Основы изоляции

Принципы теплопередачи

Процесс теплопередачи происходит между более теплым и более холодным телом. Теплопередача от теплого к холодному будет происходить до тех пор, пока оба тела не приобретут одинаковую температуру.

Теплопередача происходит по средствам одного из 3 способов:

• Теплопередача
• Конвекция
• Излучение

Теплопередача. Процесс передачи кинетической энергии атомов и молекул тела из более нагретых областей тела к менее нагретым областям, или другому телу при их взаимодействии.

Конвекция. Процесс передачи теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками самого вещества вследствие изменения температуры. Сопровождается изменением плотности веществ. При контакте с твердым телом сначала происходит процесс теплопередачи, который приводит к изменению плотности жидкости/газа, что создает постоянные конвективные потоки.

Излучение. Процесс передачи тепла по средствам излучения, возникающего за счет его внутренней энергии тела. Тепловое излучение не требует контактной среды, например, воздуха, и может происходить в вакууме. Все тела излучают тепловую энергию, и интенсивность теплопередачи между телами зависит от температуры тел, расстояния и коэффициента теплопередачи.

Как работает теплоизоляция

Для того, что бы эффективно работать, теплоизоляция должна препятствовать тепловым потокам не зависимо от способа теплопередачи. Большинство теплоизоляционных материалов (но не все) за счет своей ячеистой структуры значительно снижают тепловые потоки, вызванные процессами теплопередачи и конвекции. Тепловое излучение снижается за счет поглощения материалом и может в дальнейшем нейтрализоваться за счет применения отражающей фольги на внешней стороне теплоизоляционного материала.

Для снижения тепловых потоков посредствам теплопередачи, материал должен обладать большим содержанием пустот (пористостью). Кроме того, эффект теплоизоляции увеличивает структура связующих веществ с минимальной областью соприкосновения. Теплопроводность через пустоты может быть минимизирована за счет заполнения инертными газами.

Для того, что бы снизить теплопроводность по средствам конвекции, теплоизоляционный материал должен иметь ячеистую структуру или большую пористость. Небольшие размеры ячеек или пор задерживают тепло внутри и предотвращают его распространение на соседнюю область.

Для снижения теплопередачи посредствам излучения, изоляционный материал должен находиться в близком контакте с нагретой поверхностью. Тепловые волны проходя сквозь пористую структуру материала удерживаются ячейками, превращая излучение в теплопередачу или конвекцию.