
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,導(dǎo)熱系數(shù)較小。一般來說,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)值都是由專門試驗(yàn)測定出來的。
通常把導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料稱為保溫材料(我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,凡平均溫度不高于350℃時導(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,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,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)不會很高。但當(dāng)爐管內(nèi)壁結(jié)水垢時,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,會使?fàn)t管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。對鍋爐爐墻及管道的保溫材料來講,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波。當(dāng)視為準(zhǔn)粒子現(xiàn)象時,晶格振動子稱為聲子。純金屬中,電子對導(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  | 
鋁  | 300  | 230  | 
鎘  | 18  | 94  | 
銅  | 100  | 377  | 
熟鐵  | 18  | 61  | 
鑄鐵  | 53  | 48  | 
鉛  | 100  | 33  | 
鎳  | 100  | 57  | 
銀  | 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。一般來說,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  | |
苯  | 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  | 
水  | 30  | 0.62 | 
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,導(dǎo)熱系數(shù)才隨壓力的增加而加大。故工程計(jì)算中??珊雎詨毫怏w導(dǎo)熱系數(shù)的影響。
氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小,故對導(dǎo)熱不利,但對保溫有利。常見的幾種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值見表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  | 
氫  | 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  | 
氮  | 0  | 0.024  | 
乙烯  | 0  | 0.017  | 
氧  | 0  | 0.024  | 
乙烷  | 0  | 0.018  | 



歡迎您關(guān)注我們的微信公眾號了解更多信息
                    掃一掃