导热系数的测定方法.ppt

导热系数的测定方法 导热系数的测量方法 导热系数（又称热导率）是反映材料热传导性质的物理量，表示材料导热能力的大小。 某种材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且还与它的微观结构、温度、压力及杂质含量有关。在科学实验和工程设计中，所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。 ?不稳定温度场:温度场内如果各点温度随时间而改变 ?稳定温度场: 温度不随时间而改变 ?等温面：温度场中同一时刻相同温度各点组成的面。 因为空间同一点不能同时具有两个不同的温度，所以不同的等温面彼此不能相交。 t1 t2 t1t2 等温面 Q 温度场 t+?t t-?t t n Q dA 温度梯度是一个点的概念。 温度梯度是一个向量。 方向垂直于该点所在等温面，以温度增的方向为正 ?温度梯度：温度场中，某一点等温面法线方向上 的温度变化率。 λ---导热率/导热系数，W/（m·K） 或W/（m·℃）, ?越大，导热性能越好； A---导热面积， m2 ； dt/dx---负值(温度降低的方向)， K/ m或 ℃/ m ） Q---导热速率，正值， W，J/s； 傅立叶定律—热传导的基本定律 傅立叶定律：单位时间内传导的热量Q与温度梯度dt/dx及 垂直于热量方向的导热面积A成正比。 即： Q=-λAdt/dx 式中加负号--热流方向与温度梯度的方向相反。 导热率（导热系数） 由傅立叶定律 影响λ的因素很多，主要是物质的种类(固、液、气)和温度。 λ—当温度梯度为1时，单位时间内通过单位导热面积的热量。 λ的大小表征物质的导热能力，是物质的一个重要的物性参数(和ρ，λ，μ一样). c. 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15 W/m·K。 a. 在所有固体中，金属是最好的导热体。 1.固体的导热系数 δ. 一般，T↑，λ纯金属↓ 表4-1 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 铜 100 377 熟铁 18 61 铸铁 53 48 银 100 412 钢(1%C) 18 45 不锈钢 20 16 石墨 0 151 石棉板 50 0.17 石棉 0～100 0.15 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 软木 30 0.043 最大 金属液体－导热系数λ较高 液体 非金属液体－导热系数λ较低 c. 一般来说， λ溶液 λ纯液体。 a. 在非金属液体中，水的导热系数最大。 2.液体的导热系数 δ. 绝大多数液体（除水和甘油）： T↑，λ液↓ 表4-2 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 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 最大 δ.在通常的压力范围内,其导热系数随压力变化很小. c.气体的导热系数很小,故对导热不利,但对保温有利。 3.气体的导热系数 a. 通常，T↑，λ气↓ 在压力大于200MPa时 p↑，λ气 ↑ 压力小于2.7kPa (20mmHg)时 故工程计算中常可忽略压力对气体导热系数的影响。 表4-3 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