Wofür steht diese Wärmeleitungsberechnung?
Dieses Werkzeug löst eine stationäre, eindimensionale Wärmeleitungsbeziehung für die Wärmestromrate oder jede andere Variable in der Formel.
Es ist hilfreich für die Kontrolle von Dämmstärken, Wärmeverlustschätzungen an Wänden, Materialvergleiche und erste thermische Auslegungen.
Verwendete Formeln
- 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
Über die Materialvoreinstellungen
- Die Voreinstellungen für Kupfer, Aluminium, Stahl, Glas, Beton, Holz und Luft sind ungefähre Werte bei Raumbedingungen.
- Die tatsächliche Leitfähigkeit kann sich mit Temperatur, Faserrichtung, Feuchtigkeit, Legierungsanteil und Herstellungsverfahren deutlich ändern.
Einheitentabellen
Leistungseinheiten
| Einheitenname | Symbol | SI-Äquivalent | Typische Verwendung |
|---|
| Watt | W | 1 W | Base SI heat-transfer-rate unit |
| Kilowatt | kW | 1.000 W | Larger heat loads |
| Megawatt | MW | 1.000.000 W | Very large heat-transfer rates |
| Kilocalorie per hour | kcal/h | 1,16222222222 W | Legacy heat-load and process calculations |
| Btu per hour | Btu/h | 0,293071070172 W | HVAC and Imperial/US heat loads |
Wärmeleitfähigkeitseinheiten
| Einheitenname | Symbol | SI-Äquivalent | Typische Verwendung |
|---|
| Watt per meter-kelvin | W/(m·K) | 1 W/(m·K) | Base SI thermal-conductivity unit |
| Watt per meter-degree Celsius | W/(m·°C) | 1 W/(m·K) | Practical notation with °C temperature differences |
| Milliwatt per meter-kelvin | mW/(m·K) | 0,001 W/(m·K) | Low-conductivity materials |
| Btu per hour-foot-degree Fahrenheit | Btu/(h·ft·°F) | 1,73073466637 W/(m·K) | Imperial/US thermal-conductivity tables |
Flächeneinheiten
| Einheitenname | Symbol | SI-Äquivalent | Typische Verwendung |
|---|
| Square millimeter | mm² | 0,000001 m² | Small sections and surfaces |
| Square centimeter | cm² | 0,0001 m² | Medium-scale test surfaces |
| Square meter | m² | 1 m² | Base SI area unit |
| Square kilometer | km² | 1.000.000 m² | Very large surfaces |
| Square inch | in² | 0,00064516 m² | Imperial/US small surface areas |
| Square foot | ft² | 0,09290304 m² | Imperial/US surface areas |
Dickeneinheiten
| Einheitenname | Symbol | SI-Äquivalent | Typische Verwendung |
|---|
| Millimeter | mm | 0,001 m | Thin layers and small diameters |
| Centimeter | cm | 0,01 m | Short dimensions |
| Meter | m | 1 m | Base SI length unit |
| Kilometer | km | 1.000 m | Very large distances and long layers |
| Inch | in | 0,0254 m | Imperial/US thickness measurements |
| Foot | ft | 0,3048 m | Imperial/US length measurements |
Temperaturdifferenzeinheiten
| Einheitenname | Symbol | SI-Äquivalent | Typische Verwendung |
|---|
| Kelvin difference | K | 1 K | SI temperature difference |
| Degree Celsius difference | °C | 1 K | Practical temperature-difference notation |
| Degree Fahrenheit difference | °F | 0,555555555556 K | Imperial/US temperature-difference notation |
Anwendungsbeispiele
Wärmestrom durch eine Kupferplatte
Für k = 401 W/(m·K), A = 0,02 m², ΔT = 15 °C und L = 0,02 m beträgt die Wärmestromrate 6,015 kW.
Erforderliche Dämmstärke bei bekannter Last
Bei Q̇ = 200 W, k = 0,04 W/(m·K), A = 4 m² und ΔT = 25 °C ergibt sich eine erforderliche Dicke von etwa 20 mm.
Typische Anwendungsbereiche
- Erste Auslegung von Wand- und Dämmschichten
- Wärmeverlustschätzungen durch Platten und flache Schichten
- Schneller Vergleich von Materialleitfähigkeiten
- Lehr- und Konzeptbeispiele für eindimensionale Wärmeleitung
Annahmen und Einschränkungen
- Die Formel setzt stationäre, eindimensionale Wärmeleitung mit konstanten Eigenschaften voraus.
- Kontaktwiderstand, mehrschichtige Wände, Strahlung und Konvektion sind in dieser Basislösung nicht enthalten.
- Die Materialvoreinstellungen sind Näherungswerte; für die endgültige Auslegung sollten Herstellerangaben oder Messdaten verwendet werden.
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