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文档简介
1、材料的导热率傅力叶方程式:Q 二 KAAT/d,R=AAT/Q? Q:热量,W: K:导热率,W/mk; A:接触面积;d:热量传递距离;/kT:温度差:R:热阻值导热率K是材料本身的固有性能参数,用于描述材料的导热能力。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。所以同类材料的导热率都是一样的,并不会因为厚度不一样而变化。将上而两个公式合并,可以得到K二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。这是因为导 热
2、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。根据R=AAT/Q这个公式,理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化 的公式,他设定的条件是:接触面是完全光滑和平整的,所有热量全部通过热传导的方式经过材料,并达到另一端。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 谓接触而热阻值。因为接触而的平整度、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,也会得岀不同的总热阻值。所以国际上流行会认可设
3、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ASTMD5470o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,以及施加到接触而的压力数值。大家都使用同样的 方法来测试不同的材料,而得出的结果,才有相比较的总义。通过测试得出的热阻R值,并不完全是貞实的热阻值。物理科学就是这样,很多参数是无法貞正的量化的,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
4、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:导热率髙、俾度薄,完美的接触压力保证最好的界而接触。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。很难貞正的通过一些简单的数据,來
5、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。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.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/mK)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12000.2热断桥聚洗氨尼龙11500. 256. 6%尼龙,25%玻璃纤维145098
6、00.30.5高密度聚乙烯HD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分子筛650-7500. 1低密度硅胶泡末750
7、0. 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/mKo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。该数值越犬说明导热性能越好。 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 0.0
8、9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银铝镭合金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20 0.1银铭合金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
9、.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 120.11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魂麻油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
10、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.仃7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*0.013表2窗体材料导热系数窗框材料钢材铝合金PVC PA松木 导热系数 58.2 203 0.16 0.23 0.17表3不同玻璃的传热系数玻璃类型玻璃结构(m)传热系数K-w/(m2-k)单层玻璃6.2双层中空玻璃5 9 5 3.265 12 5 3.11一层中空玻璃5 9 5 9 5 2.225 12 5 12 5 2.08Lh
11、w-E 中空玻璃 5 12 5 1.71常用材料导热系数-深圳智通电子有限公司提供MetalIMaterialConductivityDensityW/m-Ckg/m 3Aluminumf 2024 r Temper-T31212.80E+03Aluminumf 2024 r Temper-T3511432.80E+03Aluminumf 2024 r Temper-T41212.80E+03Aluminum 5052r Temper-H321382.68E+03Aluminum 5052r Temper-01442.69E+03Aluminum 6061f Temper-01802.71E+
12、03Aluminum 6061f Temper-T41542.71E+03Aluminum 6061f Temper-T61672.71E+03Aluminum 7075, Temper-01302.80E+03Aluminum 7075, Temper-T61302.80E+03Aluminum A356f Temper-T61282.76E+03Aluminum Al-Cuz Duralumin 95%Al-5%Cu1642.79E+03Aluminum Al-Mg-Siz 97%Al-l%Mg-l%Si-l%Mn1772.71E+03Aluminum Al-Siz Alusilf 80%
13、Al-20%Si1612.63E+03Aluminum Al-Siz Silumim, 86 5%Al-l%Cu1372.66E+03Aluminum Pure2202.71E+03Beryllium, Pure1751.85E+03Brass, Red, 85%Cu-15%Zn1518.80E+03Brass, Yellow, 65%Cu-35%Zn1198.80E+03Copper, Alloy, 110003888.93E+03Copper, Aluminum bronze, 95%Cu-5%Al83867E+03Copper, Brass, 70%Cu-30%Zn111852E+03C
14、opper, Bronze, 75%Cu-25%Sn26867E+03Copper, Constantan, 60%Cu-40%Ni22 Q8.92E+03Copper, Drawn Wire2878.80E+03Copper, German silver, 62%Cu-15%Ni-22%Zn24.98 62E+03Copper, Pure3868.95E+03Copper, Red brass, 85%Cu-9%Sn-6%Zn618.71E+03Gold, Pure3181.89E+04Invarz 64%Fe-35%Ni13.88.13E+03Iron, Cast557.92E+03Iro
15、n, Pure71.87.90E+03Iron, Wrought, 05%C597.85E+03Kovar, 54%Fe-29%Ni-17%Co1638.36E+03Lead, Pure351.14E+04Magnesium, Mg-Alr Electrolytic:/ 8%Al-2%Zn661.81E+03Magnesium, Pure1711.75E+03Molybdenum1301.02E+04Nichromef 80%Ni-20%Cr128.40E+03Nickel, Ni-Cr, 80%Ni-20%Cr12.68.31E+03Nickel, Ni-Crz 90%Ni-10%Cr178
16、67E+03Nickel, Pure998.91E+03Silver, Pure4181.05E+04Solder, Hard, 80%Au-20%Sn571.50E+04Solder, Hard, 88%Au-12%Ge881.50E+04Solder, Hard, 95%Au-3%Si94157E+04Solder, Sof60%Sn-40%Pb509.29E+03Solder, Sof63%Sn-37%Pb519.25E+03Solder, Soft, 92 5%Pb-2 5%Ag-5%In391.20E+04Solder, Soft, 95%Pb-5%Sn3231.10E+04Stee
17、ly Carbon, 05%C547.83E+03Steely Carbon, 1O$C437.80E+03Steely Carbon, :L 5%C367.75E+03Steely Chrome, CrO%737.90E+03Steely Chrome, Crl%61787E+03Steely Chrome, Cr20%227.69E+03Steely Chrome, Cr5%407.83E+03Steely Chrome-Nickelf 15%Cr-10%Ni19787E+03Steely Chrome-Nickelf 18%Cr-8%Ni16.3782E+03Steely Chrome-
18、Nickelf 20%Cr-15%Ni1517.83E+03Steely Chrome-Nickelf 25%Cr-20%Ni12.8787E+03Steely Invar, 36%Ni1078.14E+03Steely Nickel, NiO%737.90E+03Steely Nickel, Ni20%197.93E+03Steely Nickel, Ni40%10817E+03Steely Nickel, Ni80%358 62E+03Steel, SAE 1010597.83E+03Steel, SAE 1010, Sheet63.97.83E+03Steely Stainless, 3
19、1616.268.03E+03Steel, Tungsten, WO%737.90E+03Steel, Tungsten, Wl%667.91E+03Steel, Tungsten, W10%488.31E+03Steel, Tungsten, W5%548.07E+03Tin, CasHammered6257.35E+03Tin, Pure647.30E+03Titanium15.64.51E+03Tungsten1801.94E+04Zinc, Pure112.27.14E+03Non-MetalMaterialConductivityDensityW/m-Ckg/m3ABS-Plasti
20、c0.251.01E+03Acetals0.3:L42E+03Acrylic0.061.19E+03Alkyds0852.00E+03Alumina, 96%213.80E+03Alumina, Pure373.90E+03Asbestos f Asbestos-sheets0.166No DataAsbestos f Cement208No DataAsbestos f Cement-boards074No DataAsbestosf Corregated, 4plies/in0.087No DataAsbestos, Felt, 20 lam/in0.078No DataAsbestos,
21、 Felt, 40 lam/in0.057No DataAsbestos f Loosely-packed0.154520Asphalt075No DataBakelite019No DataBalsam wool 221b/ft 300435Beryllia, 99 5%197.3No DataBrick, Building brick0.691.60E+03Brick, Carborundum brick18.5No DataBrick, Chrome brick2323.00E+03Brick, Diatomaceous earth024No DataBrick, Face brick1
22、.322.00E+03Brick, Fireclay1.042.00E+03Brick, Magnesite3.81No DataCarbon6.92No DataCardboard, Celotex0.048No DataCardboard, Corrugated0.064No DataCemenMortar116No DataCemenPortland0291.50E+03Concrete, Cinder076No DataConcrete, Stone 1-2-4 mix1.372.10E+03Cork, Corkboard,lOlb/ft 30.043160Cork, Ground0.
23、043150Cork, Regranulated0.04580Diamond, Film7003.50E+03Diamond, Type IIA2.00E+03No DataDiamond, Type IIB130E+03No DataDiatomaceous earth0.061320E-Glass Fiber0892.54E+03Epoxy# High Fill2.163No DataEpoxy# No Fill0.207No DataFelt, Hair0.036265Felt, Wool0.052330Fiber insulating board0.048240FR4 Epoxy Gl
24、ass, loz Copper9.11No DataFR4 Epoxy Glass, 2 oz Copper17.71No DataFR4 Epoxy Glass, 4oz Copper35.15No DataFR4 Epoxy Glass, no Copper0.2941.90E+03Glass, Borosilicate1.092.20E+03Glassf Pyrex1.022.23E+03Glassf Window0782.70E+03Glass, Woolz 151b/ft 30.03824Insulex, dry0.064No DataKapok0.035No DataKapton0
25、.156No DataMagnesia 85%0.067270Mica071No DataMylar019No DataNylon0.2421.10E+03Phenolic Paper based0.277No DataPhenolic Plain0.519No DataPlaster, Gypsum0481.44E+03Plaster, Metal lath047No DataPlaster, Wood lath028No DataPlexiglass019No DataPolycarbonate0191.20E+03Polyethylene. High density0.5950Polyethylene. Low density035920Polyethylene, Medium density04930Polystyrene0.106N
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