Что такое калькулятор теплопередачи?
Этот калькулятор показывает, сколько тепла проходит за счёт теплопроводности через твёрдый материал — например, через стену, окно или металлическую пластину. В основе расчёта лежит закон Фурье для стационарной теплопроводности. На выходе вы получаете и тепловой поток (мощность, в ваттах), и общее количество переданной тепловой энергии за заданное время (в джоулях и килоджоулях). Это универсальный физический инструмент, который работает в любой стране и не привязан к конкретным нормам.
Как пользоваться калькулятором
Введите теплопроводность материала k (Вт/м·К), площадь поперечного сечения A (м²), через которую идёт тепло, разность температур ΔT (К или °C) по обе стороны материала, его толщину d (м) и время t в секундах. Поскольку в формуле выполняется деление на толщину, её значение должно быть больше нуля.
Разбираем формулу
Тепловой поток вычисляется как \(\dot{Q} = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{d}\). Умножив его на время, получаем общую энергию
$$Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T \cdot t}{d}$$Чем выше теплопроводность, больше площадь или больше разница температур — тем интенсивнее идёт тепло; а вот рост толщины, наоборот, его снижает. Обратите внимание: для разности температур значение в кельвинах и в градусах Цельсия совпадает.
Пример расчёта
Стена из стекловолокна: k = 0,04 Вт/м·К, площадь 10 м², ΔT = 20 К, толщина 0,1 м. Тепловой поток
$$\dot{Q} = \frac{0{,}04 \times 10 \times 20}{0{,}1} = 80 \ \text{Вт}$$За 1 час (3600 с):
$$Q = 80 \times 3600 = 288\,000 \ \text{Дж} = 288 \ \text{кДж}$$Частые вопросы
Какие единицы измерения использовать? Везде система СИ: Вт/м·К, м², кельвины, метры, секунды. Результат — в ваттах и джоулях.
Обязательно ли ΔT в кельвинах? Разность температур имеет одно и то же числовое значение в кельвинах и в градусах Цельсия, поэтому для ΔT подойдёт любая из этих шкал.
Подходит ли расчёт только для стационарного режима? Да. Предполагается постоянная разность температур и одномерная теплопроводность, без учёта переходного прогрева, конвекции и излучения.
