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保溫隔熱棉氈

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保溫材料與導熱系數有什么關系及導熱系數如何換算?

發布時間:2019-01-11 13:30:26

      導熱率K是材料本身的固有性能參數,用于描述材料的導熱能力,又稱為熱導率,單位為W/mK。這個特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒有關系的,只是跟材料本身的成分有關系。不同成分的導熱率差異較大,導致由不同成分構成的物料的導熱率差異較大。單粒物料的導熱性能好于堆積物料。

 

穩態導熱:導入物體的熱流量等于導出物體的熱流量,物體內部各點溫度不隨時間而變化的導熱過程。

非穩態導熱:導入和導出物體的熱流量不相等,物體內任意一點的溫度和熱含量隨時間而變化的導熱過程,也稱為瞬態導熱過程。

 

      導熱系數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,°C),在1秒內,通過1平方米面積傳遞的熱量,用λ表示,單位為瓦/米·度。導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料,導熱系數較小。材料的含水率、溫度較低時,導熱系數較小。

 

      通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規定,凡平均溫度不高于350℃時導熱系數不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導熱系數在0.05瓦/米攝氏度以下的材料稱為高效保溫材料。

  導熱系數高的物質有優良的導熱性能。在熱流密度和厚度相同時,物質高溫側壁面與低溫側壁面間的溫度差,隨導熱系數增大而減小。鍋爐爐管在未結水垢時,由于鋼的導熱系數高,鋼管的內外壁溫差不大。而鋼管內壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫度(內外壁溫度平均值)不會很高。但當爐管內壁結水垢時,由于水垢的導熱系數很小,水垢內外側溫差隨水垢厚度增大而迅速增大,從而把管壁金屬溫度迅速抬高。當水垢厚度達到相當大(一般為1~3毫米)后,會使爐管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。 對鍋爐爐墻及管道的保溫材料來講,則要求導熱系數越低越好。一般常把導熱系數小于0。8x10的3次方瓦/(米時·攝氏度)的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠巖等。

 

      填縫導熱材料有:導熱硅脂、導熱云母片、導熱陶瓷片、導熱矽膠片、導熱雙面膠等。主要作用是填充發熱功率器件與散熱片之間的縫隙,通??此坪芷降膬蓚€面,其實接觸面積不到40%,又因為空氣是不良導熱體,導熱系數僅有0.03w/m.k,填充縫隙就是用導熱材料填充縫隙間的空氣.

 

傅力葉方程式:
Q=KA△T/d,
R=A△T/Q       Q: 熱量,W   K: 導熱率,W/mk    A:接觸面積
d: 熱量傳遞距離    △T:溫度差    R: 熱阻值

將上面兩個公式合并,可以得到 K=d/R。因為K值是不變的,可以看得出熱阻R值,同材料厚度d是成正比的。也就說材料越厚,熱阻越大。但如果仔細看一些導熱材料的資料,會發現很多導熱材料的熱阻值R,同厚度d并不是完全成正比關系。這是因為導熱材料大都不是單一成分組成,相應會有非線性變化。厚度增加,熱阻值一定會增大,但不一定是完全成正比的線性關系,可能是更陡的曲線關系。實際這是不可能的條件。所以測試并計算出來的熱阻值并不完全是材料本身的熱阻值,應該是材料本身的熱阻值+所謂接觸面熱阻值。因為接觸面的平整度、光滑或者粗糙、以及安裝緊固的壓力大小不同,就會產生不同的接觸面熱阻值,也會得出不同的總熱阻值。所以國際上流行會認可設定一種標準的測試方法和條件,就是在資料上經常會看到的ASTM D5470。這個測試方法會說明進行熱阻測試時候,選用多大的接觸面積A,多大的熱量值Q,以及施加到接觸面的壓力數值。大家都使用同樣的方法來測試不同的材料,而得出的結果,才有相比較的意義。

      通過測試得出的熱阻R值,并不完全是真實的熱阻值。物理科學就是這樣,很多參數是無法真正的量化的,只是一個“模糊”的數學概念。通過這樣的“模糊”數據,人們可以將一些數據量化,而用于實際應用。 此處所說的“模糊” 是數學術語,“模糊”表示最為接近真實的近似。而同樣道理,根據熱阻值以及厚度,再計算出來的導熱率K值,也并不完全是真正的導熱率值。

      傅力葉方程式,是一個完全理想化的公式。我們可用來理解導熱材料的原理。但實際應用、熱阻計算是復雜的數學模型,會有很多的修正公式,來完善所有的環節可能出現的問題。

 

導熱系數

     導熱系數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,°C),在1小時內,通過1平方米面積傳遞的熱量,單位為瓦/米度(W/mK,此處的K可用°C代替)。導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料,導熱系數較小。材料的含水率、溫度較低時,導熱系數較小。通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料,而把導熱系數在0.05瓦/米度以下的材料稱為高效保溫材料。

      導熱率(熱導率)是反映材料導熱性能的物理量,它不僅是評價材料的熱學特性的依據,而且是材料在應用時的一個設計依據,在加熱器 、散熱器、傳熱管道設計、房屋設計等工程實踐中都要涉及這個參數。因為材料的熱導率不僅隨溫度、壓力變化,而且材料的雜質含量,結構變化都會明顯影響熱導率的數值。

導熱系數單位換算

千卡/米·時·℃ [kcal/(m·h· ℃ )]

卡 / 厘米·秒·℃ [cal/(cm·s· ℃ )]

瓦 / 米· K[W/(m·K)]

焦耳 / 厘米·秒·℃ [J/(cm·s· ℃ )]

英熱單位 / 英尺·時·℉ [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

 

 

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