【2017年整理】导热系数的测定.doc

导热系数的测定 建环11-1 郭晓琳 201101021109 热量传输有多种方式，热传导是热量传输的重要方式之一，也是热交换现象三种基本形式（传导、对流、辐射）中的一种。导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一，它不仅是评价材料热学特性的依据，也是材料在设计应用时的一个依据。熔炼炉、传热管道、散热器、加热器，以及日常生活中水瓶、冰箱等都要考虑它们的导热程度大小，所以对导热系数的研究和测量就显得很有必要。在化工、建筑行业中，很多科研生产和应用过程都涉及到热量传递，导热系数(或热导率)常被用来衡量材料的导热性能和保温性能，是材料的一个重要参数。导热系数(λ) 是指在稳定传热条件下，1m 厚的材料，两侧表面的温差为1K(或℃)，在1h内，通过1m2 面积传递的热量，单位为W/(m.K)，此处的K可用℃代替。λ值越小，材料的绝热性能越好。由于导热系数的大小取决于被测物的结构组成、平均温度、含水率、传热时间、两侧温差等诸多因素，一般要通过实验确定。导热系数的测定方法现已发展了多种，它们有不同的适用领域、测量范围、精度、准确度和试样尺寸要求等，不同方法对同样品的测量结果可能会有较大的差别，因此选择合适的测试方法是首要的。 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的为1度（K，°C），在1小时内，通过1平方米面积传递的，用λ表示，单位为瓦/米.度（W/m.K，此处的K可用°C代替）。 通常把导热系数较低的材料称为，而把导热系数在0.05瓦/米?度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。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迅速增大，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0.2mW/(㎡·K)。的材料称为保温材料。固体的导热系数： 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 。 液体的导热系数： 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。 气体的导热系数 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/m 2 ，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。 在化工、建筑行业中，很多科研生产和应用过程都涉及到热量传递，导热系数(或热导率)常被用来衡量材料的导热性能和保温性能，是材料的一个重要参数通过确定导热系数，可以区分出那些物质可以作为导热材料，哪些适合作为保温材料，导热系数与材料的等因素有关。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。 材料类型 隔热材料（）类型不同，不同。隔热材料的物质构成不同，其物理热性能也就不同；隔热机理存有区别，其能或也就各有差异。即使对于同一物质构成的隔热材料，内部结构不同，或生产的控制工艺不同，导热系数的差别有时也很大。对于较低的固体隔热材料，结晶结构的导热系数最大，微的次之，结构的最小。但对于高的隔热材料，由于气体(空气)对导热系数的影响起主要作用，固体部分无论是晶态结构还是玻璃态结构，对导热系数的影响都不大。工作温度 温度对各类绝热材料导热系数均有直接影响，温度提高，材料导热系数上升。因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，在温度为0-50℃范围内并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。含湿比率 绝大多数的保温绝热材料都具有多孔结构，容易吸湿。材料吸湿受潮后，其导热系数增大。当含湿率大于5%-10%时，导热系数的增大在多孔材料中表现得最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分(包括水蒸气)后，孔隙中蒸汽的扩散和水分子的运动将起主要传热作用，而水的导热系数比空气的导热系数大20倍左右，故引起