1318

171

ρпр

Рис. 4.20. Зависимость теплопроводности жидких углеводородов и плотного газа от приведенной плотности

172

173

Сказанное позволяет растворы солей рассматривать как смеси двух жидкостей – воды и концентрированного 100%-ного раствора с известной теплопроводностью λр. Отношение теплопроводности λ раствора солей к теплопроводности воды находят по рис. 4.22 [2, рис. XVII-1] исходя из λр в зависимости от x. Значения λр 100%-ных растворов некоторых солей приведены в табл. 4.6.

где A – массовая концентрация соли;

ρр и ρводы – плотности раствора соли и воды.

Описанный метод непригоден для расчета тогда, когда раствор является смесью, например, разбавленных кислот. В этих случаях коэффициент теплопроводности рассчитывают как для бинарной смеси.

175

4.21. Определение коэффициента теплопроводности бинарных растворов

Коэффициент теплопроводности бинарных растворов можно определить, используя график, приведенный на рис. 4.23 [2, рис. XVII-2].

4.22. Определение коэффициента теплопроводности металлов

Металлам присуща высокая теплопроводность. С ростом температуры теплопроводность большинства чистых металлов уменьшается (кроме Bi и Sb).

Теплопроводность чистых элементов зависит от их положения в периодической системе элементов. Элементы с низкой валентностью

ис выраженными металлическими свойствами обладают повышенной теплопроводностью (например, металлы I и II группы). Лучшие проводники теплоты – элементы, атомы которых имеют во внешней оболочке не более двух электронов, а худшие – имеют пять внешних электронов (мышьяк, сурьма

ивисмут).

Теплопроводность весьма чистых металлов при 300 К приведена в табл. 4.7 [2].

Таблица 4.7

Теплопроводность весьма чистых металлов при 300 К

Коэффициент теплопроводности металлов зависит от количества примесей и от вида обработки. Закалка и обработка металлов холодом уменьшает, а нагревание увеличивает теплопроводность металла.

Теплопроводность металлов с температурой уменьшается незначительно, и это изменение выражается линейной зависимостью:

где α – коэффициент температуропроводности.

При переходе из твердого состояния в жидкое или парообразное значение λ уменьшается скачкообразно. Изменения λ происходят также в точках полиморфных превращений металлов или при изменении их структуры (закалка, фазовые превращения и др.). Зависимости теплопроводности некоторых металлов от температуры приведены на рис. 4.24 [2, рис. XVIII-1]

и рис. 4.25 [2, рис. XVIII-2].

Значительное понижение λ наблюдается при добавлении к железу углерода до 1,2 % (рис. 4.26 [2, рис. XVIII-3]). Стали с примесями только углерода, имеют теплопроводность выше сталей, содержащих (кроме углерода) другие примеси; малоуглеродистые стали с малыми примесями – наиболее теплопроводные рис. 4.27 [2, рис. XVIII-43].

4.23. Примеры задач по определению теплопроводности

Пример 4.1. Вычислить теплопроводность метана при 24 МПа и 308 К.

Решение.

1.По рис. 4.5 определим теплопроводность метана при температуре 308 К

идавлении 0,1 МПа:

179

Рис. 4.25. Зависимость теплопроводности чистых металлов от температуры