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文档简介
1、精品文档导热率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),在1秒内 ,
2、通过1平方米面积传递的热量 ,用表示 ,单位为瓦/米·度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瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。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
3、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13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0。8x10的3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
4、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=kat/d,r=at/q q: 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并不是完全成正比关系。
5、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 ,但不一定是完全成正比的线性关系 ,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完全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。所以国际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
6、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 ,并不完全是真实的热阻值。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”表示最为接近真实的近似。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 ,也并不完全是真正的导热率值。傅力叶方程式 ,是一个完全理想化的公式。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
7、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。最理想的选择是:导热率高、厚度薄 ,完美的接触压力保证最好的界面接触。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 ,就是最为合适的材料。e、不专业的用户 ,
8、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),在1小时内 ,通过1平方米面积传递的热量 ,单位为瓦/米度(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瓦/米度以下的材料称为高效保温材料。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
9、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/米·时· kcal/(m·h· )卡 / 厘米·秒· cal/(cm·s· )瓦 / 米· kw/(m·k)焦耳 / 厘米·秒· j/(cm·s· )英热单位 / 英尺·时
10、183; btu/(ft·h· )12.78×10 -31.161.16×10 -20.6723601418.74.1872420.85982.39×10 -3110 -20.57885.980.239100157.81.494.13×10 -31.731.73×10 -21材料名称导热系数w/mk材料名称导热系数w/mk材料名称导热系数w/mk材料名称导热系数w/mk材料名称导热系数w/mksi150abs0.25空气0.010.04导热硅胶垫0.83sio27.6pa0.25水蒸汽0.023sic490pc0.2水0.5
11、0.7gaas46pmma0.140.2硫酸5250.470.5gap77pp0.210.26木材(纵向)0.38ltcc2pp+25玻纤0.25木材(横向)0.140.17aln150软质pvc0.14普通粘土砖0.70.8al2o3蓝宝石45硬质pvc0.17耐火砖1.06kovar17.3ps0.08水泥沙0.91.28钻石2300ldpe0.33瓷砖1.99金317hdpe0.5石棉0.150.37银429橡胶0.190.26玄武岩2.18纯铝237pu0.25花岗岩2.63.6纯铜401纯硅胶0.35石蜡0.12纯锌112中密度硅胶0.17石油0.14纯钛14.63低密度硅胶0.12
12、沥青0.7纯锡64玻璃0.51.0纸板0.060.14纯铅35玻璃钢0.40铸铁4290纯镍90泡沫0.045不锈钢17钢3654fr40.2铸铝138147黄铜70183环氧树脂0.22.2al 6061160青铜32153al 6063201al 7075130常用材料的导热系数表用途材料名称密度(kg/m3)导热系数(w/m.k)窗框铜8900380硅合金铝2800160黄铜8400120铁780050不锈钢790017pvc13900.17硬木7000.18建筑构件软木5000.13up树脂玻璃钢19000.4玻璃碳酸钙玻璃25001.0有机玻璃pmma11800.18聚碳酸脂1200
13、0.2热断桥聚冼氨尼龙11500.256.6%尼龙,25%玻璃纤维14500.3高密度聚乙烯hd9800.5低密度聚乙烯ld9200.33固体聚丙烯9100.2225%玻纤聚丙烯12000.25聚亚氨脂树脂pu12000.25刚性pvc13900.17防雨氯丁橡胶pcp12400.23密封条三元乙丙epdm11500.25纯硅胶12000.35柔性pvc12000.14聚脂马海毛0.14柔性橡胶泡末60-800.05密封剂刚性聚氨脂pu12000.25固体/热融异丁烯12000.24聚硫胶17000.4纯硅胶12000.35聚异丁烯9300.2聚脂树脂14000.19硅胶干燥剂7200.13分
14、子筛650-7500.1低密度硅胶泡末7500.12中密度硅胶泡末8200.17金属导热系数表(w/mk)热传导系数的定义为:每单位长度、每k ,可以传送多少w的能量 ,单位为w/mk。其中“w”指热功率单位 ,“m”代表长度单位米 ,而“k”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表:银 429铜 401金 317铝 237铁 80锡 67铅 34.8各种物质导热系数!material conductivity k (w/m.k)diamond 钻石 2300silver 银 429cooper 铜 401gold 金 317aluminum 铝 237各物
15、质的导热系数物质 温度 导热系数 物质 温度 导热系数亚麻布 50 0.09 落叶松木 0 0.13木屑 50 0.05 普通松木 45 0.080.11海砂 20 0.03 杨木 100 0.1研碎软木 20 0.04 胶合板 0 0.125压缩软木 20 0.07 纤维素 0 0.46聚苯乙烯 100 0.08 丝 20 0.040.05硫化橡胶 50 0.220.29 炉渣 50 0.84镍铝锰合金 0 32.7 硬质胶 25 0.18青铜 30 32153 白桦木 30 0.15殷钢 30 11 橡木 20 0.17康铜 30 20.9 雪松 0 0.095黄铜 20 70183 柏木
16、 20 0.1镍铬合金 20 12.3171 普通冕玻璃 20 1石棉 0 0.160.37 石英玻璃 4 1.46纸 12 0.060.13 燧石玻璃 32 0.795皮棉 4.1 0.03 重燧石玻璃 12.5 0.78矿渣棉 0 0.050.14 精制玻璃 12 0.9毡 0.04 汽油 12 0.11蜡 0.04 凡士林 12 0.184纸板 0.14 “天然气”油 12 0.14皮革 0.180.19 甘油 0 0.276冰 2.22 煤油 100 0.12新下的雪 0.1 蓖麻油 500 0.18填实了的雪 0.21 橄榄油 0 0.165瓷 1.05 已烷 0 0.152石蜡油 0.123 二氯乙烷 0.147变压器油 0.128 90%硫酸 0.354石油 0.14 醋酸 18石蜡 0.12 硝基苯 0.159柴油机燃油 0.12 二硫化碳 0.144沥青 0.699 甲醇 0.207玄武岩 2.177 四氯化碳 0.106拌石水泥 1.5 三氯甲烷 0.121花岗石 2.683.35 氨气* 0.022丙铜 0.177 水蒸汽* 0.02350.025苯 0.139 重水蒸汽* 0.072水 0.54 空气* 0.024聚苯板 0.04 木工板 0.1-0.2重水 0.559 硫化氢* 0.01
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