Kas ir siltuma vadīšanas materiāli?

The siltuma vadošie materiāli ir tādi, kas ļauj karstumam efektīvi pārvietoties starp virsmu (vai šķidrumu) ar augstu temperatūru un zemāku temperatūru.

Siltuma vadošie materiāli tiek izmantoti dažādos inženiertehniskos lietojumos. Viena no svarīgākajām lietojumprogrammām ir dzesēšanas iekārtu, siltuma izkliedēšanas iekārtu un vispārīgi visu iekārtu, kas prasa siltuma apmaiņu savos procesos, būvniecība..

Materiāli, kas nav labi siltuma vadi, ir pazīstami kā izolatori. Visbiežāk izmantotie izolācijas materiāli ir korķis un koks.

Bieži vien arī materiāli, kas veic karstumu, ir arī labi elektrības vadītāji.

Daži piemēri labiem elektrības vadošiem materiāliem ir alumīnijs, varš un sudrabs.

Dažādus materiālus un to atbilstošās siltuma vadīšanas īpašības var atrast ķīmijas rokasgrāmatās, kurās apkopoti eksperimentālie braukšanas rezultāti šajos materiālos.

Siltuma vadība

Vadītspēja ir siltuma pārnešana, kas notiek starp diviem tā paša materiāla slāņiem vai starp virsmām, kas saskaras ar diviem materiāliem, kas nemaina vielu.

Šajā gadījumā siltuma nodošana materiālos tiek dota pateicoties molekulārajiem triecieniem, kas rodas starp slāņiem vai virsmām.

Molekulārie triecieni ļauj mainīt iekšējo un kinētisko enerģiju starp materiāla atomiem.

Tādējādi slānis vai virsma ar augstāku iekšējo enerģiju un kinētisko enerģiju atomiem pārnes uz zemākas enerģijas slāņiem vai virsmām, tādējādi palielinot to temperatūru..

Dažādiem materiāliem ir dažādas molekulārās struktūras, kas nozīmē, ka ne visiem materiāliem ir tāda pati spēja veikt siltumu.

Siltumvadītspēja

Lai izteiktu materiāla vai šķidruma spēju veikt siltumu, tiek izmantota fiziskā īpašība "siltuma vadītspēja", ko parasti attēlo burts k.

Siltumvadītspēja ir īpašums, kas jāmeklē eksperimentāli. Eksperimentālie aprēķini par cieto materiālu siltumvadītspēju ir salīdzinoši vienkārši, bet process ir komplekss cietām vielām un gāzēm.

Materiālu un šķidrumu siltumvadītspēja tiek ziņota par materiāla daudzumu, kura plūsmas laukums ir 1 kvadrātpēda, 1 pēdas biezums, vienu stundu ar temperatūras starpību 1 ° K.

Siltuma vadošie materiāli

Lai gan teorētiski visi materiāli var pārnest siltumu, daži ir labāki nekā citi.

Dabā ir tādi materiāli kā varš vai alumīnijs, kas ir labi siltuma vadi, tomēr materiālu zinātne, nanotehnoloģija un inženierija ir ļāvusi izveidot jaunus materiālus ar labām braukšanas īpašībām.

Kaut arī termiski vadošs materiāls, piemēram, varš, dabā atrodams ar siltuma vadītspēju 401 W / Km, ziņots par oglekļa nanocaurulēm, kuru siltumvadītspēja ir tuvu 6600 W / Km..

Dažādu materiālu siltuma vadītspējas vērtības ir redzamas tabulā:

Atsauces

1. Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Oglekļa nanocaurules neparasta un augsta siltuma vadītspēja. Fizisko atsauksmju vēstules. 2000; 84: 4613
2. Chen Q. et al. Alternatīvs kritērijs siltuma pārneses optimizācijā. Royal Society A: matemātiskās, fiziskās un inženierzinātnes 2011; 467 (2128): 1012-1028.
3. Cortes L. et al. 2010. Materiālu siltumvadītspēja. Metroloģijas simpozijs.
4. Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Qutdoor apģērbu siltumizolācijas spējas. Zinātne 1982; 215 (4533): 690-691.
5. Kern D. 1965. Siltuma pārneses procesi. McGraw kalns.
6. Merabia S. et al. Siltuma pārnešana no nanodaļiņām: atbilstoša valsts analīze. Amerikas Savienoto Valstu Zinātņu akadēmijas darbi. 2009. gads; 106 (36): 15113-15118.
7. Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Pētījumi par latentiem siltuma uzglabāšanas materiāliem saules ūdens un telpu apsildes vajadzībām. Enerģijas krātuves žurnāls. 2017; 12: 243-260.