Тепловое сопротивление плоского слоя (in; Вт/(м·°C); см²)

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 К/Вт. Эта страница предназначена для конкретного сочетания входов: толщина слоя в in; теплопроводность в Вт/(м·°C); площадь в см². 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 — дюймы (in). Толщина измеряется вдоль пути теплового потока через плоский слой. Другие размеры слоя задают площадь, а не его толщину. В демонстрационном наборе вводится 3,93700787402 in, что соответствует 0,1 м. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

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

Площадь: выбранная единица — квадратные сантиметры (см²). Используйте геометрическую площадь, относящуюся к формуле. Это может быть свободное сечение, перекрытие пластин или площадь материала. В демонстрационном наборе вводится 20 000 см², что соответствует 2 м². 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: R=h/(λ×S). До его применения каждый вход переводится в согласованную единицу. Для данного набора перевод выглядит так: Толщина слоя: 3,93700787402 in × 0,0254 = 0,1 м; Теплопроводность: 0,5 Вт/(м·°C) × 1 = 0,5 Вт/(м·К); Площадь: 20 000 см² × 0,0001 = 2 м². Сначала выполните эти преобразования, затем подставляйте числа в уравнение. Итог уже имеет единицу К/Вт; дополнительный коэффициент выбранной входной единицы к нему не применяется.

Разбор численного примера

Толщина слоя = 3,93700787402 in; Теплопроводность = 0,5 Вт/(м·°C); Площадь = 20 000 см². После согласования единиц: R=h/(λ×S). Результат = 0,1 К/Вт.

Полный набор после перевода: Толщина слоя = 0,1 м; Теплопроводность = 0,5 Вт/(м·К); Площадь = 2 м². Если проверяете этот пример вручную, сохраняйте коэффициенты без промежуточного округления и выполняйте операции в порядке уравнения. Полученный ответ 0,1 К/Вт 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 К/Вт 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, площадь. 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.