calcal.ru

Теплопередача и Теплообмен

Профессиональный инструмент для расчета тепловых потоков: теплопроводность, конвекция и излучение. Для инженеров, строителей и студентов.

Загрузка калькулятора...
ISO
Стандарты 6946
3
Механизма
Фурье
Модель
100%
Бесплатно

Физическая сущность теплопередачи

Теплопередача — это необратимый процесс переноса внутренней энергии от более нагретых областей к менее нагретым. Это фундаментальное явление, определяющее эффективность теплоизоляции зданий, работу радиаторов отопления и охлаждение электроники.

В инженерной практике мы всегда работаем с тремя механизмами, которые часто действуют одновременно:

🧱

Теплопроводность

Передача энергии при контакте частиц (в твёрдых телах).

💨

Конвекция

Перенос тепла движущимися потоками жидкости или газа.

☀️

Излучение

Электромагнитные волны, не требующие среды для распространения.

Механизм №1

Теплопроводность (Закон Фурье)

Основной способ передачи тепла в твердых телах. Способность материала проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности λ (Вт/м·К).

Чем ниже λ, тем лучше материал как теплоизолятор (например, минвата λ≈0.04). Чем выше — тем лучше проводник (медь λ≈390).

Закон Фурье:

Q = λ · A · ΔT / δ

Где Q — поток (Вт), A — площадь, ΔT — перепад температур, δ — толщина.

Теплопроводность материалов (λ)

  • Медь~390 Вт/м·К
  • Алюминий~205 Вт/м·К
  • Сталь~50 Вт/м·К
  • Бетон1.3–1.8 Вт/м·К
  • Кирпич0.5–0.8 Вт/м·К
  • Минвата (утеплитель)~0.04 Вт/м·К

Коэффициенты теплоотдачи (α)

Зависят от скорости потока и свойств среды.

Воздух (естеств.)
5–25
Вт/м²·К
Вода (течение)
500+
Вт/м²·К
Кипение воды
20k+
Вт/м²·К
Конденсация пара
100k
Вт/м²·К
Механизм №2

Конвекция

Процесс теплообмена между поверхностью твердого тела и омывающей его средой. Описывается законом Ньютона-Рихмана.

Формула:

Q = α · A · (T_пов - T_ср)

Где α — коэффициент теплоотдачи, зависящий от режима течения (ламинарный/турбулентный).

Механизм №3

Тепловое излучение

Все тела излучают энергию. При высоких температурах это становится основным способом теплоотдачи. Ключевой параметр — степень черноты ε (от 0 до 1).

Закон Стефана-Больцмана:

Q = ε · σ · A · (T₁⁴ - T₂⁴)

Важно: Температура должна быть в Кельвинах (K)! σ = 5.67×10⁻⁸.

Степень черноты (Emissivity ε)

Абсолютно черное тело1.0
Бетон / Кирпич0.90 - 0.93
Окрашенный металл0.80 - 0.90
Полированный алюминий0.04

Блестящие металлы плохо излучают тепло.

Инженерный подход

В реальных зданиях мы используем понятие термического сопротивления R.

1. Слой за слоем

Сопротивления слоев (кирпич + утеплитель + штукатурка) просто суммируются:
R_sum = R1 + R2 + ...

2. R = δ / λ

Чтобы увеличить теплосопротивление стены, нужно либо увеличивать толщину (δ), либо выбирать материал с меньшей теплопроводностью (λ).

3. U-Value

Обратная величина общему сопротивлению называется коэффициентом теплопередачи U (Вт/м²К). Чем меньше U, тем теплее дом.

Часто задаваемые вопросы

U-value (коэффициент теплопередачи) показывает, сколько тепла уходит через 1 м² конструкции при разнице температур в 1 градус. Это основной параметр энергоэффективности. Для пассивного дома U < 0.15 Вт/(м²·К).
Да, для большинства материалов λ растет с увеличением температуры. Однако в строительном диапазоне (-40...+50°C) для твердых тел её часто считают константой.
Теплопроводность и конвекция требуют наличия вещества (молекул) для передачи энергии. В вакууме (как в космосе или термосе) молекул нет, поэтому тепло передается только фотонами (излучением).
Очень сильно. Вода проводит тепло в 25 раз лучше воздуха. Если утеплитель (минвата) намокнет, его теплопроводность резко возрастет, и он перестанет «греть». Поэтому важна пароизоляция.
Это участок конструкции с высокой теплопроводностью (например, металлический крепеж, бетонная перемычка в кирпичной стене), через который происходит утечка тепла в обход основной изоляции.
Для плоской стенки — да. Для труб (цилиндрическая стенка) формулы сложнее (через логарифм диаметров). Наш калькулятор использует базовые формулы, для тонкостенных труб большого диаметра погрешность мала, но для толстой изоляции труб нужны специальные цилиндрические поправки.
Лиана Арифметова
Создатель

Лиана Арифметова

Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».

Был ли этот калькулятор полезен?

⚖️

Отказ от ответственности

Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.

Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.

Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.

Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.

Похожие инструменты

🏗️

Калькулятор сруба

Расчёт бревна на сруб: диаметр, количество венцов, объём древесины и стоимость.

🏠

Калькулятор планирования питания: меню, калории, бюджет

Калькулятор планирования питания. Суточная норма калорий, распределение БЖУ, стоимость рациона, размер порций, время готовки.

🏠

Калькулятор расхода корма для кошки

Расчёт суточной нормы корма для кошки по весу, возрасту и типу корма.

💻

Калькулятор Responsive Margin/Padding (Clamp generator)

Генератор CSS функции clamp() для адаптивных отступов и шрифтов. Создайте отзывчивый дизайн (fluid spacing) от мобильных до десктопа онлайн.

💻

Калькулятор веб-производительности: бюджет страницы, изображения, JS-бандл, CWV

Комплексный калькулятор веб-производительности: бюджет веса страницы (3G/4G/Broadband), оптимизация изображений (WebP/AVIF, responsive), анализ JS-бандла (parse/compile, code-splitting, tree-shaking), критический путь рендеринга (TTFB, FCP), стратегия кэширования (CDN, TTL) и трекер Core Web Vitals (LCP, FID, CLS, TTI, TBT, Lighthouse score).

🏗️

Калькулятор тёплого балкона

Расчёт стоимости остекления, утепления и отделки балкона под ключ. ПВХ-профили REHAU, KBE, VEKA, утеплители XPS, минвата, PIR.

📐

Калькулятор описательной статистики

Рассчитать среднее, медиану, моду, дисперсию и другие показатели онлайн. Полный статистический анализ ряда чисел.

🏗️

Калькулятор ремонта кухни

Расчёт стоимости ремонта кухни с мебелью и техникой. По регионам России.

🏥

Зубная нумерация (универсальная ↔ FDI)

Конвертер систем нумерации зубов: универсальная (США, 1-32) и международная (FDI, 11-48). Схемы для взрослых и детей.

💻

Валидатор расчётного счёта + БИК

Проверка корректности банковских реквизитов по контрольному ключу. Расшифровка структуры расчётного счёта и БИК.

🏭

Калькулятор времени цикла и переналадки (Setup vs Cycle)

Расчет эффективного времени цикла, производительности партии и влияния времени переналадки (Setup). Инструмент для SMED анализа.

🏗️

Калькулятор межкомнатных дверей

Расчёт комплектации межкомнатных дверей: коробка, наличники, доборы, петли, ручки. Размеры проёма по ГОСТ 6629-88.

🏥

Калькулятор шкалы Бишопа

Оценка зрелости шейки матки по шкале Бишопа. 5 параметров, расчёт баллов 0–13, прогноз успешности индукции родов.

🏗️

Калькулятор натяжного потолка

Расчёт стоимости натяжного потолка: ПВХ, ткань, светильники, углы.

⚗️

Калькулятор разбавления растворов

Расчёт разбавления по формуле C1V1=C2V2, молярности, массовой доли, серийного разбавления. Для химиков, биологов и фармацевтов.