Главная / Теория и расчеты / Зависимость теплопроводности воздуха от температуры

Зависимость теплопроводности воздуха от температуры

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.

теплопроводность воздуха и способы передачи тепла через воздух

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!

 

теплопроводность воздуха при низких температурах и давлении до 1000 бар

 

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!

Теплопроводность воздуха при температуре от 300 до 800К и различном давлении

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!

Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 100 бар

С ростом температуры молекулы воздуха диссоциируют и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряжении) 0,001 атм. и температуре 5000К.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *