Värme Flashcards
Vad menas med begreppet värmeflödestäthet?
Värmeflödestäthet: Värmetransport per ytenhet. Värmetransport = värmetransmission =
värmeflöde.
Genom vilka tre processer överförs värme?
Värme överförs genom strålning, konvektion och ledning.
Vad är konvektion?
Konvektion innebär att ett strömmande medium (t.ex. luft eller vatten) transporterar värme.
Vilka olika typer av konvektion skiljer man på? Hur uppstår dessa?
Man skiljer på naturlig och påtvingad konvektion. Naturlig konvektion innebär cirkulation på grund av
att varm luft är lättare än kall. Uppstår t.ex. då ett rums begränsningsytor har olika temperatur.
Påtvingad konvektion innebär att luften sätts i rörelse av vind eller fläkt. Detta kan ske avsiktligt som
ventilation eller oavsiktligt som läckage genom otätheter.
Vilken storhet beskriver ett materials värmekonduktivitet? Hur definieras denna?
Värmekonduktivitet eller λ-värde betecknas λ och har enheten W /mK eller W /(m*C(C=celsius)) och definieras
q=(λ*(Ѳ1 - Ѳ2))/d
där q är värmeflödestätheten 2 W/m^2 , Ѳ1 & Ѳ2 är temperaturen på materialets
ytor i grader Celsius och d är materialets tjocklek. Detta förutsätter stationärt tillstånd.
Vad menas med stationärt tillstånd?
Stationärt tillstånd är då Ѳ1 , Ѳ2 och q är konstanta.
(Ѳ1 & Ѳ2 är temperaturen på materialets
ytor i grader Celsius )
Ange sambandet för beräkning av stationärt värmeflöde genom ett material.
(Ѳ1 - Ѳ2)/d = - dteta / dx
Minustecknet visar på att värmen rör sig från varmare till kallare. För generell
beräkning utan krav på homogent material eller stationärt tillstånd kan ekvationen
q = -λ*(ΔѲ / dx)
användas.
Värmekonduktivitet= λ,
Teta1 & teta2 är temperaturen på materialets
ytor i grader Celsius och d är materialets tjocklek.
För vilken typ av material är parallellmodellen lämpligast att användas? Varför?
Parallellmodellen är lämpligast att användas för material med ledande grundmassa och dåligt
ledande porer.
q=(V1λ1 +V2λ2)*ΔѲ /d
där V är volymerna för fast material respektive porer.
Denna lämpar sig då värmen framförallt leds genom det fasta materialet utan att passera porerna.
För vilken typ av material är seriemodellen lämpligast att använda?
Har ett material ledande partiklar i en dåligt ledande kontinuerlig fas så kommer värmeflödet i stor utsträckning söka sig genom partiklarna, något som gör det lämpligt att använda seriemodellen för att uppmäta materialets värmeledningsförmåga.
I exempelvis betong så är har fyllnadsmaterialet (partiklarna) bättre ledningsförmåga än cementpastan (kontinuerlig fas) varför seriemetoden bör användas
I vilken typ av byggnadsmaterial spelar konvektion och strålning någon roll?
I porösa material, i synnerhet de med stora porer där en större temperaturgradient uppkommer mellan porernas sidor. Värmetransportmekanismerna konvektion och strålning ger värmeflöden som är proportionerliga mot just denna temperaturgradient .
Hur varierar i princip värmekonduktivitet med densiteten för olika material? Förklara kurvans utseende?
Vi ser att i de lätta material, med stor strålningsandel så ökar värmeledningsförmågan starkt med temperaturen medan det för tyngre material är så att temperaturen får mindre inverkan. För material med redan låg densitet så innebär detta att ökad porositet kan ge ökad värmeledning (då strålning och konvektion ökar). För redan tunga material så ökar värmeledningsförmågan successivt med ökad densitet då ”fysikaliska värmeledningen” ökar.
Hur påverkas värmekonduktiviteten hos porösa material av temperaturen?
Se fråga 11
Hur varierar i princip värmekonduktivitet med densiteten för olika material? Förklara kurvans utseende?
Vi ser att i de lätta material, med stor strålningsandel så ökar värmeledningsförmågan starkt med temperaturen medan det för tyngre material är så att temperaturen får mindre inverkan. För material med redan låg densitet så innebär detta att ökad porositet kan ge ökad värmeledning (då strålning och konvektion ökar). För redan tunga material så ökar värmeledningsförmågan successivt med ökad densitet då ”fysikaliska värmeledningen” ökar.
Hur påverkas värmekonduktiviteten när fuktinnehållet ökar i ett material?
När fukthalten ökar i ett material ökar värmekonduktiviteten. Jfr. luft (λ=0,026) med vatten (λ=0,6).
Hur påverkas värmekonduktiviteten när ett mycket fuktigt material fryser?
Om ett fuktigt material fryser ökar värmekonduktiviteten. Jfr. vatten (λ=0,6) med is (λ=1,7)
Beskriv en metod som kan användas för att bestämma ett materials värmekonduktivitet.
För att bestämma ett materials värmekonduktivitet måste man skapa väl definierade förhållanden
inom mätområdet. Den vanligaste metoden är att skapa ett endimensionellt värmeflöde inom
mätområdet. Detta kan uppnås med en plattapparat (se fig. 4.23 i boken). En värmeplatta värms
m.h.a. elektricitet och en skyddsring förhindrar temperaturgradienter i plattans plan. En kylplatta
kyler provets andra sida. När stationära betingelser uppnåtts kan följande samband ställas upp:
Φ=2Aλ*ΔѲ/d, där
Φ = tillförd effekt på värmeplatta
A = provets yta
d = provets tjocklek
ΔѲ = Temperaturskillnad mellan värme- och kylplatta
λ = värmekonduktivitet
Om ett fuktigt material testas kan vissa fel uppstå pga. omfördelning av dukt från den varma mot den
kalla sidan. Ju större temperaturskillnad desto större fel, men å andra sidan ger små
temperaturskillnader dålig mätnoggrannhet. Normal temperatur på värme- respektive kylplatta är
+20°C respektive 0°C.
