傅立叶定律
根据傅立叶定律,热导率的定义式为
其中,x为热流方向。n 为该方向上的热通量,W/m2。n 为该方向上的温度梯度,单位是 K/m。n对于各向同性的材料来说,各个方向上的热导率是相同的。
影响因素
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。材料的含水率低、温度较低时,导热系数较小。一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致的。——“斜体加粗的地方,是针对什么材料,温度较低时,导热系数较小,这和下一Part矛盾”
保温材料
通常把导热系数较低的材料称为保温材料(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0.12W/(m·K)的材料称为保温材料),而把导热系数在0.05 W/(m.K)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。比如: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,管壁温差(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0.2W/(m·K)的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等。
材料热导率
固体
固体是由自由电子和原子组成的,原子又被约束在规律排列的晶格中。相应的,热能的传输是由两种作用实现的:自由电子的迁移和晶格的振动波。当视为准粒子现象时,晶格振动子称为声子。纯金属中,电子对导热贡献最大,而在非导体中,声子的贡献起主要作用。
液体
液体分成金属液体和非金属液体两类,前者导热系数较高,后者较低。在非金属液体中,水的导热系数最大,除去水和甘油外,绝大多数液体的导热系数随温度升高而略有减小。一般来说,溶液的导热系数低于纯液体的导热系数。表2列出了几种液体的导热系数值。
气体
气体的导热系数随温度升高而增大。在通常的压力范围内,其导热系数随压力变化很小,只有在压力大于196200kN/m^2 ,或压力小于2.67 kN/m 2 (20mmHg) 时,导热系数才随压力的增加而加大。故工程计算中常可忽略压力对气体导热系数的影响。
特点
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0.05瓦/米·度以下的材料称为高效保温材料。
金属导热系数与常用材料导热系数
以下是傲川科技热设计实验室提供的热设计常用的金属导热系数与常用材料导热系数,测试的仪器不同与外部条件不同,可能存在略微的偏差,数据仅供参考。
空气导热系数:干空气90°C为0.03126,100°C为0.03207,单位为W/(m.K)
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
镍 90
铁 80
锡 67
铅 34.8
不锈钢 15-18 (不同合金成份不同)
钻石 2300
银 429
铜 401
金 317
铝 237
常用材料导热系数.
PVC 0.14~0.15
PP 0.21~0.26
PE 0.42
有机玻璃 0.14~0.20
泡沫 0.045
木材 (横) 0.14~0.17
(纵) 0.38
散珍珠岩 0.042~0.08
水泥珍珠岩0.07~0.09
石棉 0.15
混凝土 1.28
85%MgO 0.07
玻璃 0.52~1.01
水垢 1.3~3.1
搪瓷 0.87~1.16
耐火砖 1.06
普通砖 0.7~0.8



















