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提供一份各材料导热系数给大家学习,希望能给大家帮助!
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,用λ表示,单位为瓦/(米·度),w/(m·K)此处的K可用℃代替。
一、影响因素
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。材料的含水率低、温度较低时,导热系数较小。一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致的。
二、保温材料
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 W/(m·K)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。比如: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,管壁温差(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0.2W/(m·K)的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等。
三、材料热导率
1、固体
固体是由自由电子和原子组成的,原子又被约束在规律排列的晶格中。相应的,热能的传输是由两种作用实现的:自由电子的迁移和晶格的振动波。当视为准粒子现象时,晶格振动子称为声子。纯金属中,电子对导热贡献最大,而在非导体中,声子的贡献起主要作用。
常用的固体导热系数见表1。在所有固体中,金属是最好的导热体。纯金属的导热系数一般随温度升高而降低。而金属的纯度对导热系数影响很大,如含碳为1%的普通碳钢的导热系数为45W/m ·K ,不锈钢的导热系数仅为16 W/m ·K 。
表1 固体的导热系数
固体 温度,℃ 导热系数λ,W/m·K
铝 300 230
镉 18 94
铜 100 377
熟铁 18 61
铸铁 53 48
铅 100 33
镍 100 57
银 100 412
钢(1%C) 18 45
船舶用金属 30 113
青铜 189
不锈钢 20 16
石墨 0 151
石棉板 50 0.17
石棉 0~100 0.15
混凝土 0~100 1.28
耐火砖 1.04
保温砖 0~100 0.12~0.21
建筑砖 20 0.69
绒毛毯 0~100 0.047
棉毛 30 0.05
玻璃 30 1.09
云母 50 0.43
硬橡皮 0 0.15
锯屑 20 0.052
软木 30 0.043
玻璃毛 -- 0.041
85%氧化镁 -- 0.07
TDD(岩棉)保温一体板 70 0.04
TDD(XPS板)保温一体板 25 0.028
TDD(真空绝热)保温一体板 25 0.006
TDD真空绝热保温板 25 0.006
ABS -- 0.25
2、液体
液体分成金属液体和非金属液体两类,前者导热系数较高,后者较低。在非金属液体中,水的导热系数最大,除去水和甘油外,绝大多数液体的导热系数随温度升高而略有减小。一般来说,溶液的导热系数低于纯液体的导热系数。表2列出了几种液体的导热系数值。
表 2 液体的导热系数
液体 浓度 温度,℃ 导热系数λ,W/m·K
醋酸 50% 20 0.35
丙酮 30 0.17
苯胺 0~20 0.17
苯 30 0.16
氯化钙盐水 30% 30 0.55
乙醇 80% 20 0.24
甘油 60% 20 0.38
甘油 40% 20 0.45
正庚烷 30 0.14
水银 28 8.36
硫酸 90% 30 0.36
硫酸 60% 30 0.43
水 30 0.62
3、气体
气体的导热系数随温度升高而增大。在通常的压力范围内,其导热系数随压力变化很小,只有在压力大于196200kN/m2 ,或压力小于2.67 kN/m 2 (20mmHg) 时,导热系数才随压力的增加而加大。故工程计算中常可忽略压力对气体导热系数的影响。
气体的导热系数很小,故对导热不利,但对保温有利。常见的几种气体的导热系数值见表3 。
表 3 气体的导热系数
气体 温度,℃ 导热系数λ,W/m·K
氢 0 0.17
二氧化碳 0 0.015
空气 0 0.024
空气 100 0.031
甲烷 0 0.029
水蒸汽 100 0.025
氮 0 0.024
乙烯 0 0.017
氧 0 0.024
乙烷 0 0.018
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