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影響導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱性能的因素

目錄:媒體報(bào)道星級(jí):3星級(jí)人氣:-發(fā)表時(shí)間:2016-10-27 16:21:00
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     導(dǎo)熱性能是指導(dǎo)熱材料傳遞熱量的能力。不同物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)各不相同,相同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能與多種因素有關(guān)。例如:結(jié)構(gòu)、密度、濕度、溫度、壓力等。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。

導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱性能

影響導(dǎo)熱性能的外在因素

一、物質(zhì)含濕比率

一般保溫絕熱材料都具有多孔結(jié)構(gòu),容易吸濕。材料吸濕受潮后,其導(dǎo)熱系數(shù)增大。當(dāng)含濕率大于5%-10%時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)的增大在多孔材料中表現(xiàn)得最為明顯。

其原理是由于材料的孔隙中有了水分(包括水蒸氣)后,孔隙中蒸汽的擴(kuò)散和水分子的運(yùn)動(dòng)將起主要傳熱作用,而水的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣的導(dǎo)熱系數(shù)大20倍左右,故引起其有效導(dǎo)熱系數(shù)的明顯升高。如果孔隙中的水結(jié)成了冰,冰的導(dǎo)熱系數(shù)更大,其結(jié)果使材料的導(dǎo)熱系數(shù)更加增大。

二、工作溫度

溫度對(duì)導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱性能均有直接影響。溫度提高,材料導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)上升。因?yàn)楦鶕?jù)物理知識(shí),溫度升高時(shí),材料固體分子運(yùn)動(dòng)會(huì)加劇簡(jiǎn)稱(chēng)“熱運(yùn)動(dòng)”。材料孔隙中空氣的導(dǎo)熱和孔壁間的輻射作用也有所增加。但在溫度為0-50℃范圍內(nèi)其影響并不顯著,只有對(duì)處于高溫或負(fù)溫下的材料,才要考慮溫度的影響。

影響導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱性能的因素

影響導(dǎo)熱性能的內(nèi)在因素

一、材料類(lèi)型

  導(dǎo)熱材料類(lèi)型不同,導(dǎo)熱系數(shù)不同。對(duì)于孔隙率較低的固體隔熱材料,結(jié)晶結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)最大,微晶體結(jié)構(gòu)的次之,玻璃體結(jié)構(gòu)的最小。但對(duì)于孔隙率高的隔熱材料,由于氣體(空氣)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響起主要作用,固體部分無(wú)論是晶態(tài)結(jié)構(gòu)還是玻璃態(tài)結(jié)構(gòu),對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響都不大。

二、容重大小

容重(或比重、密度)是材料本身氣孔率的直接反映,由于氣相的導(dǎo)熱系數(shù)通常均小于固相導(dǎo)熱系數(shù),所以保溫隔熱材料往往都具有很高的氣孔率,也即具有較小的容重。一般情況下,增大氣孔率或減少容重都將導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)的下降。

導(dǎo)熱性能導(dǎo)熱性能2

三、熱流方向

  導(dǎo)熱系數(shù)與熱流方向的關(guān)系,僅僅存在于各向異性的材料中,即在各個(gè)方向上構(gòu)造不同的材料中。

  纖維質(zhì)材料從排列狀態(tài)看,分為方向與熱流向垂直和纖維方向與熱流向平行兩種情況。傳熱方向和纖維方向垂直時(shí)的絕熱性能比傳熱方向和纖維方向平行時(shí)要好一些。一般情況下纖維保溫材料的纖維排列是后者或接近后者,同樣密度條件下,其導(dǎo)熱系數(shù)要比其它形態(tài)的多孔質(zhì)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)小得多。

  對(duì)于各向異性的材料(如木材等),當(dāng)熱流平行于纖維方向時(shí),受到阻力較小;而垂直于纖維方向時(shí),受到的阻力較大。以松木為例,當(dāng)熱流垂直于木紋時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)為0.17w/(m·K),平行于木紋時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)為0.35W/(m·K)。

  氣孔質(zhì)材料分為氣泡類(lèi)固體材料和粒子相互輕微接觸類(lèi)固體材料兩種。具有大量或無(wú)數(shù)多開(kāi)口氣孔的隔熱材料,由于氣孔連通方向更接近于與傳熱方向平行,因而比具有大量封閉氣孔材料的絕熱性能要差一些。

四、比熱容

  熱導(dǎo)率=熱擴(kuò)散系數(shù)×比熱×密度。在熱擴(kuò)散系數(shù)和密度條件相同的情況下,比熱越大,導(dǎo)熱系數(shù)越高。

  隔熱材料的比熱對(duì)于計(jì)算絕熱結(jié)構(gòu)在冷卻與加熱時(shí)所需要冷量(或熱量)有關(guān)。在低溫下,所有固體的比熱變化都很大。在常溫常壓下,空氣的質(zhì)量不超過(guò)隔熱材料的5%,但隨著溫度的下降,氣體所占的比重越來(lái)越大。因此,在計(jì)算常壓下工作的隔熱材料時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮這一因素。

  對(duì)于常用隔熱材料而言,上述各項(xiàng)因素中以表觀密度和濕度的影響最大。

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