什么是導(dǎo)熱系數(shù)的意思概念介紹
什么是導(dǎo)熱系數(shù)的意思概念介紹
相同物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與其的結(jié)構(gòu)、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關(guān)。那么你對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是導(dǎo)熱系數(shù)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
什么是導(dǎo)熱系數(shù)
導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度(K，℃)，在1秒鐘內(nèi)(1S)，通過1平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/米·度 (W/(m·K)，此處為K可用℃代替)。
導(dǎo)熱系數(shù)僅針對(duì)存在導(dǎo)熱的傳熱形式，當(dāng)存在其他形式的熱傳遞形式時(shí)，如輻射、對(duì)流和傳質(zhì)等多種傳熱形式時(shí)的復(fù)合傳熱關(guān)系，該性質(zhì)通常被稱為表觀導(dǎo)熱系數(shù)、顯性導(dǎo)熱系數(shù)或有效導(dǎo)熱系數(shù)(thermal transmissivity of material)。
此外，導(dǎo)熱系數(shù)是針對(duì)均質(zhì)材料而言的，實(shí)際情況下，還存在有多孔、多層、多結(jié)構(gòu)、各向異性材料，此種材料獲得的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)際上是一種綜合導(dǎo)熱性能的表現(xiàn)，也稱之為平均導(dǎo)熱系數(shù)。
導(dǎo)熱系數(shù)影響因素
不同物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)各不相同;相同物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與其的結(jié)構(gòu)、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關(guān)。同一物質(zhì)的含水率低、溫度較低時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)較小。一般來(lái)說，固體的熱導(dǎo)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于這兩種狀態(tài)分子間距不同所導(dǎo)致?，F(xiàn)在工程計(jì)算上用的系數(shù)值都是由專門試驗(yàn)測(cè)定出來(lái)的。
導(dǎo)熱系數(shù)保溫材料
通常把導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料稱為保溫材料(我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡平均溫度不高于350℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料)，而把導(dǎo)熱系數(shù)在0.05 W/(m.K)以下的材料稱為高效保溫材料。
導(dǎo)熱系數(shù)高的物質(zhì)有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。在熱流密度和厚度相同時(shí)，物質(zhì)高溫側(cè)壁面與低溫側(cè)壁面間的溫度差，隨導(dǎo)熱系數(shù)增大而減小。比如：鍋爐爐管在未結(jié)水垢時(shí)，由于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)高，鋼管的內(nèi)外壁溫差不大。而鋼管內(nèi)壁溫度又與管中水溫接近，因此，管壁溫差(內(nèi)外壁溫度平均值)不會(huì)很高。但當(dāng)爐管內(nèi)壁結(jié)水垢時(shí)，由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很小，水垢內(nèi)外側(cè)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(dāng)水垢厚度達(dá)到相當(dāng)大(一般為1~3毫米)后，會(huì)使?fàn)t管管壁溫度超過允許值，造成爐管過熱損壞。對(duì)鍋爐爐墻及管道的保溫材料來(lái)講，則要求導(dǎo)熱系數(shù)越低越好。
一般常把導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2W/(m·K)的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠巖等。
導(dǎo)熱系數(shù)材料熱導(dǎo)率
研究方法
通常，物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)可以通過理論和實(shí)驗(yàn)兩種方式來(lái)獲得。
理論上，從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，以量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)為基礎(chǔ)，通過研究物質(zhì)的導(dǎo)熱機(jī)理，建立導(dǎo)熱的物理模型，經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析和計(jì)算可以獲得導(dǎo)熱系數(shù)。但由于理論的適用性受到限制，而且隨著新材料的快速增多，人們迄今仍尚未找到足夠精確且適用于范圍廣泛的理論方程，因此對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法和技術(shù)的探索，仍是物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)的主要來(lái)源。
固體
固體是由自由電子和原子組成的，原子又被約束在規(guī)律排列的晶格中。相應(yīng)的，熱能的傳輸是由兩種作用實(shí)現(xiàn)的：自由電子的遷移和晶格的振動(dòng)波。當(dāng)視為準(zhǔn)粒子現(xiàn)象時(shí)，晶格振動(dòng)子稱為聲子。純金屬中，電子對(duì)導(dǎo)熱貢獻(xiàn)最大，而在非導(dǎo)體中，聲子的貢獻(xiàn)起主要作用。
常用的固體導(dǎo)熱系數(shù)見表1。在所有固體中，金屬是最好的導(dǎo)熱體。純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度升高而降低。而金屬的純度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響很大，如含碳為1%的普通碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m ·K ，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)僅為16 W/m ·K 。
液體
液體分成金屬液體和非金屬液體兩類，前者導(dǎo)熱系數(shù)較高，后者較低。在非金屬液體中，水的導(dǎo)熱系數(shù)最大，除去水和甘油外，絕大多數(shù)液體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而略有減小。一般來(lái)說，溶液的導(dǎo)熱系數(shù)低于純液體的導(dǎo)熱系數(shù)。表2列出了幾種液體的導(dǎo)熱系數(shù)值。
氣體
氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。在通常的壓力范圍內(nèi)，其導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力變化很小，只有在壓力大于196200kN/m^2 ，或壓力小于2.67 kN/m 2 (20mmHg) 時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)才隨壓力的增加而加大。故工程計(jì)算中常可忽略壓力對(duì)氣體導(dǎo)熱系數(shù)的影響。
氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小，故對(duì)導(dǎo)熱不利，但對(duì)保溫有利。
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