導熱係數

導熱係數

導熱係數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,°C),在1秒內,通過1平方米麵積傳遞的熱量,單位為瓦/米·度(W/m·K,此處的K可用°C代替)。導熱係數與材料的組成、結構、密度、含水率、溫度等因素有關。一般來說,固體的熱導率比液體的大,而液體的又要比氣體的大。

基本信息

傅立葉定律

根據傅立葉定律,熱導率的定義式為
其中,x為熱流方向。
為該方向上的熱流密度,W/m^2
為該方向上的溫度梯度,單位是K/m
對於各向同性的材料來說,各個方向上的熱導率是相同的。

導熱係數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,°C),在1秒內,通過1平方米麵積傳遞的熱量,用λ表示,單位為瓦/米·度,w/m·k(W/m·K,此處的K可用℃代替)。

影響因素

導熱係數與材料的組成、結構、密度、含水率、溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料,導熱係數較小。材料的含水率低、溫度較低時,導熱係數較小。一般來說,固體的熱導率比液體的大,而液體的又要比氣體的大。這種差異很大程度上是由於這兩種狀態分子間距不同所導致的。——“斜體加粗的地方,是針對什麼材料,溫度較低時,導熱係數較小,這和下一Part矛盾”

保溫材料

通常把導熱係數較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規定,凡平均溫度不高於350℃時導熱係數不大於0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導熱係數在0.05W/(m.K)以下的材料稱為高效保溫材料。
導熱係數高的物質有優良的導熱性能。在熱流密度和厚度相同時,物質高溫側壁面與低溫側壁面間的溫度差,隨導熱係數增大而減小。比如:鍋爐爐管在未結水垢時,由於鋼的導熱係數高,鋼管的內外壁溫差不大。而鋼管內壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫差(內外壁溫度平均值)不會很高。但當爐管內壁結水垢時,由於水垢的導熱係數很小,水垢內外側溫差隨水垢厚度增大而增大,從而把管壁金屬溫度迅速抬高。當水垢厚度達到相當大(一般為1~3毫米)後,會使爐管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。對鍋爐爐牆及管道的保溫材料來講,則要求導熱係數越低越好。
一般常把導熱係數小於0.2W/(m·K)的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠岩等。

材料熱導率

固體

固體是由自由電子和原子組成的,原子又被約束在規律排列的晶格中。相應的,熱能的傳輸是由兩種作用實現的:自由電子的遷移和晶格的振動波。當視為準粒子現象時,晶格振動子稱為聲子。純金屬中,電子對導熱貢獻最大,而在非導體中,聲子的貢獻起主要作用。

液體

液體分成金屬液體和非金屬液體兩類,前者導熱係數較高,後者較低。在非金屬液體中,水的導熱係數最大,除去水和甘油外,絕大多數液體的導熱係數隨溫度升高而略有減小。一般來說,溶液的導熱係數低於純液體的導熱係數。表2列出了幾種液體的導熱係數值。

氣體

氣體的導熱係數隨溫度升高而增大。在通常的壓力範圍內,其導熱係數隨壓力變化很小,只有在壓力大於196200kN/m^2,或壓力小於2.67kN/m2(20mmHg)時,導熱係數才隨壓力的增加而加大。故工程計算中常可忽略壓力對氣體導熱係數的影響。

特點

導熱係數與材料的組成結構密度含水率溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料,導熱係數較小。材料的含水率、溫度較低時,導熱係數較小。通常把導熱係數較低的材料稱為保溫材料,而把導熱係數在0.05瓦/米·度以下的材料稱為高效保溫材料。

金屬導熱係數與常用材料導熱係數

以下是傲川科技熱設計實驗室提供的熱設計常用的金屬導熱係數與常用材料導熱係數,測試的儀器不同與外部條件不同,可能存在略微的偏差,數據僅供參考。

空氣導熱係數:乾空氣90°C為0.03126,100°C為0.03207,單位為W/(m.K)

金屬導熱係數表(W/mK)

熱傳導係數的定義為:每單位長度、每K,可以傳送多少W的能量,單位為W/mK。其中“W”指熱功率單位,“m”代表長度單位米,而“K”為絕對溫度單位。該數值越大說明導熱性能越好。以下是幾種常見金屬的熱傳導係數表:
銀429
銅401
金317
鋁237
鎳90
鐵80
錫67
鉛34.8
不鏽鋼:15-18(不同合金成份不同)

高導熱物質的導熱係數!.

materialconductivityK(W/m.K)
diamond鑽石2300
silver銀429
cooper銅401
gold金317
aluminum鋁237

常用材料導熱係數.

PVC0.14~0.15
PP 0.21~0.26
PE 0.42
有機玻璃 0.14~0.20
泡沫 0.045
木材(橫)0.14~0.17
(縱)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%MgO0.07
玻璃 0.52~1.01
水垢 1.3~3.1
搪瓷 0.87~1.16
耐火磚1.06
普通磚0.7~0.8

物質溫度導熱係數
亞麻布50 0.09
落葉松木0 0.13
木屑50 0.05
普通松木45 0.08~0.11
海砂20 0.03
楊木100 0.1
研碎軟木20 0.04
膠合板0 0.125
壓縮軟木20 0.07
纖維素0 0.46
聚苯乙烯100 0.08
絲20 0.04~0.05
硫化橡膠500.22~0.29
爐渣50 0.84
鎳鋁錳合金0 32.7
硬質膠25 0.18
青銅30 32~153
白樺木30 0.15
殷鋼30 11
橡木20 0.17
康銅30 20.9
松0 0.095
黃銅20 70~183
柏木20 0.1
鎳鉻合金20 12.3~171
普通冕玻璃20 1

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
精製玻璃120.9
氈0.04
汽油120.11
蠟0.04
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
蓖麻油5000.18
填實了的雪0.21
橄欖油00.165
瓷1.05
已烷0 0.152
石蠟油0.123
二氯乙烷0.147
變壓器油0.128
90%硫酸0.354
石油0.14
醋酸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
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
花崗石2.68~3.35
氨氣*0.022
丙銅0.177
水蒸汽*0.0235~0.025
苯0.139
重水蒸汽*0.072
水0.54
空氣*0.024
聚苯板0.04
木工板0.1-0.2
重水0.559
硫化氫*0.013
玻璃類型K-w/(m2-k)
單層玻璃6.2
雙層中空玻璃3.11
一層中空玻璃2.22~2.08
Lhw-E中空玻璃1.71

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