NYHETER : Prosessingeniørens Verktøy flytter til en ny adresse, www.MyEngineeringTools.com, klikk her for å oppdage nettstedet

Definisjon av varmeledning

Hva er varmeledning ? Hva brukes varmeledning til ?

et materiale som sendes til en temperaturforskjell, vil lede varme, dvs.energi, fra høy temperatur til lavtemperaturområde. Forståelse av ledning gjennom et materiale og å kunne beregne varmestrømmen gjennom en vegg eller et rør er for eksempel nøkkelen for å utføre varmebalanser og kunne utføre følgende designberegninger :

• Bygningsdesign: beregning av varmestrøm gjennom vegger, beregning av nødvendig isolasjon for å bygge energieffektivitet / energibesparelser slik at varmeforsterkningen eller varmetapet er optimalisert, utforming av spesielt varmt / ringrom
• varmevekslerdesign : beregning av varmefluks gjennom rør for å størrelse rør skall varmevekslere, platevarmeveksler… for prosesstjeneste

kan varmestrømmen beregnes for både kjøling og oppvarming.

hvert materiale er preget av en evne til å lede varme. Det er oversatt i en termisk konduktivitetskoeffisient som vanligvis er notert λ . Man må være forsiktig da λ kan variere mye fra ett materiale til et annet og kan også variere med temperaturen. Når varmeleding er en prioritet, som ved utforming av varmeveksler, må λ være høy, mens isolering er en prioritet, som å designe en bygning eller isolerende rør i mellom prosessenheter, må λ være lav. Det er også mulig å knytte forskjellige materialer, spesielt i isolasjonsapplikasjoner, for å nå et mål som er målrettet, samtidig som kostnadene og bredden på materiallagene optimaliseres.

Figur 1 : Varmestrøm gjennom en planvegg av et konduktivitetsmateriale

varmeledning gjennom en vegg

hvordan beregne varmeledning gjennom en vegg ?

Ledning gjennom en vegg kan uttrykkes enkelt. Ledningen vil være høyere hvis materialets termiske ledningsevne er høyere og tykkelsen er lav. Tvert imot hvis isolasjon er søkt, vil ledningen bli lavere hvis materialets termiske ledningsevne er lav og veggtykkelsen er stor.

varmen som overføres ved ledning gjennom veggen, kan uttrykkes på følgende måte :

Q = U. A. Δ

Med :

Q = varme overført I W
U = samlet varmeoverføringskoeffisient I W / m2.°c
A = varmeoverføring areal i m2
ΔT = temperaturforskjell på hver overflaten av veggen i °c

Den varme flux, som er varmen overføres uttrykt som en funksjon av varme exchange-området, kan beregnes på følgende måte :

Φ = Q/A = U. ΔT

Med :

Φ = varme flux i W/m2
Q = varmen overføres i W
U = total varmeoverføring koeffisient i W/m2.°c
a = varmeoverføringsområde i m2
Δ = temperaturforskjell på hver overflate av veggen i °c

i tilfelle av en enkel vegg, monomateriale, kan den totale varmeoverføringen uttrykkes med :

U = 1/R = 1/(e/λ)

Med :

U = samlet varmeoverføringskoeffisient i w/m2.°c
R = varmeoverføringsmotstand i m2.°c / W
e = veggtykkelse i m
λ = materiell termisk ledningsevne I W / m.°c

for en enkelt monomaterial vegg kan uttrykkene oppsummeres som :

Φ = Q/A = (Tskin1-Tskin2)/R = (Tskin1-Tskin2)/(e/λ)

Med :

Tskin1 = temperatur på veggenes overflate 1 i °c
Tskin2 = temperatur på veggenes overflate 2 i °c

Eksempel av varmeledning gjennom en vegg : i sommer, eieren Av Et Hus Laget Kun Av Murvegger Ønsker Å Vite Oppvarming Overføring Gjennom Veggen Av Huset Hans, Slik At Han Kan Avgjøre Om Han Trenger å isolere for energisparing. Murstein har en konduktivitet på 0,8 W / m / K og er 15 cm brede. Veggen er 6 m lang per 3 m høy. Han måler 35 grader på utsiden og 22 grader på overflaten av veggen inni.

Φ = Q / A = (Tskin1-Tskin2) / R = (Tskin1-Tskin2)/(e/λ) = (35-22)/(0.15/0.8) = 69.3 W / m2.°c

Q = Φ * A = 69.3*6*3 = 1248 W = 1,2 kW

varmeledning gjennom en sammensatt vegg

hvordan isolere en vegg med et lag av lav varmeledningsevne materiale ?

i mange tilfeller, spesielt når isolasjon er på jakt etter, er veggen ikke laget av et enkelt materiale, men av flere lag med materialer som har forskjellige egenskaper. Det er en sammensatt vegg. Det er da vanlig å ha et materiale som bringer det strukturelle behovet til veggen, og et materiale som gir isolasjon.

på grunn av den enkle geometrien av planparallellvegger, blir uttrykkene utviklet for den enkle veggen bevart, bare den globale motstanden til komposittveggen må omberegnes for å ta hensyn til motstanden til de enkelte lagene. I tilfelle av komposittvegger er disse motstandene additive.

Med Tanke på en vegg laget av n lag med tykkelse ei og konduktivitet λ, vil den totale motstanden til komposittveggen være :