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文檔簡介
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,乂稱為熱導(dǎo)率,單位為W/mK=這個特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒有關(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)致山不同成分構(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)部各點溫度不隨時間而變化的導(dǎo)熱過程。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)任意一點的溫度和熱含量隨時間而變化的導(dǎo)熱過程,也稱為瞬態(tài)導(dǎo)熱過程。導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下,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1平方米面積傳遞的熱量,用A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,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(我國國家標準規(guī)定,凡平均溫度不高于350t時導(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。導(dǎo)熱系數(shù)高的物質(zhì)有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。在熱流密度和用度相同時,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,山于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)高,鋼管的內(nèi)外壁溫差不大。而鋼管內(nèi)壁溫度乂與管中水溫接近,因此,管壁溫度(內(nèi)外壁溫度平均值)不會很高。但當(dāng)爐管內(nèi)壁結(jié)水垢時,由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很小,水垢內(nèi)外側(cè)溫差隨水垢耳度增大而迅速增大,從而把管壁金屬溫度迅速抬高。當(dāng)水垢耳度達到相當(dāng)大(一般為1~3毫米)后,會使?fàn)t管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。對鍋爐爐墻及管道的保溫材料來講,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。8x10的3次方瓦/(米時?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€面,其實接觸面積不到40%,乂因為空氣是不良導(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=KAAT/d,R=AAT/QQ:熱量,WK:導(dǎo)熱率,W/mkA:接觸面積d:熱量傳遞距離溫度差R:熱阻值將上面兩個公式合并,可以得到K=d/Ro因為K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。也就說材料越厚,熱阻越大。但如果仔細看一些導(dǎo)熱材料的資料,會發(fā)現(xiàn)很多導(dǎo)熱材料的熱阻值R同耳度d并不是完全成正比關(guān)系。這是因為導(dǎo)熱材料大都不是單一成分組成,相應(yīng)會有非線性變化。厚度增加,熱阻值一定會增大,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。實際這是不可能的條件。所以測試并計算出來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。因為接觸面的平整度、光滑或者粗糙、以及安裝緊固的壓力大小不同,就會產(chǎn)生不同的接觸面熱阻值,也會得出不同的總熱阻值。所以國際上流行會認可設(shè)定一種標準的測試方法和條件,就是在資料上經(jīng)常會看到的ASTMD5470o這個測試方法會說明進行熱阻測試時候,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測試不同的材料,而得出的結(jié)果,才有相比較的意義。通過測試得出的熱阻R值,并不完全是真實的熱阻值。物理科學(xué)就是這樣,很多參數(shù)是無法真正的量化的,只是一個“模糊”的數(shù)學(xué)概念。通過這樣的“模糊”數(shù)據(jù),人們可以將一些數(shù)據(jù)量化,而用于實際應(yīng)用。此處所說的“模糊”是數(shù)學(xué)術(shù)語,“模糊”表示最為接近真實的近似。而同樣道理,根據(jù)熱阻值以及用度,再計算出來的導(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,是一個完全理想化的公式。我們可用來理解導(dǎo)熱材料的原理。但實際應(yīng)用、熱阻計算是復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,會有很多的修正公式,來完善所有的環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題。總之:同樣的材料,導(dǎo)熱率是一個不變的數(shù)值,熱阻值是會隨厚度發(fā)生變化的。同樣的材料,用度越大,可簡單理解為熱量通過材料傳遞出去要走的路程越多,所耗的時間也越多,效能也越差。對于導(dǎo)熱材料,選用合適的導(dǎo)熱率、卑度是對性能有很大關(guān)系的。選擇導(dǎo)熱率很高的材料,但是卑度很大,也是性能不夠好的。最理想的選擇是:導(dǎo)熱率高、片度薄,完美的接觸圧力保證最好的界面接觸。使用什么導(dǎo)熱材料給客戶,理論上來講是很困難的一件事情。很難真正的通過一些簡單的數(shù)據(jù),來準確訃算出選用何種材料合適。更多的是靠測試和對比,還有經(jīng)驗。測試能達到產(chǎn)品要求的理想效果,就是最為合適的材料。不專業(yè)的用戶,會關(guān)注材料的導(dǎo)熱率:專業(yè)的用戶,會關(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,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1度(K,C),在1小時內(nèi),通過1平方米面積傳遞的熱量,單位為瓦/米度(W/mK,此處的K可用。C代替)。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,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,而把導(dǎo)熱系數(shù)在0.05瓦/米度以下的材料稱為高效保溫材料。導(dǎo)熱率(熱導(dǎo)率)是反映材料導(dǎo)熱性能的物理量,它不僅是評價材料的熱學(xué)特性的依據(jù),而且是材料在應(yīng)用時的一個設(shè)計依據(jù),在加熱器、散熱器、傳熱管道設(shè)計、房屋設(shè)計等工程實踐中都要涉及這個參數(shù)。因為材料的熱導(dǎo)率不僅隨溫度、壓力變化,而且材料的雜質(zhì)含量。結(jié)構(gòu)變化都會明顯影響熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱系數(shù)單位換算千卡/米?時?°c[kcal/(mh?°C)]卡/厘米?秒弋[cal/(cms-C)]瓦/米?K[W/(m?K)]焦耳/厘米?秒?°C[J/(cms-?"C)]英熱單位/英尺?時[Btu/(fth..°F)]12.78乂10?31.161.16乂10?20.6723601418.74.1872420.85982.39x10?3110-20.57885.980.239100157.81.494.130?31.731.73乂10?21數(shù)值,所以在科學(xué)實驗和工程技術(shù)中對材料的熱導(dǎo)率常用實驗的方法測定。內(nèi)容。材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/mK材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/mK材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/mK材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/mK材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/mKSi150ABS0.25空氣0.01?0.04導(dǎo)熱硅0.8?3SiO27.6PA0.25水蒸汽0.023SIC490PC0.2水0.5?0.7GaAs6PMMA0.14~硫酸5?0.47?0.5?0.225%
GaP77PP0.21木材(縱0.38向)uvcc~"2-PP+25%0.14?0.17AIN150車縮辭PVCo14向)普通粘土07—08MSECD\/nn17ifiJ*J/lrf;1nft—―VJ」tn1)7\ltv磚K?ter17.3PS0.08水泥沙0.9-1.28鉆石2300LDPE0.33瓷磚1.99金317HDPE0.5石棉0.15?0.37429橡膠0.19玄武巖2.18純鋁237PU0.25花崗巖2.6?3.6純銅401純硅膠0.35石蠟0.12純鋅112中密度硅0.17石油0.14純鈦14.630.12瀝青0.7純錫640.5?紙板0.06-0.141.0z-4-純鉗35AMA-4-0.4042"90A°7/S沫U7U4&-卞耕鋼A-i,ApIf3b?go-…rr<4U?2-e^—?74AAl6061160153U7075130常用材料用途(為導(dǎo)熱系數(shù)衣3\■vf?系數(shù)密度(kg/m(W/m.K)oyuuOOUHin孟to2800T60貢銅8400120窗框—780050790017PVC1390017玻璃70001R建筑構(gòu)件軟木ULT勺“口以切羽約50019000.130.44nznuui?U有機玻璃PMMA11800.18聚碳酸脂12000.2青銅13EE?Al6063201聚冼氨尼龍11500.252.22.285.99%尼龍,25%玻璃14500.3纖維高密度聚乙烯HD9800.5熱斷橋低密度聚乙烯LD9200.33固體聚丙烯9100.2225%玻纖聚丙烯12000.25I聚亞氨脂樹脂PU12000.25剛性PVC13900.17防雨氯丁橡膠PCP12400.23密封條三元乙丙EPDM11500.25純硅膠12000.3512000714聚脂馬海毛0.14密封劑60-800.05列性聚氨席PU12000.25固體/!矗異丁烯1200L24or?!1700純12000.35烯9300.2聚脂樹脂14000.19硅膠干燥劑n4?720sn0.1低密度硅膠泡末7500.12中密度硅膠泡末8200.仃金屬導(dǎo)熱系數(shù)表(W/mK)熱傳導(dǎo)系數(shù)的定義為:每單位長度、每K,可以傳送多少W的能量,單位為W/mKo其中“W指熱功率單位,代表長度單位米,而“K'為絕對溫度單位。該數(shù)值越大說明導(dǎo)熱性能越好。以下是兒種常見金屬的熱傳導(dǎo)系數(shù)表:銀429銅401金317鋁237鐵80錫67鉛34.8各種物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)!materialconductivityK(W/m.K)diamond鉆石2300silver銀429cooper銅401gold金3仃aluminum鋁237各物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)物質(zhì)溫度導(dǎo)熱系數(shù)物質(zhì)溫度導(dǎo)熱系數(shù)亞麻布500.09落葉松木00.13木屑500.05普通松木450.08-0.11海砂200.03楊木1000.1研碎軟木200.04膠合板00.125壓縮軟木200.07纖維素00.46聚苯乙烯1000.08絲200.04?0.05硫化橡膠500.22?0.29爐渣500.84銀鋁鐳合金032.7硬質(zhì)膠250.18青銅3032?153白樺木300.15殷鋼3011橡木200.17康銅3020.9雪松00.095黃銅2070?183柏木200.1銀鉆合金2012.3?171普通冕玻璃201石棉00.16?0.37石英玻璃41.46紙120.06?0.13燧石玻璃320.795皮棉4.10.03重燧石玻璃12.50.78礦渣棉00.05?0.14精制玻璃120.9氈0.04汽油120.11蠟0.04凡士林120.184紙板0.14天'然氣”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蒐麻油5000.18填實了的雪0.21橄欖油00.165瓷1.05已烷00.152石蠟油0.123二氯乙烷0.147變壓器油0.12890%硫酸0.354石油0.14酷酸18石蠟0.12硝基苯0.159柴油機燃油0.12二硫化碳0.144瀝青0.699屮醇0.207玄武巖2.177四氯化碳0.106拌石水泥1.5三氯甲烷0.121花崗石2.68?3.35氨氣*0.022丙銅0.仃7水蒸汽*0.0235?0.02
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