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常用材料的导热系数


发布日期:[2014-09-10] 共阅[4605]次

导热率K是材料本身的固有性能参数,用于描述材料的导热能力,又称为热导率,单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的,只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大,导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。

稳态导热:导入物体的热流量等于导出物体的热流量,物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。

非稳态导热:导入和导出物体的热流量不相等,物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程,也称为瞬态导热过程。

导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C,1秒内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/·

导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率、温度较低时,导热系数较小。

通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定,凡平均温度不高于350时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保

温材料),而把导热系数在0.05/米摄氏度以下的材料称为保温材料。

  导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时,物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差,随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时,由于钢的导热系数高,钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近,因此,管壁温度(内外壁温度平均值)不会很高。但当炉管内壁结水垢时,由于水垢的导热系数很小,水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大,从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大(一般为1~3毫米)后,会使炉管管壁温度超过允许值,造成炉管过热损坏。 对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲,则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于08x103次方瓦/(米时·摄氏度)的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等

填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙,通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体,导热系数仅有0.03w/m.k,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气.

傅力叶方程式:
Q=KA△T/d,
R=A△T/:
热量,W   K: 导热率,W/mk    A:接触面积
d: 热量传递距离    △T:温度差    R: 热阻值

将上面两个公式合并,可以得到 K=d/R。因为K值是不变的,可以看得出热阻R值,同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚,热阻越大。
但如果仔细看一些导热材料的资料,会发现很多导热材料的热阻值R,同厚度d并不是*成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成,相应会有非线性变化。厚度增加,热阻值一定会增大,但不一定是*成正比的线性关系,可能是更陡的曲线关系。

实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不*是材料本身的热阻值,应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同,就会产生不同的接触面热阻值,也会得出不同的总热阻值。

所以上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件,就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候,选用多大的接触面积A,多大的热量值Q,以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料,而得出的结果,才有相比较的意义。

通过测试得出的热阻R值,并不*是真实的热阻值。物理科学就是这样,很多参数是无法真正的量化的,只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据,人们可以将一些数据量化,而用于实际应用。 此处所说的“模糊” 是数学术语,“模糊”表示为接近真实的近似。

而同样道理,根据热阻值以及厚度,再计算出来的导热率K值,也并不*是真正的导热率值。

傅力叶方程式,是一个*理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型,会有很多的修正公式,来完善所有的环节可能出现的问题。

总之:
a. 同样的材料,导热率是一个不变的数值,热阻值是会随厚度发生变化的。
b. 同样的材料,厚度越大,可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多,所耗的时间也越多,效能也越差。
c. 对于导热材料,选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料,但是厚度很大,也是性能不够好的。理想的选择是:导热率高、厚度薄,的接触压力保证的界面接触。

d、使用什么导热材料给客户,理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据,来准确计算出选用何种材料合适。更多的是靠测试和对比,还有经验。测试能达到产品要求的理想效果,就是为合适的材料。

e、不专业的用户,会关注材料的导热率;专业的用户,会关注材料的热阻值。

导热系数

导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C,1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/?度(W/mK,此处的K可用°C代替)。

导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率、温度较低时,导热系数较小。

通常把导热系数较低的材料称为保温材料,而把导热系数在0.05/米度以下的材料称为保温材料。

导热率(热导率)是反映材料导热性能的物理量,它不仅是评价材料的热学特性的依据,而且是材料在应用时的一个设计依据,在加热器 、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。因为材料的热导率不仅随温度、压力变化,而且材料的杂质含量。结构变化都会明显影响热导率的数值,所以在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。内容。

导热系数单位换算

千卡/·· [kcal/(m·h· )]

/ 厘米·· [cal/(cm·s· )]

/ · K[W/(m·K)]

焦耳 / 厘米·· [J/(cm·s· )]

英热单位 / 英尺·· [Btu/(ft·h· )]

1

2.78×10 -3

1.16

1.16×10 -2

0.672

360

1

418.7

4.187

242

0.8598

2.39×10 -3

1

10 -2

0.578

85.98

0.239

100

1

57.8

1.49

4.13×10 -3

1.73

1.73×10 -2

1

 


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