Площадь слоя по тепловому сопротивлению (ft; kcal th/(h·m·°C); °C/кВт)

Что именно находит этот расчёт

Разберите теплопроводность плоского однородного слоя по его толщине, площади, теплопроводности и температурному перепаду. Можно восстановить тепловой поток, теплопроводность, сопротивление или площадь.

Искомая величина записывается в м². Эта страница предназначена для конкретного сочетания входов: толщина слоя в ft; теплопроводность в kcal th/(h·m·°C); полное тепловое сопротивление в °C/кВт. Подпись возле каждого поля является частью условия задачи. Меняя исходные измерения, сохраняйте их физический смысл и относите все параметры к одному образцу, участку или процессу.

Как подготовить измерения

Толщина слоя: выбранная единица — футы (ft). Толщина измеряется вдоль пути теплового потока через плоский слой. Другие размеры слоя задают площадь, а не его толщину. В демонстрационном наборе вводится 0,328083989501 ft, что соответствует 0,1 м. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

Теплопроводность: выбранная единица — термохимические килокалории в час на метр и градус Цельсия (kcal th/(h·m·°C)). Теплопроводность характеризует материал в выбранном состоянии. Она не равна общему коэффициенту теплопередачи многослойной конструкции. В демонстрационном наборе вводится 0,430210325048 kcal th/(h·m·°C), что соответствует 0,5 Вт/(м·К). Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

Полное тепловое сопротивление: выбранная единица — градусы Цельсия интервала на киловатт (°C/кВт). Полное тепловое сопротивление относится ко всей выбранной площади и измеряется в К/Вт. Сопротивление единицы площади в м²·К/Вт имеет другую размерность и сюда не подставляется. В демонстрационном наборе вводится 2 000 °C/кВт, что соответствует 2 К/Вт. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

Уравнение и согласование единиц

Для одного плоского слоя P=λSΔT/h и полное тепловое сопротивление R=h/(λS). Здесь R выражается в К/Вт и зависит от всей площади; сопротивление единицы площади имеет другую размерность.

Используемое уравнение для этой неизвестной: S=h/(λ×R). До его применения каждый вход переводится в согласованную единицу. Для данного набора перевод выглядит так: Толщина слоя: 0,328083989501 ft × 0,3048 = 0,1 м; Теплопроводность: 0,430210325048 kcal th/(h·m·°C) × 1,16222222222 = 0,5 Вт/(м·К); Полное тепловое сопротивление: 2 000 °C/кВт × 0,001 = 2 К/Вт. Сначала выполните эти преобразования, затем подставляйте числа в уравнение. Итог уже имеет единицу м²; дополнительный коэффициент выбранной входной единицы к нему не применяется.

Разбор численного примера

Толщина слоя = 0,328083989501 ft; Теплопроводность = 0,430210325048 kcal th/(h·m·°C); Полное тепловое сопротивление = 2 000 °C/кВт. После согласования единиц: S=h/(λ×R). Результат = 0,1 м².

Полный набор после перевода: Толщина слоя = 0,1 м; Теплопроводность = 0,5 Вт/(м·К); Полное тепловое сопротивление = 2 К/Вт. Если проверяете этот пример вручную, сохраняйте коэффициенты без промежуточного округления и выполняйте операции в порядке уравнения. Полученный ответ 0,1 м² относится к этому набору значений. В таблице меняется только первый вход, остальные остаются равными демонстрационным; это позволяет увидеть влияние одного параметра.

Как понимать итог

Более толстый слой при той же площади и теплопроводности имеет большее сопротивление. Увеличение площади снижает полное сопротивление и повышает тепловой поток. Ответ не подтверждает требования строительных норм или пригодность утепления.

Единица ответа м² фиксирована для этой задачи, даже если входы записаны в других единицах. При смене единицы исходное число нужно пересчитать так, чтобы физическая величина сохранилась. Если переписать только название единицы без изменения числа, получится другая исходная задача и другой результат.

Область применения и границы

Модель стационарная и одномерная, материал однородный, а теплопроводность постоянна на интервале температур. Контактные сопротивления и конвекция на поверхностях не добавляются. Для нескольких слоёв нужно суммировать соответствующие сопротивления с одинаковой площадью.

В знаменателях находятся следующие входы: теплопроводность, полное тепловое сопротивление. Каждый из них должен быть строго больше нуля. Нулевое значение не является отсутствующим измерением: при делении на ноль неизвестная не определяется этой формулой. Остальные поля принимают неотрицательные модули.

Источник методики: DOE: heat-transfer handbook. Для задач, основанных на определении удельной величины, преобразование является алгеброй этого определения; документ BIPM поясняет единицы SI. Коэффициенты перевода проверяются по определениям единиц и справочнику NIST. Эти ссылки не задают свойства вашего материала: такие исходные параметры нужно измерить или взять из документации к своей системе.

Меняем толщина слоя, остальные входы сохраняем

Значения в таблице округлены для чтения. Для своей величины используйте калькулятор в начале страницы.