nyheter : Process Engineer ‘ s Tools flyttar till en ny adress, www.MyEngineeringTools.com, klicka här för att upptäcka webbplatsen

Definition av värmeledning

Vad är värmeledning ? Vad används värmeledning för ?

ett material som utsätts för en temperaturskillnad kommer att leda värme, dvs energi, från hög temperatur till låg temperaturområde. Att förstå ledning genom ett material och att kunna beräkna värmeflödet genom en vägg eller ett rör är till exempel nyckeln för att utföra värmebalanser och kunna utföra följande designberäkningar :

• byggnadsdesign: beräkning av värmeflöde genom väggar, beräkning av den nödvändiga isoleringen för att bygga energieffektivitet / energibesparingar så att värmeförstärkningen eller värmeförlusten optimeras, design av speciellt varmt / samtalsrum
• Värmeväxlardesign : beräkning av värmeflöde genom rör för att Storlek rör skal värmeväxlare, Plattvärmeväxlare… för processtjänst

kan värmeflödet beräknas för både kyl-och värmeapplikationer.

varje material kännetecknas av en förmåga att leda värme. Det översätts i en värmeledningskoefficient som vanligen noteras i enlighet med den . Man måste vara försiktig eftersom det kan variera mycket från ett material till ett annat och kan också variera med temperaturen. Vid utförande av värme är en prioritet, som i utformningen av värmeväxlare, måste exporten vara hög, medan när isolering är en prioritet, som att utforma en byggnad eller isolerande rör mellan processenheter, måste exporten vara låg. Det är också möjligt att associera olika material, särskilt i isoleringstillämpningar, för att nå ett mål för att optimera kostnaden och bredden på materialskikten.

Figur 1 : Värmeflöde genom en plan vägg av ett material av konduktivitet dB

värmeledning genom en vägg

hur man beräknar värmeledningen genom en vägg ?

ledning genom en vägg kan uttryckas enkelt. Ledningen blir högre om materialets värmeledningsförmåga är högre och dess tjocklek är låg. Tvärtom om isolering letas efter kommer ledningen att vara lägre om materialets värmeledningsförmåga är låg och väggtjockleken är stor.

den värme som överförs genom ledning genom väggen kan uttryckas på följande sätt :

Q = U. A. O. C.

med :

Q = värme överförd i W
U = Total värmeöverföringskoefficient i W/m2.°c
A = värmeöverföring yta i m2
ΔT = temperaturskillnad på varje yta av väggen i °c

värmeflödet, som är överfört värme, uttryckt som en funktion av värmeväxling område, kan beräknas på följande sätt :

Φ = Q/A = U. ΔT

Med :

Φ = värmeflöde i W/m2
Q = värme som överförs i W
U = total värmegenomgångskoefficient i W/m2.C
a = värmeöverföringsarea i m2
OX = temperaturskillnad på varje väggyta i Ox c

när det gäller en enkel vägg, monomaterial, kan den totala värmeöverföringen uttryckas med :

U = 1/R = 1/(e/ox)

med :

U = Total värmeöverföringskoefficient i W/m2.C
r = värmeöverföringsmotstånd i m2.C/W
e = väggtjocklek I m
cu = material värmeledningsförmåga i W / m. cu c

för en enda monomaterialvägg kan uttrycken sedan sammanfattas som :

https://Q/A = (Tskin1-Tskin2)/R = (Tskin1-Tskin2) / (e / kg)

med:

Tskin1 = temperatur på ytan av väggen 1 i C i C
Tskin2 = temperatur på ytan av väggen 2 i C i C

Exempel av värmeledning genom en vägg: på sommaren vill ägaren till ett hus som bara är tillverkat av tegelväggar veta uppvärmningen som sänder genom husets vägg, så att han kan bestämma om han behöver isolera för energibesparingar. Tegelstenar har en ledningsförmåga på 0,8 W/m / K och är 15 cm breda. Väggen är 6 m lång per 3 m hög. Han mäter 35 grader på utsidan och 22 grader på ytan av väggen inuti.

kg/A = (Tskin1-Tskin2) / r = (Tskin1-Tskin2) / (e / kg) = (35-22)/(0.15/0.8) = 69.3 W / m2.C

q = c * a = 69.3*6*3 = 1248 W = 1,2 kW

värmeledning genom en kompositvägg

hur isolerar man en vägg med ett lager av material med låg värmeledningsförmåga ?

i många fall, särskilt när isolering söks, är väggen inte gjord av ett enda material utan av flera lager av material med olika egenskaper. Det är en kompositvägg. Det är då vanligt att ha ett material som ger väggens strukturella behov och ett material som ger en isolering.

på grund av den enkla geometrin hos planparallellväggar bevaras de uttryck som utvecklats för den enkla väggen, endast kompositväggens globala motstånd måste omräknas för att ta hänsyn till de enskilda lagrens motstånd. I fallet med en sammansatt väggar, dessa motstånd är additiva.

med tanke på en vägg gjord av n lager av tjocklek ei och konduktivitet Aci, den totala resistansen hos den sammansatta väggen kommer att vara :