Температуропроводность - Thermal diffusivity

В теплопередача анализ, температуропроводность это теплопроводность деленное на плотность и удельная теплоемкость при постоянном давлении.^[1] Он измеряет скорость передачи тепла материала от горячего конца к холодному. Он имеет Производная единица СИ из м² / с. Температуропроводность обычно обозначают α но а,час,κ,^[2] K,^[3] и D также используются. Формула:

${\displaystyle \alpha ={\frac {k}{\rho c_{p}}}}$^[4]

куда

• ${\displaystyle k}$ является теплопроводность (Вт / (м · К))
• ${\displaystyle c_{p}}$ является удельная теплоемкость (Дж / (кг · К))
• ${\displaystyle \rho }$ является плотность (кг / м³)

Вместе, ${\displaystyle \rho c_{p}\,}$ можно считать объемная теплоемкость (Дж / (м³ · К)).

Как видно из уравнение теплопроводности,^[5]

${\displaystyle {\frac {\partial T}{\partial t}}=\alpha \nabla ^{2}T}$,

один из способов увидеть коэффициент температуропроводности - это отношение производная по времени из температура к его кривизна, количественно определяя скорость, с которой «сглаживается» температурная вогнутость. В некотором смысле температуропроводность - это мера тепловая инерция.^[6] В веществе с высоким коэффициентом температуропроводности тепло быстро движется через него, потому что вещество быстро проводит тепло относительно своей объемной теплоемкости или «тепловой массы».

Температуропроводность часто измеряют с помощью метод вспышки.^[7][8] Он включает нагрев полосы или цилиндрического образца коротким импульсом энергии на одном конце и анализ изменения температуры (уменьшение амплитуды и фазового сдвига импульса) на небольшом расстоянии.^[9][10]

Температуропроводность выбранных материалов и веществ^[11]

Материал	Температуропроводность (мм² / с)	Ссылка
Пиролитический графит, параллельно слоям	1220
Углеродно-углеродный композит при 25 ° C	216.5	[12]
Гелий (300 К, 1 атм)	190	[13]
Серебро чистое (99,9%)	165.63
Водород (300 К, 1 атм)	160	[13]
Золото	127	[14]
Медь при 25 ° C	111	[12]
Алюминий	97	[14]
Кремний	88	[14]
Al-10Si-Mn-Mg (Silafont 36) при 20 ° C	74.2	[15]
Алюминиевый сплав 6061-T6	64	[14]
Молибден (99,95%) при 25 ° C	54.3	[16]
Al-5Mg-2Si-Mn (Magsimal-59) при 20 ° C	44.0	[17]
Банка	40	[14]
Водяной пар (1 атм, 400 К)	23.38
Утюг	23	[14]
Аргон (300 К, 1 атм)	22	[13]
Азот (300 К, 1 атм)	22	[13]
Воздух (300 К)	19	[14]
Стали, AISI 1010 (0,1% углерода)	18.8	[18]
Оксид алюминия (поликристаллический)	12.0
Стали, 1% углерода	11.72
Si3 N4 с CNT 26 ° С	9.142	[19]
Si3 N4 без CNT 26 ° С	8.605	[19]
Сталь нержавеющая 304A при 27 ° C	4.2	[14]
Пиролитический графит, нормальный к слоям	3.6
Сталь, нержавеющая 310 при 25 ° C	3.352	[20]
Инконель 600 при 25 ° C	3.428	[21]
Кварцевый	1.4	[14]
Песчаник	1.15
Лед при 0 ° C	1.02
Диоксид кремния (поликристаллический)	0.83	[14]
Кирпич обыкновенный	0.52
Стеклянное окно	0.34
Кирпич, саман	0.27
ПК (Поликарбонат) при 25 ° C	0.144	[22]
Вода при 25 ° C	0.143	[22]
PTFE (Политетрафторэтилен) при 25 ° C	0.124	[23]
PP (Полипропилен) при 25 ° C	0.096	[22]
Нейлон	0.09
Резинка	0.089 - 0.13	[3]
Дерево (желтая сосна)	0.082
Парафин при 25 ° C	0.081	[22]
ПВХ (Поливинил хлорид)	0.08	[14]
Масло моторное (насыщенная жидкость, 100 ° C)	0.0738
Алкоголь	0.07	[14]

Смотрите также

• Уравнение тепла
• Анализ лазерной вспышки
• Термодиффузия
• Термическая эффузия
• Тепловая постоянная времени

Рекомендации

1. Лиде, Дэвид Р., изд. (2009). CRC Справочник по химии и физике (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 2-65. ISBN  978-1-4200-9084-0.
2. Гладуэлл, Ричард Б. Хетнарски, М. Реза Эслами; под редакцией G.M.L. (2009). Термические напряжения - продвинутая теория и приложения (Online-Ausg. Ed.). Дордрехт: Springer, Нидерланды. п. 170. ISBN  978-1-4020-9247-3.
3. Unsworth, J .; Дуарте, Ф. Дж. (1979), "Рассеивание тепла в твердой сфере и теория Фурье", Являюсь. J. Phys., 47 (11): 891–893, Bibcode:1979AmJPh..47..981U, Дои:10.1119/1.11601
4. Лайтфут, Р. Байрон Берд, Уоррен Э. Стюарт, Эдвин Н. (1960). Транспортные явления. John Wiley and Sons, Inc. Ур. 8.1-7. ISBN  978-0-471-07392-5.
5. Карслав, Х.С.; Jaeger, J.C. (1959), Проводимость тепла в твердых телах (2-е изд.), Oxford University Press, ISBN  978-0-19-853368-9
6. Венканна, Б. (2010). Основы тепломассообмена. Нью-Дели: PHI Learning. п. 38. ISBN  978-81-203-4031-2. Получено 1 декабря 2011.
7. "NETZSCH-Gerätebau, Германия". Архивировано из оригинал на 2012-03-11. Получено 2012-03-12.
8. У. Дж. Паркер; Р.Дж. Дженкинс; C.P. Дворецкий; Г. Л. Эбботт (1961). «Метод определения теплопроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики. 32 (9): 1679. Bibcode:1961JAP .... 32.1679P. Дои:10.1063/1.1728417.
9. J. Blumm; Дж. Опферманн (2002). «Усовершенствование математического моделирования импульсных измерений». Высокие температуры - высокое давление. 34 (5): 515. Дои:10,1068 / htjr061.
10. Термитус, М.-А. (Октябрь 2010 г.). "Новая поправка на размер пучка для измерения температуропроводности методом вспышки". In Gaal, Daniela S .; Гаал, Питер С. (ред.). Теплопроводность 30 / Тепловое расширение 18. 30-я Международная конференция по теплопроводности / 18-й Международный симпозиум по тепловому расширению. Ланкастер, Пенсильвания: Публикации DEStech. п. 217. ISBN  978-1-60595-015-0. Получено 1 декабря 2011.
11. Коричневый; Марко (1958). Введение в теплопередачу (3-е изд.). Макгроу-Хилл. и Эккерт; Дрейк (1959). Тепломассообмен. Макгроу-Хилл. ISBN  978-0-89116-553-8. цитируется в Холман, Дж. П. (2002). Теплопередача (9-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN  978-0-07-029639-8.
12. В. Казаленьо; П. Вавассори; М. Валле; М. Феррарис; М. Сальво; Пинцук Г. (2010). «Измерение тепловых свойств керамического / металлического соединения методом лазерной вспышки». Журнал ядерных материалов. 407 (2): 83. Bibcode:2010JNuM..407 ... 83C. Дои:10.1016 / j.jnucmat.2010.09.032.
13. Лиде, Дэвид Р., изд. (1992). Справочник CDC по химии и физике (71-е изд.). Бостон: Издательская компания по производству каучука. цитируется в Байерлейн, Ральф (1999). Теплофизика. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п.372. ISBN  978-0-521-59082-2. Получено 1 декабря 2011.
14. Джим Уилсон (август 2007 г.). «Данные о материалах».
15. П. Хофер; Э. Кашниц (2011). «Температуропроводность алюминиевого сплава Al-10Si-Mn-Mg (Силафон 36) в твердом и жидком состояниях». Высокие температуры - высокое давление. 40 (3–4): 311.
16. А. Линдеманн; Дж. Блюм (2009). Измерение теплофизических свойств чистого молибдена.. 17-е Plansee Семинар. 3.
17. Э. Кашниц; М. Кюблбек (2008). «Температуропроводность алюминиевого сплава Al-5Mg-2Si-Mn (Магсимал-59) в твердом и жидком состояниях». Высокие температуры - высокое давление. 37 (3): 221.
18. Линхард, Джон Х. Линхард, Джон Х. (2019). Учебник по теплопередаче (5-е изд.). Дуврский паб. п. 715.
19. О. Кошор; А. Линдеманн; Ф. Давин; К. Балажи (2009). «Наблюдение теплофизических и трибологических свойств Si, армированного УНТ.₃ N₄". Ключевые инженерные материалы. 409: 354. Дои:10.4028 / www.scientific.net / KEM.409.354.
20. J. Blumm; А. Линдеманн; Б. Нидриг; Р. Кэмпбелл (2007). «Измерение выбранных теплофизических свойств эталонного материала, сертифицированного NPL, нержавеющей стали 310». Международный журнал теплофизики. 28 (2): 674. Bibcode:2007IJT .... 28..674B. Дои:10.1007 / s10765-007-0177-z.
21. J. Blumm; А. Линдеманн; Б. Нидриг (2003–2007). «Измерение теплофизических свойств эталона теплопроводности NPL Inconel 600». Высокие температуры - высокое давление. 35/36 (6): 621. Дои:10,1068 / htjr145.
22. J. Blumm; А. Линдеманн (2003–2007). «Характеристика теплофизических свойств расплавов полимеров и жидкостей с использованием метода мгновенного испарения». Высокие температуры - высокое давление. 35/36 (6): 627. Дои:10,1068 / htjr144.
23. J. Blumm; А. Линдеманн; М. Мейер; К. Штрассер (2011). «Характеристика ПТФЭ с использованием расширенной техники термического анализа». Международный журнал теплофизики. 40 (3–4): 311. Bibcode:2010IJT .... 31.1919B. Дои:10.1007 / s10765-008-0512-z.