Теплопроводность древесины

Теплопроводностью называется способность древесины проводить тепло. Для характеристики теплопроводности применяется коэффициент теплопроводности λ, который равен количеству тепла, проходящего в течение 1 ч через плоскую стенку площадью 1 м³ и толщиной 1 м при разности температур на противоположных сторонах стенки в 1 °С, и имеет размерность. Коэффициент теплопроводности, с увеличением температуры, влажности и плотности увеличивается. Вдоль волокон теплопроводность в 2 раза больше, чем поперёк.

Теплопроводность древесины зависит от температуры, влажности, плотности древесины и направления волокон. При увеличении температуры теплопроводность влажной древесины возрастает. С увеличением влажности древесины теплопроводность также возрастает, так как теплопроводность воды в 23 раза больше теплопроводности воздуха. Теплопроводность древесины в радиальном направлении больше, чем в тангенциальном на 15%, а вдоль волокон больше в 1,5 — 2 раза. С увеличением плотности древесины теплопроводность возрастает.

У древесины теплопроводность невысокая по сравнению с другими материалами, и это определило ее широкое применение в жилищном строительстве.

В плоскости поперек волокон теплопроводность также зависит от направления, причем соотношение между теплопроводностью в радиальном λ_R и тангенциальном λ_т направлениях у разных пород различное. На величину этого соотношения оказывают влияние объем сердцевинных лучей и содержание поздней древесины. У пород с многочисленными сердцевинными лучами (дуб) λr>λ_г; у хвойных пород с небольшим объемом сердцевинных лучей, но имеющих высокий процент поздней древесины (лиственница), λ_т >λ_r. У лиственных пород с равномерным строением годичных слоев и сравнительно малочисленными короткими сердцевинными лучами, а также у остальных хвойных пород λ_r мало отличается от λ_т. Диаграмма (рис. 2) позволяет определить величину теплопроводности древесины сосны (р_усл =360 кГ/м³) в тангенциальном направлении при различной температуре и влажности. Данные, полученные по этой диаграмме, могут быть использованы после внесения соответствующих поправок для определения с достаточной для практических расчетов точностью теплопроводности древесины других пород при разных значениях плотности в трех главных направлениях теплового потока. Необходимое значение коэффициента теплопроводности можно установить по формуле:

где λ_ном —номинальное значение коэффициента теплопроводности при заданной температуре и влажности (определяется по диаграмме рис. 2). К_р — коэффициент, учитывающий условную плотность древесины; К_х — коэффициент, учитывающий направление теплового потока. Значения коэффициентов, входящих в эту формулу, определены для древесины сосны, березы и дуба.

Рис. 2. Диаграмма для определения теплопроводности древесины в тангенциальном направлении (сосна, Р_усл = 360 кг/м³).

Таблица 1

Значения коэффициента К_р, учитывающего изменение теплопроводности древесины от плотности.

Условная плотность, кг 1	Кр	Условная плотность, кг1	Кр
	0.98		1.22
	1.00		1.36
	1.02		1.56
	1.05		1.86
	1.12

В табл. 1 приведены значения коэффициента, учитывающего условную плотность древесины. Коэффициент К_х в тангенциальном направлении поперек волокон для всех пород принят равным 1,0, а в радиальном — 1,15; вдоль волокон для хвойных и рассеяннососудистых пород — 2,20, а для кольцесосудистых — 1,60.

Пример. Определить теплопроводность березы вдоль волокон при температуре 50°С и влажности 70%. По диаграмме рис. 2 находим, что номинальное значение теплопроводности при указанном состоянии древесины равно 0,22 ккал/м * ч * град. По табл. 1 определяем условную плотность березы р_усл = 500 кг/м³. По табл. 1 находим величину коэффициента К_Р = 1,22. Значение коэффициента К_х в данном случае равно 2,20. Подставляем найденные значения в формулу и получаем величину теплопроводности березы вдоль волокон при заданных условиях:

Дата добавления: 2015-07-11