常见材料导热系数全.pdf

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 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 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 0 03w m k 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 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 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 0 05 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的热导率常用实验的方法测定 内容 材料名称 导热 系数 W mK 材料名称导热 系数 W mK 材料名称 导热 系数 W m K 材料名 称 导热 系数 W mK 材料名称导热 系数 W mK Si 150 ABS 0 25 空气 0 01导热硅0 8 3 SiO2 7 6 PA 0 25 水蒸汽 0 023 SIC 490 PC 0 2 水 0 5 导热系数单位换算导热系数单位换算 千卡 米 时 kcal m h 卡 厘米 秒 cal cm s 瓦 米 K W m K 焦耳 厘 米 秒 J cm s 英热单位 英 尺 时 Btu ft h 1 2 78 10 3 1 16 1 16 10 2 0 672 360 1 418 7 4 187 242 0 8598 2 39 10 3 1 10 2 0 578 85 98 0 239 100 1 57 8 1 49 4 13 10 3 1 73 1 73 10 2 1 GaAs 46 PMMA 0 14硫酸 5 0 47 GaP 77 PP 0 21木 材 纵0 38 LTCC 2 PP 25 0 25 木 材 横0 14 AlN 150 软质 PVC0 14 普通粘土0 7 Al2O3 蓝45 硬质 PVC0 17 耐火砖 1 06 Kovar 17 3 PS 0 08 水泥沙 0 9 钻石 2300 LDPE 0 33 瓷砖 1 99 金 317 HDPE 0 5 石棉 0 15 银 429 橡胶 0 19玄武岩 2 18 纯铝 237 PU 0 25 花岗岩 2 6 纯铜 401 纯硅胶 0 35 石蜡 0 12 纯锌 112 中密度硅0 17 石油 0 14