теряется, так как г получается из R умножением на Л, а не де­лением.

В общем случае выражение для плотности теплового потока записывается в виде

q = hAT, (3.7)

где h — коэффициент теплопередачи или теплоотдачи, Вт/(м²-К). Сравнивая с (3.4), получаем

h — \/r. (3.8)

Далее в тексте различные механизмы теплопереноса обозна­чаются различными нижними индексами у параметров /?, г или А, а именно: индекс п — для теплопроводности, v — для конвекции, г —для излучения (радиации), т — для теплопереноса, обуслов­ленного движением жидкости непосредственно.

3. Теплопроводность

Теплопроводность — это теплоперенос, обусловленный тепло­вым движением (поступательным или колебательным) атомов, молекул или электронов вещества, т. е. микроскопическими, а не макроскопическими перемещениями. В непрозрачных твердых те­лах это единственный механизм теплопереноса, в прозрачных средах теплоперенос осуществляется также излучением (излу- чательный или радиационный теплоперенос). Теплопроводность существует и в жидкостях и газах, но обычно в этих средах опре­деляющим является конвективный перенос тепла, обусловлен­ный макроскопическими перемещениями малых объемов среды.

Количество тепла Р, переносимого в результате теплопровод­ности через пластину толщиной Ах и площадью А при разности температур ее поверхности А 7\ равно

р= — ХААТ/Ах. (3.9)

Здесь А, — коэффициент теплопроводности, Вт/ (м • К), знак ми­нус означает, что тепло переносится в направлении убывания температуры по толщине пластины. Сравнивая (3.9) с (3.2), получаем выражения для термического сопротивления при теп- лопроводностном механизме переноса тепла

R_n = Ах/Ы (ЗЛО)

и удельного термического сопротивления

r_n = R_nA=Ax/k. (3.11)

Теплопроводность твердых тел практически не зависит от тем­пературы в широком диапазоне ее изменения, поэтому термиче­ское сопротивление R_n непрозрачных твердых тел можно считать постоянным. В жидкости, газе и паре ситуация совершенно дру­

45

гая. Их термическое сопротивление существенно изменяется с температурой вследствие конвективных процессов.

Термическая проводимость среды определяется выражением V=l/r.

Пример. 3.1. Значения теплопроводностного термического сопротивления не­которых материалов равны:

1. 1 м² 5-миллиметрового оконного стекла

^Ra== (1 Вт-м-'-К”¹) (1 м²) ⁼⁼⁰’^{005 К}/^Вт;

2. 5 м² такого же стекла

#„=0,001 К/Вт;

3. 1 м² глухой кирпичной стены толщиной 220 мм

*„= ?20_мм

(1 Вт-м-'-К^-1) (1 м²)

U=45 Вт/(м²-К);

4. 1 м² спрессованной стекловаты толщиной 80 мм (для утепления чердачных перекрытий)

йя= ⁸°,^ММ , _г =2К/Вт,

(0,04 Вт-м -К ) (1 м²)

U=5 Вт/(м²-К).

Полезно отметить следующее.

1. Теплопроводностная проводимость оконного стекла гораздо меньше суммарной термической проводимости окна вследствие конвективного движения воздуха около него (см. задачу 3.7).

2. Так как термическая проводимость металлов высока [А,« «100 Вт/(м-К)], его кондуктивным термическим сопротивлени­ем в многослойных материалах, включающих неметаллические компоненты, можно пренебречь.

3. Спрессованное стекловолокно обладает гораздо большим термическим сопротивлением, чем листовое стекло, из-за наличия в стекловолокне большого количества микропор, заполненных неподвижным воздухом. Неподвижный воздух является очень хорошим теплоизолятором [А, «0,03 Вт/(м*К)] и содержится во всех естественных и искусственных теплоизоляционных материа­лах. Термическое сопротивление таких материалов резко падает, если они намокают или если микропоры в них слишком велики (в последнем случае резко возрастает конвективный теплообмен внутри пор).

4. Понижение теплопроводностного сопротивления мокрых или сырых материалов объясняется двумя причинами: а) жид­кость, обладающая большей теплопроводностью, проникает в микропоры, вытесняя из них воздух. Такой механизм характерен

46