Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit ist eine materialabhängige Kenngröße. Sie gibt an, wie gut ein Stoff Wärme durch Wärmeleitung weitergibt. Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit übertragen Wärme schnell. Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit wirken dagegen wärmedämmend.

In der Verfahrenstechnik beeinflusst die Wärmeleitfähigkeit den Wärmetransport in Feststoffen, Schüttgütern, Flüssigkeiten und Gasen. Sie ist entscheidend für Aufheiz- und Abkühlzeiten, die Temperaturverteilung und die Energieeffizienz.

Bei Schüttgütern hängt die effektive Wärmeleitfähigkeit jedoch nicht nur vom Material selbst ab. Auch Porosität, Schüttdichte, Kontaktflächen und eingeschlossene Gase spielen eine Rolle. Bewegte Schüttgüter zeigen oft eine höhere effektive Wärmeübertragung als ruhende.

Die Wärmeleitfähigkeit ist besonders wichtig bei der Auslegung von Mischern, Reaktoren, Trocknern und wärmeübertragenden Apparaten. Sie bestimmt, wie schnell Wärme vom Heiz- oder Kühlmedium in das Produkt gelangt. Der Wärmestrom durch Wärmeleitung kann wie folgt beschrieben werden:

Qdot = -λ * A * (dT / dx)

• Qdot ist der Wärmestrom (W)
• λ ist die Wärmeleitfähigkeit (W/(m·K))
• A ist die Wärmeübertragungsfläche (m²)
• dT/dx ist der Temperaturgradient (K/m)

Das negative Vorzeichen zeigt an, dass Wärme stets in Richtung fallender Temperatur fließt.