導熱系數(shù)
定義
中文名稱:導熱系數(shù)
英文名稱:thermalconductivity
符號單位:λ,單位為瓦/(米·度),W/(m·K)或W/K(m·℃)其他名稱:熱導率、導熱率
定義:導熱系數(shù)是指在穩(wěn)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。導熱系數(shù),與密度、粘度、電導率等類似,屬于材料的物理化學性質之一,屬于材料本身固有的性質。
影響因素
材料的導熱系數(shù)與材料的種類、狀態(tài)(氣、液、固三種狀態(tài))和所處的條件(溫度、壓力、濕度等)有關;有時候也與材料的組成結構、密度、含水率等因素有關;
對于特定種類的材料,其導熱系數(shù)與材料的大小、形狀無關;但對于薄膜類(厚度為微米或納米級別)材料,其導熱系數(shù)可能會急劇減小,與薄膜的厚度有關;
用途
由于自然界內天然材料種類有限,隨著科技的發(fā)展,人們開始研究更多種類的材料,使之能在滿足特定行業(yè)內的特定性能需求的同時,又具有特別高的或者特別低的導熱系數(shù);
不同的場合,需要材料的導熱系數(shù)的大小不同:對于需要防止熱量散失的場合,材料的導熱系數(shù)越小越好;對于需要加快熱量散失的場合,材料的導熱系數(shù)越大越好;
通常把導熱系數(shù)較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規(guī)定,凡平均溫度不高于350℃時導熱系數(shù)不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導熱系數(shù)在0.05 W/(m·K)以下的材料稱為保溫材料;
導熱系數(shù)高的物質有優(yōu)良的導熱性能,如導熱膠、導熱泥、導熱脂等,需要有較高的導熱系數(shù),以滿足傳熱、導熱、散熱的需要。
導熱系數(shù)測量儀是一種用于測量材料導熱性能的儀器。它基于熱傳導原理,通過測量材料在溫度梯度下的熱流,并結合材料的幾何尺寸和溫度差,計算出材料的導熱系數(shù)。
導熱系數(shù)測量儀通常由以下幾個主要組件組成:熱源、樣品臺、溫度傳感器和熱電偶。工作原理可以概括如下:
1.設置溫度梯度:將熱源加熱到一個恒定的高溫,而樣品臺則保持在較低的溫度。這樣就在兩者之間建立了一個溫度梯度。
2.測量熱流:將待測材料放置在樣品臺上,使其與熱源和環(huán)境接觸。熱源會產生熱流,通過材料傳導到樣品臺并散失到環(huán)境中。
3.記錄溫度變化:使用溫度傳感器和熱電偶來測量熱源和樣品臺上的溫度變化。這些數(shù)據(jù)可以用于計算熱流強度和溫度差。
4.計算導熱系數(shù):通過應用傅立葉熱傳導定律和傳熱方程,結合材料的幾何尺寸和溫度差,可以計算出待測材料的導熱系數(shù)。
1.材料研究:導熱系數(shù)是評估材料導熱性能的重要參數(shù)。通過測量不同材料的導熱系數(shù),可以比較它們在導熱方面的性能,從而指導材料的選擇和設計。
2.建筑工程:在建筑領域中,導熱系數(shù)的測量對于優(yōu)化建筑的隔熱性能非常重要。它可以用于評估建筑材料的隔熱效果,指導建筑設計和節(jié)能措施的實施。
3.熱工學研究:導熱系數(shù)的測量對于理解熱傳導過程、熱工學模型的驗證和優(yōu)化具有重要意義。它可應用于熱工學實驗和模擬,幫助研究人員深入了解熱傳導現(xiàn)象。
4.工業(yè)生產:在一些制造過程中,需要控制材料的導熱性能,以確保產品的質量和性能。導熱系數(shù)測量儀可以用于質檢和過程控制,確保材料在生產中達到所需的導熱要求。
綜上所述,導熱系數(shù)測量儀基于熱傳導原理,通過測量溫度梯度下的熱流,并結合材料的幾何尺寸和溫度差,計算出材料的導熱系數(shù)。它在材料研究、建筑工程、熱工學研究和工業(yè)生產等領域都有廣泛的應用。