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文档简介
1、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,厚的材料,两侧表面的温差为1 度(K, °C),在 1 秒内,通过面积传递的热量,
2、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 (我国国家标准规定,凡平均温度不高于时导热系数不大于 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,
3、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)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1 / 40。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
4、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:Q=KAT/d,R=AT/QQ: 热量, WK: 导热率, W/mkA: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
5、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 ASTM470。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。2 / 4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
6、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
7、。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
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