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液體,氣體,固體材料導(dǎo)熱系數(shù)表

更新時(shí)間:2017-08-22      點(diǎn)擊次數(shù):14984

不同物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)各不相同;相同物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與其的結(jié)構(gòu)、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關(guān)。同一物質(zhì)的含水率低、溫度較低時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)較小。一般來(lái)說(shuō),固體的熱導(dǎo)率比液體的大,而液體的又要比氣體的大。這種差異很大程度上是由于這兩種狀態(tài)分子間距不同所導(dǎo)致?,F(xiàn)在工程計(jì)算上用的系數(shù)值都是由專門(mén)試驗(yàn)測(cè)定出來(lái)的。

 

通常把導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料稱為保溫材料(我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,凡平均溫度不高于350℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導(dǎo)熱系數(shù)在0.05 W/(m.K)以下的材料稱為保溫材料。

導(dǎo)熱系數(shù)高的物質(zhì)有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。在熱流密度和厚度相同時(shí),物質(zhì)高溫側(cè)壁面與低溫側(cè)壁面間的溫度差,隨導(dǎo)熱系數(shù)增大而減小。比如:鍋爐爐管在未結(jié)水垢時(shí),由于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)高,鋼管的內(nèi)外壁溫差不大。而鋼管內(nèi)壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫差(內(nèi)外壁溫度平均值)不會(huì)很高。但當(dāng)爐管內(nèi)壁結(jié)水垢時(shí),由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很小,水垢內(nèi)外側(cè)溫差隨水垢厚度增大而增大,從而把管壁金屬溫度迅速抬高。當(dāng)水垢厚度達(dá)到相當(dāng)大(一般為1~3毫米)后,會(huì)使?fàn)t管管壁溫度超過(guò)允許值,造成爐管過(guò)熱損壞。對(duì)鍋爐爐墻及管道的保溫材料來(lái)講,則要求導(dǎo)熱系數(shù)越低越好。

一般常把導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2W/(m·K)的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠巖等。

 

 

固體

固體是由自由電子和原子組成的,原子又被約束在規(guī)律排列的晶格中。相應(yīng)的,熱能的傳輸是由兩種作用實(shí)現(xiàn)的:自由電子的遷移和晶格的振動(dòng)波。當(dāng)視為準(zhǔn)粒子現(xiàn)象時(shí),晶格振動(dòng)子稱為聲子。純金屬中,電子對(duì)導(dǎo)熱貢獻(xiàn)zui大,而在非導(dǎo)體中,聲子的貢獻(xiàn)起主要作用。[1]

常用的固體導(dǎo)熱系數(shù)見(jiàn)表1。在所有固體中,金屬是的導(dǎo)熱體。純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度升高而降低。而金屬的純度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響很大,如含碳為1%的普通碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m ·K ,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)僅為16 W/m ·K 。

 

表1 常用固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)

固體

溫度,℃

導(dǎo)熱系數(shù)λ,W/m·K

300

230

18

94

100

377

熟鐵

18

61

鑄鐵

53

48

100

33

100

57

100

412

鋼(1%C)

18

45

船舶用金屬

30

113

青銅

 

189

不銹鋼

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

耐火磚

 

1.04

保溫磚

0~100

0.12~0.21

建筑磚

20

0.69

絨毛毯

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

鋸屑

20

0.052

軟木

30

0.043

玻璃毛

--

0.041

85%氧化鎂

--

0.070

TDD(巖棉)保溫一體板

70

0.040

TDD(XPS板)保溫一體板

25

0.028

TDD(真空絕熱)保溫一體板

25

0.006

TDD真空絕熱保溫板

25

0.006

ABS--0.25

 

液體

液體分成金屬液體和非金屬液體兩類,前者導(dǎo)熱系數(shù)較高,后者較低。在非金屬液體中,水的導(dǎo)熱系數(shù)zui大,除去水和甘油外,絕大多數(shù)液體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而略有減小。一般來(lái)說(shuō),溶液的導(dǎo)熱系數(shù)低于純液體的導(dǎo)熱系數(shù)。表2列出了幾種液體的導(dǎo)熱系數(shù)值。

表 2 液體的導(dǎo)熱系數(shù)

液體

 

溫度,℃

導(dǎo)熱系數(shù)λ,W/m·K

醋酸

50%

20

0.35

丙酮

 

30

0.17

苯胺

 

0~20

0.17

 

30

0.16

氯化鈣鹽水

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

水銀

 

28

8.36

硫酸

90%

30

0.36

硫酸

60%

30

0.43

 

30

0.62

 

氣體

氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。在通常的壓力范圍內(nèi),其導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力變化很小,只有在壓力大于196200kN/m^2 ,或壓力小于2.67 kN/m 2 (20mmHg) 時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)才隨壓力的增加而加大。故工程計(jì)算中??珊雎詨毫?duì)氣體導(dǎo)熱系數(shù)的影響。

氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小,故對(duì)導(dǎo)熱不利,但對(duì)保溫有利。常見(jiàn)的幾種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值見(jiàn)表3 。

表 3 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)

氣體

溫度,℃

導(dǎo)熱系數(shù)λ,W/m·K

0

0.17

二氧化碳

0

0.015

空氣

0

0.024

空氣

100

0.031

甲烷

0

0.029

水蒸汽

100

0.025

0

0.024

乙烯

0

0.017

0

0.024

乙烷

0

0.018

 

 

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