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《常見(jiàn)材料導(dǎo)熱系數(shù)(史上最全版)匯總》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、導(dǎo)熱率K是材料本身的固有性能參數(shù),用于描述材料的導(dǎo)熱能力,又稱為熱導(dǎo)率,單位為W/mK。這個(gè)特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒(méi)有關(guān)系的,只是跟材料本身的成分有關(guān)系。不同成分的導(dǎo)熱率差異較大,導(dǎo)致由不同成分構(gòu)成的物料的導(dǎo)熱率差異較大。單粒物料的導(dǎo)熱性能好于堆積物料。穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:導(dǎo)入物體的熱流量等于導(dǎo)出物體的熱流量,物體內(nèi)部各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過(guò)程。非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:導(dǎo)入和導(dǎo)出物體的熱流量不相等,物體內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度和熱含量隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過(guò)程,也稱為瞬態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程。導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下
2、,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1度(K,°C),在1秒內(nèi),通過(guò)1平方米面積傳遞的熱量,用λ表示,單位為瓦/米·度導(dǎo)熱系數(shù)與材料的組成結(jié)構(gòu)、密度、含水率、溫度等因素有關(guān)。非晶體結(jié)構(gòu)、密度較低的材料,導(dǎo)熱系數(shù)較小。材料的含水率、溫度較低時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)較小。通常把導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料稱為保溫材料(我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,凡平均溫度不高于350℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導(dǎo)熱系數(shù)在0.05瓦/米攝氏度以下的材料稱為高效保溫材料?! ?dǎo)熱系數(shù)高的物質(zhì)有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。在熱流密
3、度和厚度相同時(shí),物質(zhì)高溫側(cè)壁面與低溫側(cè)壁面間的溫度差,隨導(dǎo)熱系數(shù)增大而減小。鍋爐爐管在未結(jié)水垢時(shí),由于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)高,鋼管的內(nèi)外壁溫差不大。而鋼管內(nèi)壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫度(內(nèi)外壁溫度平均值)不會(huì)很高。但當(dāng)爐管內(nèi)壁結(jié)水垢時(shí),由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很小,水垢內(nèi)外側(cè)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(dāng)水垢厚度達(dá)到相當(dāng)大(一般為1~3毫米)后,會(huì)使?fàn)t管管壁溫度超過(guò)允許值,造成爐管過(guò)熱損壞。對(duì)鍋爐爐墻及管道的保溫材料來(lái)講,則要求導(dǎo)熱系數(shù)越低越好。一般常把導(dǎo)熱系數(shù)小于0。
4、8x10的3次方瓦/(米時(shí)·攝氏度)的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠巖等填縫導(dǎo)熱材料有:導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱云母片、導(dǎo)熱陶瓷片、導(dǎo)熱矽膠片、導(dǎo)熱雙面膠等。主要作用是填充發(fā)熱功率器件與散熱片之間的縫隙,通??此坪芷降膬蓚€(gè)面,其實(shí)接觸面積不到40%,又因?yàn)榭諝馐遣涣紝?dǎo)熱體,導(dǎo)熱系數(shù)僅有0.03w/m.k,填充縫隙就是用導(dǎo)熱材料填充縫隙間的空氣.傅力葉方程式:Q=KA△T/d,R=A△T/Q???????Q:熱量,WK:導(dǎo)熱率,W/mkA:接觸面積d:熱量傳遞距離△T:溫度差R:熱阻值將上面兩個(gè)公式合并,
5、可以得到K=d/R。因?yàn)镵值是不變的,可以看得出熱阻R值,同材料厚度d是成正比的。也就說(shuō)材料越厚,熱阻越大。但如果仔細(xì)看一些導(dǎo)熱材料的資料,會(huì)發(fā)現(xiàn)很多導(dǎo)熱材料的熱阻值R,同厚度d并不是完全成正比關(guān)系。這是因?yàn)閷?dǎo)熱材料大都不是單一成分組成,相應(yīng)會(huì)有非線性變化。厚度增加,熱阻值一定會(huì)增大,但不一定是完全成正比的線性關(guān)系,可能是更陡的曲線關(guān)系。實(shí)際這是不可能的條件。所以測(cè)試并計(jì)算出來(lái)的熱阻值并不完全是材料本身的熱阻值,應(yīng)該是材料本身的熱阻值+所謂接觸面熱阻值。因?yàn)榻佑|面的平整度、光滑或者粗糙、以及安裝
6、緊固的壓力大小不同,就會(huì)產(chǎn)生不同的接觸面熱阻值,也會(huì)得出不同的總熱阻值。所以國(guó)際上流行會(huì)認(rèn)可設(shè)定一種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法和條件,就是在資料上經(jīng)常會(huì)看到的ASTMD5470。這個(gè)測(cè)試方法會(huì)說(shuō)明進(jìn)行熱阻測(cè)試時(shí)候,選用多大的接觸面積A,多大的熱量值Q,以及施加到接觸面的壓力數(shù)值。大家都使用同樣的方法來(lái)測(cè)試不同的材料,而得出的結(jié)果,才有相比較的意義。通過(guò)測(cè)試得出的熱阻R值,并不完全是真實(shí)的熱阻值。物理科學(xué)就是這樣,很多參數(shù)是無(wú)法真正的量化的,只是一個(gè)“模糊”的數(shù)學(xué)概念。通過(guò)這樣的“模糊”數(shù)據(jù),人們可以將一些數(shù)
7、據(jù)量化,而用于實(shí)際應(yīng)用。此處所說(shuō)的“模糊”是數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ),“模糊”表示最為接近真實(shí)的近似。而同樣道理,根據(jù)熱阻值以及厚度,再計(jì)算出來(lái)的導(dǎo)熱率K值,也并不完全是真正的導(dǎo)熱率值。傅力葉方程式,是一個(gè)完全理想化的公式。我們可用來(lái)理解導(dǎo)熱材料的原理。但實(shí)際應(yīng)用、熱阻計(jì)算是復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,會(huì)有很多的修正公式,來(lái)完善所有的環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問(wèn)題??傊篴.同樣的材料,導(dǎo)熱率是一個(gè)不變的數(shù)值,熱阻值是會(huì)隨厚度發(fā)生變化的。b.同樣的材料,厚度越大,可簡(jiǎn)單理解為熱量通過(guò)材料傳遞出去要走的路程越多,所耗的時(shí)間也越多,效能也
8、越差。c.對(duì)于導(dǎo)熱材料,選用合適的導(dǎo)熱率、厚度是對(duì)性能有很大關(guān)系的。選擇導(dǎo)熱率很高的材料,但是厚度很大,也是性能不夠好的。最理想的選擇是:導(dǎo)熱率高、厚度薄,完美的接觸壓力保證最好的界面接觸。d、使用什么導(dǎo)熱材料給客戶,理論上來(lái)講是很困難的一件事情。很難真正的通過(guò)一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù),來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算出選用何種材料合適。更多的是靠測(cè)試和對(duì)比,還有經(jīng)驗(yàn)。測(cè)試能達(dá)到產(chǎn)品要求的理想效果,就是最為合適的材料。e、不專業(yè)的用戶,會(huì)關(guān)注材料的導(dǎo)熱率;專業(yè)的用戶,會(huì)關(guān)注材料的熱阻值。導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下,1