Сама по себе теплопроводность воздуха, как и любых других газов и их смесей, является не постоянной величиной, а находится в зависимости от различных макропараметров. В рамках этой статьи мы рассмотрим зависимость значений теплопроводности воздуха λ от температуры при нормальном, низком и высоком атмосферном давлении.
Обратите внимание: мы отдельно разбирали формулы теплопроводности воздушной прослойки, необходимые для расчета ограждающих конструкций. Тогда мы обсуждали влияние на передачу воздухом тепла не только теплопроводности, но и конвекционной и отражающей способности воздуха.
Сегодня же речь пойдет именно о зависимости теплопроводности воздуха от температуры при различном атмосферном давлении. Величина коэффициента теплопроводности воздуха необходима при расчетах теплообмена и входит в состав чисел подобия. Таких, например, как число Прандтля, Нуссельта, Био.
Значения теплопроводности воздуха при разных температурах и давлении сведены в несколько таблиц, которые мы сегодня для Вас и публикуем. Обратите внимание! Значения представлены при идеальных пропорциях составляющих воздух газов. То есть
- кислород — 20,95% по объёму и 23,20% по весу;
- азот — 78,09% и 75,47%, соответственно;
- углекислый газ — 0,03% и 0,046%;
- водород, аргон, криптон и другие газы — в ничтожных количествах
Таблица теплопроводности газообразного воздуха в интервале температуры -183 до 1200°С при нормальном атмосферном давлении
Теплопроводность λ в текущей таблице выражена в размерности Вт/(м·град). Чем больше значение λ, тем хуже теплоизоляционные свойства материала.
Поскольку это требуется чаще всего, отдельно обращаем внимание на значение теплопроводности воздуха при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении. При этих условиях теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град).
| t, °С | λ, Вт/(м·град) |
| -183 | 0,0084 |
| -173 | 0,0093 |
| -163 | 0,0102 |
| -153 | 0,0111 |
| -143 | 0,012 |
| -133 | 0,0129 |
| -123 | 0,0138 |
| -113 | 0,0147 |
| -103 | 0,0155 |
| -93 | 0,0164 |
| -83 | 0,0172 |
| -73 | 0,018 |
| -50 | 0,0204 |
| -40 | 0,0212 |
| -30 | 0,022 |
| -20 | 0,0228 |
| -10 | 0,0236 |
| 0 | 0,0244 |
| 10 | 0,0251 |
| 20 | 0,0259 |
| 30 | 0,0267 |
| 40 | 0,0276 |
| 50 | 0,0283 |
| 60 | 0,029 |
| 70 | 0,0296 |
| 80 | 0,0305 |
| 90 | 0,0313 |
| 100 | 0,0321 |
| 110 | 0,0328 |
| 120 | 0,0334 |
| 130 | 0,0342 |
| 140 | 0,0349 |
| 150 | 0,0357 |
| 160 | 0,0364 |
| 170 | 0,0371 |
| 180 | 0,0378 |
| 190 | 0,0386 |
| 200 | 0,0393 |
| 250 | 0,0427 |
| 300 | 0,046 |
| 350 | 0,0491 |
| 400 | 0,0521 |
| 450 | 0,0548 |
| 500 | 0,0574 |
| 550 | 0,0598 |
| 600 | 0,0622 |
| 650 | 0,0647 |
| 700 | 0,0671 |
| 750 | 0,0695 |
| 800 | 0,0718 |
| 850 | 0,0741 |
| 900 | 0,0763 |
| 950 | 0,0785 |
| 1000 | 0,0807 |
| 1100 | 0,085 |
| 1200 | 0,0915 |
Некоторые выводы и замечания по таблице
При низких отрицательных температурах охлажденный воздух имеет малую теплопроводность. Так, при температуре минус 183°С, она составляет всего 0,0084 Вт/(м·град).
А с ростом температуры теплопроводность воздуха тоже увеличивается. Так, при увеличении температуры с 20 до 1200°С, величина теплопроводности воздуха возрастает с 0,0259 до 0,0915 Вт/(м·град), то есть более чем в 3,5 раза!
Таблица значений теплопроводности воздуха от температуры в градусах Кельвина
Если в Вашей задачи температура выражена в градусах не по Цельсию, а по Кельвину, можете воспользоваться данными из этой таблицы. Обратите внимание на размерность значений — 10–2 !
Данные даны также при P = 1 атм.
| t, °C | λ, 10–2 Вт/(м∙К) |
| –173 | 0,922 |
| –143 | 1,204 |
| –113 | 1,404 |
| –83 | 1,741 |
| –53 | 1,983 |
| –23 | 2,207 |
| –3 | 2,348 |
| 0,1 | 2,370 |
| 7 | 2,417 |
| 17 | 2,485 |
| 27 | 2,553 |
| 37 | 2,621 |
| 67 | 2,836 |
| 97 | 3,026 |
Таблица теплопроводности воздуха в жидком и газообразном состояниях при низких температурах и давлении до 1000 бар
Теперь давайте посмотрим на значения теплопроводности воздуха при низких температурах и давлении до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 75 до 300К (от -198 до 27°С).
Черта под значениями в таблице означает переход жидкого воздуха в газ: цифры под чертой относятся к газу, а выше ее — к жидкости.
Смена агрегатного состояния воздуха существенно сказывается на значении коэффициента теплопроводности — теплопроводность жидкого воздуха значительно выше.
Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!
Обратите внимание!
Величина теплопроводности воздуха в газообразном состоянии с ростом давления и температуры увеличивается, а вот в жидком состоянии — наоборот, снижается. То есть, в сжиженном состоянии воздух с ростом температуры имеет тенденцию к снижению коэффициента теплопроводности.
Таблица теплопроводности газообразного воздуха при температуре от 300 до 800К и различном давлении
В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при различных температурах в зависимости от давления от 1 до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 300 до 800К (от 27 до 527°С).
Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!
По данным таблицы видно, что с ростом температуры и давления теплопроводность воздуха увеличивается.
Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 100 бар
В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 1500 до 6000К (от 1227 до 5727°С).
Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000!
С ростом температуры молекулы воздуха диссоциируют и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряжении) 0,001 атм. и температуре 5000К.