导热系数是一个衡量物体导热能力的重要参数,它可以反映出不同材料的导热性能,帮助我们更好地选择适合的材料作为传热介质和散热材料。本文将详细介绍导热系数的定义及几种常见材料的导热系数,以便更好地了解导热系数及其在工程实践中的应用。
什么是导热系数,导热系数单位是什么 导热系数(又称热导率)是表示物质导热能力的物理量,反映了物体导热能力的大小,可以用来比较不同材料的导热性能。常用符号k表示。
导热系数的定义是:在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒内(1s),通过1平方米面积传递的热量。导热系数的单位为W/(m·K),即瓦特每米每开尔文。
导热系数定义示意图
水、空气、铜的导热系数是多少 空气的导热系数是0.026 W/(m·K),空气的导热系数较低,表明它的导热能力较弱,因此它不适合作为导热材料,反而可以用来当隔热材料,比如空气屏障就是利用空气导热系数很低的特点来隔绝热量的传递。
水的导热系数是0.6 W/(m·K),水的导热系数是空气的20倍,比空气高得多,在室温下,水可以用作一般的导热材料,但其性能有限,它被广泛应用于工业和家用设备中。
铜是一种优秀的导热材料,它的导热系数是400 W/(m·K),这意味着单位温差下,单位面积上单位时间传递的热量是空气的15000倍,是水的666倍。铜具有优秀的导热性能,可以有效地传递热量,并可以用作电子设备的散热材料。
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。金属,陶瓷,石墨片属于导热系数高的材料,称为导热材料。
综上所述,导热系数是衡量物质导热能力的重要参数,各种材料的导热系数不同,要根据实际情况选择合适的导热材料及散热材料。只有正确地选择和使用导热材料和散热材料,才能获得最佳的传热效果,并使工业生产获得最大的效益。
各种材料导热系数表:了解材料对热能传导的能力
材料导热系数是一种衡量材料对热能传导的能力的量度,它决定了材料的热传导性能。每种材料的导热系数不同,因此,在选择材料时,需要考虑其导热系数。本文将介绍各种材料的导热系数表,帮助您更好地了解材料对热能传导的能力。
首先,介绍的是金属材料的导热系数表。金属材料的导热系数普遍高于其他材料,因此它们常用于热技术中,比如热交换器、热散热器和热管等,其导热系数表如下:
金属的导热系数表 |
金 | 317W/mk |
银 | 429W/mk |
铜 | 400W/mk |
铝 | 237W/mk |
铁 | 48W/mk |
其次,介绍非金属固态材料的导热系数表,非金属材料的导热系数比金属材料低得多。
1、玻璃的导热系数是计算建筑热舒适度的重要参数,也是热工分析的重要指标。根据玻璃的不同性质,其导热系数也有所不同。下面是常见玻璃的导热系数。
玻璃的导热系数表 |
普通玻璃 | 1.05~1.2W/mk
|
双层玻璃 | 1.05~2.5W/mk |
夹层玻璃
| 1.2~3.0W/mk
|
热绝缘玻璃 | 0.35~0.7W/mk |
光学玻璃
| 0.2~0.9W/mk |
2、塑料的导热系数取决于其组分和结构,但一般来说,它的导热系数比金属低得多。根据塑料的类型,其导热系数可以从0.2到0.4W/mK范围内变化,其导热系数如下表:
塑料的导热系数表 |
ABS塑料 | 0.2W/mk |
PP塑料 | 0.17W/mk |
HDPE塑料 | 0.43W/mk |
PVC塑料 | 0.17W/mk |
PA塑料 | 0.25W/mk |
PC塑料 | 0.2W/mk |
POM塑料 | 0.38W/mk |
3、橡胶的导热系数一般较低,其值大约在0.01~0.5W/mK之间,其导热性能也受到其结构和成分组成以及表面粗糙度的影响。橡胶的导热系数表如下:
橡胶的导热系数表 |
聚氨酯(PU) | 0.18~0.25W/mk |
硅橡胶 | 0.2W/mk |
热塑性橡胶 | 0.14~0.44W/mk |
耐油橡胶 | 0.14~0.44W/mk |
聚碳酸酯 | 0.08~0.25W/mk |
氟橡胶 | 0.09~0.14W/mk |
聚酯橡胶 | 0.07~0.2W/mk |
氯丁橡胶 | 0.12~0.14W/mk |
接下来,我们介绍气体的导热系数,气体的导热系数也是非常低的,一般在0.015-0.025W/(m·K)之间。气体材料具有良好的隔热性能,因此也常用于保温和隔热技术中。常见气体的导热系数如下表所示:
气体的导热系数表 |
空气(干燥)
| 0.026 |
氩气 | 0.016 |
二氧化碳(气体) | 0.0146 |
氦气 | 0.15 |
氢气 | 0.18 |
氪气 | 0.0088 |
甲烷(气) | 0.03 |
氮气(气) | 0.024 |
饱和蒸汽 | 0.0184 |
氙气 | 0.0184 |
最后,我们介绍液体材料的导热系数,液体的导热系数比金属和玻璃材料的导热系数低得多(水银除外)。因此,水材料也常用于保温和隔热技术中,可以有效降低热量的传递。下表是常见液体的导热系数。
液体的导热系数 |
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 |
水银(28℃) | 8.36 |
硫酸(90%30℃) | 0.36 |
水(30℃) | 0.62
|
以上就是各种材料导热系数表介绍,希望能够帮助您更好地了解材料对热能传导的能力,并帮助您在选择材料时作出正确的决定。此外,在使用材料时,还需要考虑材料的其他性能,以确保更好的使用效果。
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。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 常用固体材料的导热系数
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
| 0.050
|
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
| --
| 0.070
|
TDD(岩棉)保温一体板
| 70
| 0.040
|
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
|
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
|
| 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
|
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2.67kN/m2(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
|