حاسبة هندسية

حاسبة انتقال الحرارة بالتوصيل

استخدم Q̇ = k × A × ΔT / L لحساب معدل انتقال الحرارة أو الموصلية أو المساحة أو فرق الحرارة أو السماكة بواجهة عربية متسقة.

هدف الحساب

قيم الموصلية الجاهزة تقريبية وقد تتغير حسب الحرارة والرطوبة وبنية المادة.

نتيجة الحساب

وحدة النتيجة التلقائية: kW

المعادلة بعد التعويض

Q̇ = k × A × ΔT / L Q̇ = 401 W/(m·K) × 0.02 m² × 15 °C / 0.02 m Q̇ = 6.015 kW

مكافئ SI: 6,015 W

ماذا تمثل هذه الأداة؟

تحل هذه الأداة علاقة التوصيل الحراري الأحادي البعد في الحالة المستقرة.

وهي مفيدة في فحوص العزل الأولية وفقد الحرارة عبر الجدران والمقارنات بين المواد.

المعادلات المستخدمة

  • Q̇ = k × A × ΔT / L
  • k = Q̇ × L / (A × ΔT)
  • A = Q̇ × L / (k × ΔT)
  • ΔT = Q̇ × L / (k × A)
  • L = k × A × ΔT / Q̇

حول القيم الجاهزة للمواد

  • القيم الجاهزة للنحاس والألمنيوم والفولاذ والزجاج والخرسانة والخشب والهواء تقريبية ومناسبة للمراجعات الأولية.
  • تتغير الموصلية الحرارية فعليا مع الحرارة والرطوبة والبنية الداخلية وطريقة التصنيع.
  • قيم الصوف الزجاجي والصوف الصخري وEPS وXPS ورغوة البولي يوريثان هي قيم حسابية نموذجية ضمن معيار TS 825؛ قد تختلف القيمة الفعلية حسب الكثافة والمصنّع.
جدول الموصلية الحرارية للمواد
المادةالموصلية الحرارية (W/(m·K))
نحاس401
ألمنيوم205
فولاذ50
زجاج1.05
خرسانة1.4
خشب0.13
هواء0.026
صوف زجاجي0.035
صوف صخري0.04
EPS (بوليسترين موسع)0.038
XPS (بوليسترين مبثوق)0.035
رغوة بولي يوريثان (PUR)0.028

جداول الوحدات

وحدات القدرة

اسم الوحدةالرمزمكافئ SIالاستخدام الشائع
WattW1 WBase SI heat-transfer-rate unit
KilowattkW1,000 WLarger heat loads
MegawattMW1,000,000 WVery large heat-transfer rates
Kilocalorie per hourkcal/h1.16222222222 WLegacy heat-load and process calculations
Btu per hourBtu/h0.293071070172 WHVAC and Imperial/US heat loads

وحدات الموصلية الحرارية

اسم الوحدةالرمزمكافئ SIالاستخدام الشائع
Watt per meter-kelvinW/(m·K)1 W/(m·K)Base SI thermal-conductivity unit
Watt per meter-degree CelsiusW/(m·°C)1 W/(m·K)Practical notation with °C temperature differences
Milliwatt per meter-kelvinmW/(m·K)0.001 W/(m·K)Low-conductivity materials
Btu per hour-foot-degree FahrenheitBtu/(h·ft·°F)1.73073466637 W/(m·K)Imperial/US thermal-conductivity tables

وحدات المساحة

اسم الوحدةالرمزمكافئ SIالاستخدام الشائع
Square millimetermm²0.000001 Small sections and surfaces
Square centimetercm²0.0001 Medium-scale test surfaces
Square meter1 Base SI area unit
Square kilometerkm²1,000,000 Very large surfaces
Square inchin²0.00064516 Imperial/US small surface areas
Square footft²0.09290304 Imperial/US surface areas

وحدات السمك

اسم الوحدةالرمزمكافئ SIالاستخدام الشائع
Millimetermm0.001 mThin layers and small diameters
Centimetercm0.01 mShort dimensions
Meterm1 mBase SI length unit
Kilometerkm1,000 mVery large distances and long layers
Inchin0.0254 mImperial/US thickness measurements
Footft0.3048 mImperial/US length measurements

وحدات فرق الحرارة

اسم الوحدةالرمزمكافئ SIالاستخدام الشائع
Kelvin differenceK1 KSI temperature difference
Degree Celsius difference°C1 KPractical temperature-difference notation
Degree Fahrenheit difference°F0.555555555556 KImperial/US temperature-difference notation

أمثلة سريعة

انتقال الحرارة عبر لوح نحاسي

عند k = 401 W/(m·K) وA = 0.02 m² وΔT = 15 °C وL = 0.02 m تكون النتيجة 6.015 kW.

سماكة عزل مطلوبة لحمل معروف

إذا كان Q̇ = 200 W وk = 0.04 W/(m·K) وA = 4 m² وΔT = 25 °C فالسماكة المطلوبة تقارب 20 mm.

استخدامات شائعة

  • تقدير سماكات العزل
  • فحوص فقد الحرارة عبر الجدران والصفائح
  • مقارنة أثر تغيير المادة
  • حسابات تعليمية وتمهيدية في انتقال الحرارة

الافتراضات والقيود

  • يفترض النموذج توصيلا أحادي البعد وثابتا مع الزمن والخواص.
  • لا يشمل مقاومة التلامس أو الإشعاع أو الحمل الحراري أو الجدران متعددة الطبقات.
  • القيم الجاهزة تقريبية ويجب استبدالها ببيانات موثوقة في التصميم النهائي.

المراجع

  1. OpenStax University Physics - Temperature and Heat
  2. BIPM SI Brochure
  3. NIST Guide to the SI

روابط مرتبطة

حاسبات مرتبطة

تحويلات مرتبطة