3,6
Сталь, нержавеющая 310 при 25 ° C	3,352	^[20]
Инконель 600 при 25 ° C	3,428	^[21]
Кварцевый	1.4	^[14]
Песчаник	1,15
Лед при 0 ° C	1.02
Диоксид кремния (поликристаллический)	0,83	^[14]
Кирпич обыкновенный	0,52
Стеклянное окно	0,34
Кирпич, саман	0,27
ПК (поликарбонат) при 25 ° C	0,144	^[22]
Вода при 25 ° C	0,143	^[22]
ПТФЭ (политетрафторэтилен) при 25 ° C	0,124	^[23]
PP (полипропилен) при 25 ° C	0,096	^[22]
Нейлон	0,09
Резинка	0,089 - 0,13	^[3]
Дерево (желтая сосна)	0,082
Парафин при 25 ° C	0,081	^[22]
ПВХ (поливинилхлорид)	0,08	^[14]
Масло моторное (насыщенная жидкость, 100 ° C)	0,0738
Алкоголь	0,07	^[14]

См. Также [ править ]

Уравнение тепла
Анализ лазерной вспышки
Термодиффузия
Термическая эффузия
Тепловая постоянная времени

Ссылки [ править ]

^ Лиде, Дэвид Р., изд. (2009). CRC Справочник по химии и физике (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . п. 2-65. ISBN 978-1-4200-9084-0.
^ Гладуэлл, Ричард Б. Хетнарски, М. Реза Эслами; под редакцией GML (2009). Термические напряжения - продвинутая теория и приложения (Online-Ausg. Ed.). Дордрехт: Springer, Нидерланды. п. 170. ISBN 978-1-4020-9247-3.
^ а б Ансуорт, Дж .; Дуарте, Ф.Дж. (1979), "Рассеивание тепла в твердой сфере и теория Фурье", Am. J. Phys. , 47 (11): 891-893, Bibcode : 1979AmJPh..47..981U , DOI : 10.1119 / 1,11601
^ Лайтфут, Р. Байрон Берд, Уоррен Э. Стюарт, Эдвин Н. (1960). Явления переноса . John Wiley and Sons, Inc. Ур. 8.1-7. ISBN 978-0-471-07392-5.
^ Карслав, HS ; Jaeger, JC (1959), Проводимость тепла в твердых телах (2-е изд.), Oxford University Press, ISBN 978-0-19-853368-9
^ Venkanna, BK (2010). Основы тепломассообмена . Нью-Дели: PHI Learning. п. 38. ISBN 978-81-203-4031-2. Проверено 1 декабря 2011 года .
^ "NETZSCH-Gerätebau, Германия" . Архивировано из оригинала на 2012-03-11 . Проверено 12 марта 2012 .
^ WJ Паркер; Р. Дж. Дженкинс; С. П. Батлер; Г. Л. Эбботт (1961). «Метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679. Bibcode : 1961JAP .... 32.1679P . DOI : 10.1063 / 1.1728417 .
^ Дж. Блюмм; Дж. Опферманн (2002). «Усовершенствование математического моделирования импульсных измерений». Высокие температуры - высокие давления . 34 (5): 515. DOI : 10,1068 / htjr061 .
^ Thermitus, М.-А. (Октябрь 2010 г.). «Новая коррекция размера пучка для измерения температуропроводности с помощью импульсного метода» . In Gaal, Daniela S .; Гаал, Питер С. (ред.). Теплопроводность 30 / Тепловое расширение 18 . 30-я Международная конференция по теплопроводности / 18-й Международный симпозиум по тепловому расширению . Ланкастер, Пенсильвания: Публикации DEStech. п. 217. ISBN. 978-1-60595-015-0. Проверено 1 декабря 2011 года .
^ Браун; Марко (1958). Введение в теплопередачу (3-е изд.). Макгроу-Хилл. и Эккерт; Дрейк (1959). Тепломассообмен . Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-89116-553-8.цитируется по Holman, JP (2002). Теплопередача (9-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-029639-8.
^ а б В. Казаленьо; П. Вавассори; М. Валле; М. Феррарис; М. Сальво; Пинцук Г. (2010). «Измерение тепловых свойств керамического / металлического соединения методом лазерной вспышки». Журнал ядерных материалов . 407 (2): 83. Bibcode : 2010JNuM..407 ... 83C . DOI : 10.1016 / j.jnucmat.2010.09.032 .
^ a b c d Лиде, Дэвид Р., изд. (1992). Справочник CDC по химии и физике (71-е изд.). Бостон: Издательская компания по химическому каучуку.цитируется у Baierlein, Ralph (1999). Теплофизика . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 372 . ISBN 978-0-521-59082-2. Проверено 1 декабря 2011 года .
^ a b c d e f g h i j k l Джим Уилсон (август 2007 г.). «Данные материалов» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
^ П. Хофер; Э. Кашниц (2011). «Температуропроводность алюминиевого сплава Al-10Si-Mn-Mg (Силафон 36) в твердом и жидком состояниях» . Высокие температуры - высокие давления . 40 (3-4): 311.
^ А. Линдеманн; Дж. Блюм (2009). Измерение теплофизических свойств чистого молибдена . 17- й семинар Plansee . 3 .
^ Э. Кашниц; М. Кюблбек (2008). «Температуропроводность алюминиевого сплава Al-5Mg-2Si-Mn (Магсималь-59) в твердом и жидком состояниях» . Высокие температуры - высокие давления . 37 (3): 221.
^ Линхард, Джон Х. Линхард, Джон Х. (2019). Учебник по теплопередаче (5-е изд.). Дуврский паб. п. 715.
^ а б О. Кошор; А. Линдеманн; Ф. Давин; К. Балажи (2009). «Наблюдение теплофизических и трибологических свойств Si ₃ N _4, армированных УНТ ». Ключевые инженерные материалы . 409 : 354. DOI : 10,4028 / www.scientific.net / KEM.409.354 . S2CID 136957396 .
^ Дж. Блюмм; А. Линдеманн; Б. Нидриг; Р. Кэмпбелл (2007). «Измерение выбранных теплофизических свойств эталонного материала, сертифицированного NPL, нержавеющая сталь 310». Международный журнал теплофизики . 28 (2): 674. Bibcode : 2007IJT .... 28..674B . DOI : 10.1007 / s10765-007-0177-Z . S2CID 120628607 .
^ Дж. Блюмм; А. Линдеманн; Б. Нидриг (2003–2007). «Измерение теплофизических свойств эталона теплопроводности NPL Inconel 600» . Высокие температуры - высокие давления . 35/36 (6): 621. DOI : 10,1068 / htjr145 .
^ a b c d Дж. Блюмм; А. Линдеманн (2003–2007). «Характеристика теплофизических свойств расплавленных полимеров и жидкостей с использованием метода мгновенного испарения». Высокие температуры - высокие давления . 35/36 (6): 627. DOI : 10,1068 / htjr144 .
^ Дж. Блюмм; А. Линдеманн; М. Мейер; К. Штрассер (2011). «Характеристика ПТФЭ с использованием усовершенствованной техники термического анализа». Международный журнал теплофизики . 40 (3–4): 311. Bibcode : 2010IJT .... 31.1919B . DOI : 10.1007 / s10765-008-0512-Z . S2CID 122020437 .

[1] Лиде, Дэвид Р., изд. (2009). CRC Справочник по химии и физике (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . п. 2-65. ISBN 978-1-4200-9084-0.

[2] Гладуэлл, Ричард Б. Хетнарски, М. Реза Эслами; под редакцией GML (2009). Термические напряжения - продвинутая теория и приложения (Online-Ausg. Ed.). Дордрехт: Springer, Нидерланды. п. 170. ISBN 978-1-4020-9247-3.

[AJP-3] а б Ансуорт, Дж .; Дуарте, Ф.Дж. (1979), "Рассеивание тепла в твердой сфере и теория Фурье", Am. J. Phys. , 47 (11): 891-893, Bibcode : 1979AmJPh..47..981U , DOI : 10.1119 / 1,11601

[4] Лайтфут, Р. Байрон Берд, Уоррен Э. Стюарт, Эдвин Н. (1960). Явления переноса . John Wiley and Sons, Inc. Ур. 8.1-7. ISBN 978-0-471-07392-5.

[5] Карслав, HS ; Jaeger, JC (1959), Проводимость тепла в твердых телах (2-е изд.), Oxford University Press, ISBN 978-0-19-853368-9

[6] Venkanna, BK (2010). Основы тепломассообмена . Нью-Дели: PHI Learning. п. 38. ISBN 978-81-203-4031-2. Проверено 1 декабря 2011 года .

[7] "NETZSCH-Gerätebau, Германия" . Архивировано из оригинала на 2012-03-11 . Проверено 12 марта 2012 .

[Parker-8] WJ Паркер; Р. Дж. Дженкинс; С. П. Батлер; Г. Л. Эбботт (1961). «Метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679. Bibcode : 1961JAP .... 32.1679P . DOI : 10.1063 / 1.1728417 .

[9] Дж. Блюмм; Дж. Опферманн (2002). «Усовершенствование математического моделирования импульсных измерений». Высокие температуры - высокие давления . 34 (5): 515. DOI : 10,1068 / htjr061 .

[10] Thermitus, М.-А. (Октябрь 2010 г.). «Новая коррекция размера пучка для измерения температуропроводности с помощью импульсного метода» . In Gaal, Daniela S .; Гаал, Питер С. (ред.). Теплопроводность 30 / Тепловое расширение 18 . 30-я Международная конференция по теплопроводности / 18-й Международный симпозиум по тепловому расширению . Ланкастер, Пенсильвания: Публикации DEStech. п. 217. ISBN. 978-1-60595-015-0. Проверено 1 декабря 2011 года .

[11] Браун; Марко (1958). Введение в теплопередачу (3-е изд.). Макгроу-Хилл. и Эккерт; Дрейк (1959). Тепломассообмен . Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-89116-553-8.цитируется по Holman, JP (2002). Теплопередача (9-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-029639-8.

[Casalegno2010-12] а б В. Казаленьо; П. Вавассори; М. Валле; М. Феррарис; М. Сальво; Пинцук Г. (2010). «Измерение тепловых свойств керамического / металлического соединения методом лазерной вспышки». Журнал ядерных материалов . 407 (2): 83. Bibcode : 2010JNuM..407 ... 83C . DOI : 10.1016 / j.jnucmat.2010.09.032 .

[baierlein-13] Лиде, Дэвид Р., изд. (1992). Справочник CDC по химии и физике (71-е изд.). Бостон: Издательская компания по химическому каучуку.цитируется у Baierlein, Ralph (1999). Теплофизика . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 372 . ISBN 978-0-521-59082-2. Проверено 1 декабря 2011 года .

[eleccool-14] ^ a b c d e f g h i j k l Джим Уилсон (август 2007 г.). «Данные материалов» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )

[15] П. Хофер; Э. Кашниц (2011). «Температуропроводность алюминиевого сплава Al-10Si-Mn-Mg (Силафон 36) в твердом и жидком состояниях» . Высокие температуры - высокие давления . 40 (3-4): 311.

[16] А. Линдеманн; Дж. Блюм (2009). Измерение теплофизических свойств чистого молибдена . 17- й семинар Plansee . 3 .

[17] Э. Кашниц; М. Кюблбек (2008). «Температуропроводность алюминиевого сплава Al-5Mg-2Si-Mn (Магсималь-59) в твердом и жидком состояниях» . Высокие температуры - высокие давления . 37 (3): 221.

[18] Линхард, Джон Х. Линхард, Джон Х. (2019). Учебник по теплопередаче (5-е изд.). Дуврский паб. п. 715.

[Koszor2009-19] а б О. Кошор; А. Линдеманн; Ф. Давин; К. Балажи (2009). «Наблюдение теплофизических и трибологических свойств Si ₃ N _4, армированных УНТ ». Ключевые инженерные материалы . 409 : 354. DOI : 10,4028 / www.scientific.net / KEM.409.354 . S2CID 136957396 .

[20] Дж. Блюмм; А. Линдеманн; Б. Нидриг; Р. Кэмпбелл (2007). «Измерение выбранных теплофизических свойств эталонного материала, сертифицированного NPL, нержавеющая сталь 310». Международный журнал теплофизики . 28 (2): 674. Bibcode : 2007IJT .... 28..674B . DOI : 10.1007 / s10765-007-0177-Z . S2CID 120628607 .

[21] Дж. Блюмм; А. Линдеманн; Б. Нидриг (2003–2007). «Измерение теплофизических свойств эталона теплопроводности NPL Inconel 600» . Высокие температуры - высокие давления . 35/36 (6): 621. DOI : 10,1068 / htjr145 .

[HTHP3536pp627-22] Дж. Блюмм; А. Линдеманн (2003–2007). «Характеристика теплофизических свойств расплавленных полимеров и жидкостей с использованием метода мгновенного испарения». Высокие температуры - высокие давления . 35/36 (6): 627. DOI : 10,1068 / htjr144 .

[23] Дж. Блюмм; А. Линдеманн; М. Мейер; К. Штрассер (2011). «Характеристика ПТФЭ с использованием усовершенствованной техники термического анализа». Международный журнал теплофизики . 40 (3–4): 311. Bibcode : 2010IJT .... 31.1919B . DOI : 10.1007 / s10765-008-0512-Z . S2CID 122020437 .

[1]