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文档简介

材料的导热率傅力叶方程式:

Q=KA△T/d,

R=A△T/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

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。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。根据R=A△T/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ASTMD5470。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,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/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12000.2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!materialconductivityK(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500.09落叶松木00.13木屑500.05普通松木450.08~0.11海砂200.03杨木1000.1研碎软木200.04胶合板00.125压缩软木200.07纤维素00.46聚苯乙烯1000.08丝200.04~0.05硫化橡胶500.22~0.29炉渣500.84镍铝锰合金032.7硬质胶250.18青铜3032~153白桦木300.15殷钢3011橡木200.17康铜3020.9雪松00.095黄铜2070~183柏木200.1镍铬合金2012.3~171普通冕玻璃201石棉00.16~0.37石英玻璃41.46纸120.06~0.13燧石玻璃320.795皮棉4.10.03重燧石玻璃12.50.78矿渣棉00.05~0.14精制玻璃120.9毡0.04汽油120.11蜡0.04凡士林120.184纸板0.14“天然气”油120.14皮革0.18~0.19甘油00.276冰2.22煤油1000.12新下的雪0.1蓖麻油5000.18填实了的雪0.21橄榄油00.165瓷1.05已烷00.152石蜡油0.123二氯乙烷0.147变压器油0.12890%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2.68~3.35氨气*0.022丙铜0.177水蒸汽*0.0235~0.025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PVCPA松木导热系数58.22030.160.230.17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5×9×53.265×12×53.11一层中空玻璃5×9×5×9×52.22←--5×12×5×12×52.08Lhw-E中空玻璃5×12×51.71常用材料导热系数--深圳智通电子有限公司提供MetalMaterialConductivityDensityW/m-Ckg/m3Aluminum,2024,Temper-T31212.80E+03Aluminum,2024,Temper-T3511432.80E+03Aluminum,2024,Temper-T41212.80E+03Aluminum,5052,Temper-H321382.68E+03Aluminum,5052,Temper-O1442.69E+03Aluminum,6061,Temper-O1802.71E+03Aluminum,6061,Temper-T41542.71E+03Aluminum,6061,Temper-T61672.71E+03Aluminum,7075,Temper-O1302.80E+03Aluminum,7075,Temper-T61302.80E+03Aluminum,A356,Temper-T61282.76E+03Aluminum,Al-Cu,Duralumin,95%Al-5%Cu1642.79E+03Aluminum,Al-Mg-Si,97%Al-1%Mg-1%Si-1%Mn1772.71E+03Aluminum,Al-Si,Alusil,80%Al-20%Si1612.63E+03Aluminum,Al-Si,Silumim,86.5%Al-1%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,Aluminumbronze,95%Cu-5%Al838.67E+03Copper,Brass,70%Cu-30%Zn1118.52E+03Copper,Bronze,75%Cu-25%Sn268.67E+03Copper,Constantan,60%Cu-40%Ni22.78.92E+03Copper,DrawnWire2878.80E+03Copper,Germansilver,62%Cu-15%Ni-22%Zn24.98.62E+03Copper,Pure3868.95E+03Copper,Redbrass,85%Cu-9%Sn-6%Zn618.71E+03Gold,Pure3181.89E+04Invar,64%Fe-35%Ni13.88.13E+03Iron,Cast557.92E+03Iron,Pure71.87.90E+03Iron,Wrought,0.5%C597.85E+03Kovar,54%Fe-29%Ni-17%Co16.38.36E+03Lead,Pure351.14E+04Magnesium,Mg-Al,Electrolytic,8%Al-2%Zn661.81E+03Magnesium,Pure1711.75E+03Molybdenum1301.02E+04Nichrome,80%Ni-20%Cr128.40E+03Nickel,Ni-Cr,80%Ni-20%Cr12.68.31E+03Nickel,Ni-Cr,90%Ni-10%Cr178.67E+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%Si941.57E+04Solder,Soft,60%Sn-40%Pb509.29E+03Solder,Soft,63%Sn-37%Pb519.25E+03Solder,Soft,92.5%Pb-2.5%Ag-5%In391.20E+04Solder,Soft,95%Pb-5%Sn32.31.10E+04Steel,Carbon,0.5%C547.83E+03Steel,Carbon,1.0%C437.80E+03Steel,Carbon,1.5%C367.75E+03Steel,Chrome,Cr0%737.90E+03Steel,Chrome,Cr1%617.87E+03Steel,Chrome,Cr20%227.69E+03Steel,Chrome,Cr5%407.83E+03Steel,Chrome-Nickel,15%Cr-10%Ni197.87E+03Steel,Chrome-Nickel,18%Cr-8%Ni16.37.82E+03Steel,Chrome-Nickel,20%Cr-15%Ni15.17.83E+03Steel,Chrome-Nickel,25%Cr-20%Ni12.87.87E+03Steel,Invar,36%Ni10.78.14E+03Steel,Nickel,Ni0%737.90E+03Steel,Nickel,Ni20%197.93E+03Steel,Nickel,Ni40%108.17E+03Steel,Nickel,Ni80%358.62E+03Steel,SAE1010597.83E+03Steel,SAE1010,Sheet63.97.83E+03Steel,Stainless,31616.268.03E+03Steel,Tungsten,W0%737.90E+03Steel,Tungsten,W1%667.91E+03Steel,Tungsten,W10%488.31E+03Steel,Tungsten,W5%548.07E+03Tin,Cast,Hammered62.57.35E+03Tin,Pure647.30E+03Titanium15.64.51E+03Tungsten1801.94E+04Zinc,Pure112.27.14E+03Non-MetalMaterialConductivityDensityW/m-Ckg/m3ABS-Plastic0.251.01E+03Acetals0.31.42E+03Acrylic0.061.19E+03Alkyds0.852.00E+03Alumina,96%213.80E+03Alumina,Pure373.90E+03Asbestos,Asbestos-sheets0.166NoDataAsbestos,Cement2.08NoDataAsbestos,Cement-boards0.74NoDataAsbestos,Corregated,4plies/in0.087NoDataAsbestos,Felt,20lam/in0.078NoDataAsbestos,Felt,40lam/in0.057NoDataAsbestos,Loosely-packed0.154520Asphalt0.75NoDataBakelite0.19NoDataBalsamwool2.2lb/ft30.0435Beryllia,99.5%197.3NoDataBrick,Buildingbrick0.691.60E+03Brick,Carborundumbrick18.5NoDataBrick,Chromebrick2.323.00E+03Brick,Diatomaceousearth0.24NoDataBrick,Facebrick1.322.00E+03Brick,Fireclay1.042.00E+03Brick,Magnesite3.81NoDataCarbon6.92NoDataCardboard,Celotex0.048NoDataCardboard,Corrugated0.064NoDataCement,Mortar1.16NoDataCement,Portland0.291.50E+03Concrete,Cinder0.76NoDataConcrete,Stone1-2-4mix1.372.10E+03Cork,Corkboard,10lb/ft30.043160Cork,Ground0.043150Cork,Regranulated0.04580Diamond,Film7003.50E+03Diamond,TypeIIA2.00E+03NoDataDiamond,TypeIIB1.30E+03NoDataDiatomaceousearth0.061320E-GlassFiber0.892.54E+03Epoxy,HighFill2.163NoDataEpoxy,NoFill0.207NoDataFelt,Hair0.036265Felt,Wool0.052330Fiberinsulatingboard0.048240FR4EpoxyGlass,1ozCopper9.11NoDataFR4EpoxyGlass,2ozCopper17.71NoDataFR4EpoxyGlass,4ozCopper35.15NoDataFR4EpoxyGlass,noCopper0.2941.90E+03Glass,Borosilicate1.092.20E+03Glass,Pyrex1.022.23E+03Glass,Window0.782.70E+03Glass,Wool,1.5lb/ft30.03824Insulex,dry0.064NoDataKapok0.035NoDataKapton0.156NoDataMagnesia,85%0.067270Mica0.71NoDataMylar0.19NoDataNylon0.2421.10E+03Phenolic,Paperbased0.277NoDataPhenolic,Plain0.519NoDataPlaster,Gypsum0.481.44E+03Plaster,Metallath0.47NoDataPlaster,Woodlath0.28NoDataPlexiglass0.19NoDataPolycarbonate0.191.20E+03Polyethylene,Highdensity0.5950Polyethylene,Lowdensity0.35920Polyethylene,Mediumdensity0.4930Polystyrene0.106NoDataPolyvinylchloride0.16

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