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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,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,用人表示,
2、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350c时导热系数不大于0.12W/ (mK)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
3、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13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008x10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
4、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=MT/QQ:热量,WK:导热率,W/mkA:接触面积d:热量传递距离温度差R:热阻值将上面两个公式合并,可以得到K=d/Ro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
5、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)547Q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
6、“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
7、是:导热率高、厚度薄,完美的接触压力保证最好的界面接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
8、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导热系数单位换算H7米时-ckcal/(mh-C)卡/厘米秒,Ccal/(cmsC)瓦/米KW/(mK)焦耳/厘米秒,J/(cmsC)英热单位/英尺时邛Btu/(fth-F)12.7810-31.161.
9、1610-20.6723601418.74.1872420.85982.3910-3110-20.57857.885.980.23910011.494.1310-31.731.7310-21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/mK材料名称导 热 系 数W/mK材料名称导热系数W/mKSi150ABS0.25空气0.010.04导热硅0.83SiO27.6PA0.25水蒸汽0.023胶垫SIC490PC0.2水0.50.7GaAs46PMMA0.14硫酸50.470.5GaP77PP0.21木材
10、(纵0.38LTCC2PP+25%0.25岫材(横0.140.17AlN150软虢PVC0.14四加粘土0.70.8A12O3蓝45硬质PVC0.17被火砖1.06KoVar17.3PS0.08水泥沙0.91.28钻石:2300LDPE0.33瓷砖1.99金317HDPE0.5石棉0.150.37银429橡胶0.19玄武岩2.18纯铝237PU025花岗岩2.63.6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纯钛14.63腋密度硅0.12沥吉0.7纯锡64簸璃0.5纸板0.060.14纯铅35玻璃钢0.40铸铁4290纯锲90泡沫0.045不锈钢17钢36FR4
11、0.2铸铝138147黄铜70环氧树脂0.2Al6061160青铜3832.2Al6063201153Al7075130常用材料的导热系数表用途材料名称密度(kg/m3)导热系数(W/m.K)窗框铜8900380硅合金铝2800160黄铜8400120铁780050不锈甘790017PVC13900.17硬木7000.18建筑构件软木5000.13UP树脂玻璃钢19000.4玻璃碳酸钙玻璃25001.0有机玻璃PMMA11800.18聚碳酸脂12000.21热断桥聚冼氨尼龙11500.256.6%尼龙,25%玻璃纤维14509800.30.5高密度聚乙烯HD低密度聚乙烯LD9200.33固体聚
12、丙烯9100.2225%玻纤聚丙烯12000.25聚亚氨脂树脂PU12000.25刚性PVC13900.17防雨氯T橡胶PCP12400.23密、封条三元乙丙EPDM11500.25纯硅胶12000.35柔性PVC12000.14聚脂马海毛0.14柔性橡胶泡末60-800.05密、封剂刚性聚氨脂PU12000.25固体/热融异丁烯12000.24聚硫胶17000.4纯硅胶12000.35聚异丁烯9300.2聚脂树脂14000.19硅胶干燥剂7200.13分子筛650-7500.1低密度硅胶泡末7500.12中密度硅胶泡末8200.17金属导热系数表(W/mK)热传导系数的定义为:每单位长度、每
13、K,可以传送多少W的能量,单位为W/mKo其中“W旨热功率单位,“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铁80锡67铅34.8各种物质导热系数!materialconductivityK(W/m.K)diamond钻石2300silver银429cooper铜401gold金317aluminum铝237各物质的导热系数物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布500.09落叶松木00.13木屑500.05普通松木450.080.11海砂200.03杨木1000.1研碎软木200.04胶合板00.125
14、压缩软木200.07纤维素00.46聚苯乙烯1000.08丝200.040.05硫化橡胶500.220.29炉渣500.84锲铝钮合金032.7硬质胶250.18青铜3032153白桦木300.15殷钢3011橡木200.17康铜3020.9雪松00.095黄铜2070183柏木200.1锲铭合金2012.3171普通冕玻璃201石棉00.160.37石英玻璃41.46纸120.060.13燧石玻璃320.795皮棉4.10.03重燧石玻璃12.50.78矿渣棉00.050.14精制玻璃120.9毡0.04汽油120.11蜡0.04凡士林120.184纸板0.14大然气”油120.14皮革0.180.19甘油00.276冰2.22煤油1000.12新下的雪0.1篦麻油5000.18填实了的雪0.21橄榄油00.165瓷1.05已烷00.152石蜡油0.123二氯乙烷0.147变压器油0.12890%a酸0.354石油0.14醋酸18石蜡0.12硝基苯0.159柴油机燃油0.12二硫化碳0.144沥青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花岗石2.683.35氨气*0.022内铜0.177水蒸汽*0.
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