導熱系數

導熱系數

熱導率 是指材料直接傳導熱量的能力,或稱熱傳導率。熱導率定義為單位截面、長度的材料在單位溫差下和單位時間內直接傳導的熱量。熱導率的單位為瓦米-1開爾文-1 。熱導率 ,其中是導熱體的橫截面積,是單位時間內傳導的熱量, 是兩熱源間導熱體的厚度, 則是溫度差。
  • 中文名稱
    導熱系數
  • 外文名稱
    daorexishu

​基本概念

導熱系數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,°C),在1秒內,通過1平方米面積傳遞的熱量,用λ表示,單位為瓦/米·度,w/m·k(W/m·K,此處的K可用℃代替)。

導熱系數導熱系數

傅立葉定律

根據傅立葉定律,熱導率的定義式為

其中,x為熱流方向。

為該方向上的熱流密度,W/m^2

為該方向上的溫度梯度,單位是 K/m

對于各向同性的材料來說,各個方向上的熱導率是相同的。

影響因素

不同物質導熱系數各不相同;相同物質的導熱系數與其的結構、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關。同一物質的含水率低、溫度較低時,導熱系數較小。一般來說,固體的熱導率比液體的大,而液體的又要比氣體的大。這種差異很大程度上是由于這兩種狀態分子間距不同所導致的。現在工程計算上用的系數值都是由專門試驗測定出來的。

保溫材料

通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規定,凡平均溫度不高于350℃時導熱系數不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導熱系數在0.05 W/(m·K)以下的材料稱為高效保溫材料。

導熱系數高的物質有優良的導熱性能。在熱流密度和厚度相同時,物質高溫側壁面與低溫側壁面間的溫度差,隨導熱系數增大而減小。比如:鍋爐爐管在未結水垢時,由于鋼的導熱系數高,鋼管的內外壁溫差不大。而鋼管內壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫差(內外壁溫度平均值)不會很高。但當爐管內壁結水垢時,由于水垢的導熱系數很小,水垢內外側溫差隨水垢厚度增大而增大,從而把管壁金屬溫度迅速抬高。當水垢厚度達到相當大(一般為1~3毫米)後,會使爐管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。對鍋爐爐牆及通路的保溫材料來講,則要求導熱系數越低越好。

一般常把導熱系數小于0.2W/(m·K)的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠岩等。

其他資料

通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規定,凡平均溫度不高于350℃時導熱系數不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導熱系數在0.05瓦/米攝氏度以下的材料稱為高效保溫材料。

保溫材料保溫材料

導熱系數高的物質有優良的導熱性能。在熱流密度和厚度相同時,物質高溫側壁面與低溫側壁面間的溫度差,隨導熱系數增大而減小。鍋爐爐管在未結水垢時,由于鋼的導熱系數高,鋼管的內外壁溫差不大。而鋼管內壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫度(內外壁溫度平均值)不會很高。但當爐管內壁結水垢時,由于水垢的導熱系數很小,水垢內外側溫差隨水垢厚度增大而迅速增大,從而把管壁金屬溫度迅速抬高。當水垢厚度達到相當大(一般為1~3毫米)後,會使爐管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。 對鍋爐爐牆及通路的保溫材料來講,則要求導熱系數越低越好。一般常把導熱系數小于0.2mW/(m·K)。的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠岩等。

常見材料的導熱系數表

單位(W/(m·K))

材料名稱導熱系數(W/Mk)材料名稱導熱系數(W/Mk)材料名稱導熱系數(W/Mk)
Si150ABS0.25導熱矽膠墊0.8~3
SiO27.6PA0.25水蒸汽0.023
SIC490PC0.20.7
GaAs46PMMA0.14~0.2硫酸5~25%0.47~0.5
GaP77PP0.21~0.26木材(縱向)0.38
LTCC2PP+25%玻纖0.25木材(橫向)0.14~0.17
AlN150軟質PVC0.14普通粘土磚0.8
Al2O3藍寶石45硬質PVC0.17耐火磚1.06
Kovar17.3PS0.08水泥沙0.9~1.28
鑽石2300LDPE0.33瓷磚1.99
317HDPE0.5石棉0.15~0.37
429橡膠0.19~0.26花崗岩2.6~3.6
純鋁237PU0.25石油0.14
純銅401純矽膠0.35瀝青0.7
純鋅112中密度矽膠0.17紙板0.06~0.14
純鈦14.63低密度矽膠0.12鑄鐵42~90
純錫64玻璃0.5~1.0不銹鋼17
純鉛35玻璃鋼0.4鑄鋁138~147
純鎳90泡沫0.045Al  6061160
36~54FR40.2Al  6063201
黃銅70~183環氧樹脂0.2~2.2Al  7075130
青銅32~153石蠟0.12

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