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,通过1平方米面积传递的热量,用λ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(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(m·K)的材料称为保温材料),而把导热系数在瓦/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,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/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。
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。
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
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
各种物质导热系数!
material conductivity K (W/
diamond 钻石2300
silver 银429
cooper 铜401
gold 金317
aluminum 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 落叶松木0
木屑50 普通松木45 ~
海砂20 杨木100
研碎软木20 胶合板0
压缩软木20 纤维素0
聚苯乙烯100 丝20 ~
硫化橡胶50 ~炉渣50
镍铝锰合金0 硬质胶25
青铜30 32~153 白桦木30
殷钢30 11 橡木20
康铜30 雪松0
黄铜20 70~183 柏木20
镍铬合金20 ~171 普通冕玻璃20 1
石棉0 ~石英玻璃 4
纸12 ~燧石玻璃32
皮棉重燧石玻璃
矿渣棉0 ~精制玻璃12
毡汽油12
蜡凡士林12
纸板“天然气”油12
皮革~甘油0
冰煤油100
新下的雪蓖麻油500
填实了的雪橄榄油0
瓷已烷0
石蜡油二氯乙烷
变压器油90%硫酸
石油醋酸18
石蜡硝基苯
柴油机燃油二硫化碳
沥青甲醇
玄武岩四氯化碳
拌石水泥三氯甲烷
花岗石~氨气*
丙铜水蒸汽* ~
苯重水蒸汽*
水空气*
聚苯板木工板重水硫化氢*
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203
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
双层中空玻璃5×9×5
5×12×5
一层中空玻璃5×9×5×9×5
←-- 5×12×5×12×5
Lhw-E中空玻璃5×12×5。