1.2.4 Определение теплопроводности материалов

Теплопроводностью называют свойство материала передавать теплоту одной поверхности другой. Мерой теплопроводности является коэффициент теплопроводности λ, представляющий собой количество тепла (Дж), проходящее через стенку толщиной 1 м, на площади в 1 м² за 1 час при разности температур на противоположных поверхностях в 1 °C.

В международной системе единиц измерения коэффициент теплопроводности имеет размерность Вт/м·°C. Значения коэффициента теплопроводности (Вт/м·град) для некоторых материалов приведены в таблице 1.2.

Коэффициенты теплопроводности различных материалов Таблица 1.2

Материал	λ, Вт/м°C	Материал	λ, Вт/м°C
Сталь Гранит Тяжелый бетон Кирпич керамический обыкновенный Газостекло	58 2,9 – 3,3 1,28 – 1,55 0,8 – 0,9 0,06 – 0,0	Воздух Вода Бетон легкий Бетон теплоизоляционный Пенополистирол	0,023 0,59 0,35 – 0,8 0,08 – 0,3 0,035 – 0,03

Основным фактором, определяющим теплопроводность строительных материалов, является их пористость, что ясно видно из сопоставления величин коэффициентов теплопроводности воздуха (0,023) и плотного камня (2,9). Кроме того, теплопроводность материала зависит от температуры: при повышении температуры теплопроводность λ_t увеличивается (для температур до 100 °C) при температуре материала t с достаточной точностью можно вычислить по формуле

, (1.14)

где λ₀ – теплопроводность при 0°C;

β – температурный коэффициент, β = 0,0025.

При более высокой температуре зависимость (1.14) теряет линейный характер.

При эксплуатации материала во влажных условиях воздух в порах может быть частично замещен водой, и теплопроводность материала резко возрастает, так как теплопроводность воды в 25 раз выше воздуха. При замерзании воды в порах материала его теплопроводность повышается еще в большей степени.

Теплопроводность материалов можно приближенно определить по величине его средней плотности с графика, изображенного на рисунке 1.8.

ρ₀, кг/м³

Рисунок 1.8 – Зависимость теплопроводности материалов от плотности:

1 – неорганические материалы сухие; 2 – неорганические материалы, насыщенные водой; 3 – органические материалы

Кроме того, зная значение плотности материала (ρ₀), можно подсчитать его коэффициент теплопроводности по эмпирической формуле В.П. Некрасова:

, Вт/м°C, (1.15)

где ρ₀ – средняя плотность материала, г/см³.

При расчете ограждающих конструкций пользуются такой важной характеристикой, как термическое сопротивление R, м²°C/Вт:

, (1.16)

где δ – толщина, м;

λ – теплопроводность данного материала, Вт/м°C.

По результатам всех определений составляются акт испытания материала и заключение по нижеприведенной форме (таблица 1.3).

Акт испытания Таблица 1.3.

Наименование материала________________________________

Показатель	Обозначение	Единица измерения	Результат	Заключение
1. Средняя плотность образца: правильной формы неправильной формы 2. Плотность истинная 3. Истинная пористость 4. Водопоглощение по объему 5. Водопоглощение по массе 6. Водонасыщение под вакуумом 7. Коэффициент морозостойкости 8. Предел прочности сухого материала 9. Предел прочности насыщенного материала 10. Коэффициент размягчения 11. Коэффициент теплопроводности	ρ0 ρ0 ρ ρи П W0 Wm Wн Км Rсж. сух. Rсж. нас. Кр λ	г/см3 г/см3 г/см3 г/см3 % % % % б.р. МПа МПа б.р. Вт/м°C