導熱率  

   W/mK    描述: Unit.jpg   Wm-1K-1  

 

固體

 

固體是由自由電子原子組成的,原子又被約束在規律排列的晶格中。相應的,熱能的傳輸是由兩種作用實現的:自由電子的遷移和晶格的振動波。當視為准粒子現象時,晶格振動稱為聲子

 

純金屬中,電子對導熱貢獻最大,而在非導體中,聲子的貢獻起主要作用

常用的固體導熱係數見表 1

 

在所有固體中,金屬是最好的導熱體。純金屬的導熱係數一般隨溫度升高而降低。而金屬的純度對導熱係數影響很大,如含碳1% 普通的導熱係數為 45W/m ·K 的導熱係數僅為 16 W/m ·K


 

1 常用固體材料的導熱係數

固體

溫度

導熱係數λ

W / m·K

石墨烯

(4840±440)

~ (5300±480)

金剛石

900 ~ 2320

100

412

100

377

黃金

 

318

300

230

青銅

 

189

石墨

0

151

船舶用金屬

30

113

18

94

熟鐵

18

61

100

57

鑄鐵

53

48

(1%C)

18

45

100

33

20

16

混凝土

0~100

1.28

陶瓷

 

1.22

 

 

 

玻璃

30

1.09

耐火磚

 

   1.04

建築磚

20

   0.69

軟木塞

 

   0.5

雲母

50

   0.43

聚乙烯

 

   0.3

ABS

--

   0.25

尼龍

 

   0.2

石蠟油

 

   0.2

石棉板

50

   0.17

石棉

0~100

   0.15

硬橡皮

0

   0.15

保溫磚

0~100

   0.12~0.21

聚苯乙烯

 

   0.08

85%氧化鎂

--

   0.07

鋸屑

20

   0.052

棉毛

30

   0.05

絨毛毯

0~100

   0.047

軟木

30

   0.043

玻璃毛

--

   0.041

TDD(岩棉)保溫一體板

70

   0.04

TDD(XPS)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

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,前者導熱係數較高,後者較低。

 

在非金屬液體中,水的導熱係數最大,除去水和甘油外,絕大多數液體的導熱係數隨溫度升高而略有減小。

 

一般來說,溶液的導熱係數低於純液體的導熱係數。

 

2 液體的導熱係數

液體

 

溫度

導熱係數λ

W/m·K

水銀

 

28

8.36

 

30

0.62

氯化鈣鹽水

30%

30

0.55

甘油

40%

20

0.45

硫酸

60%

30

0.43

甘油

60%

20

0.38

硫酸

90%

30

0.36

醋酸

50%

20

0.35

乙醇

80%

20

0.24

丙酮

 

30

0.17

苯胺

 

0~20

0.17

 

30

0.16

正庚烷

 

30

0.14

 

 

氣體

 

氣體的導熱係數隨溫度升高而增大。在通常的壓力範圍內,其導熱係數隨壓力變化很小,只有在壓力大於196,200kN/m2 ,或壓力小於2.67 kN/m220mmHg)時,導熱係數才隨壓力的增加而加大。

 

故工程計算中常可忽略壓力對氣體導熱係數的影響。

 

氣體的導熱係數很小,故對導熱不利,但對保溫有利。

 

常見的幾種氣體的導熱系數值見表3

 

3 氣體的導熱係數

氣體

溫度

導熱係數λ

W/m·K

空氣

100

0.031

甲烷

0

0.029

水蒸汽

100

0.025

空氣

0

0.024

0

0.024

0

0.024

乙烷

0

0.018

乙烯

0

0.017

二氧化碳

0

0.015

乙烷

0

0.018

 

保溫材料

 

一般保溫材料 - 小於 0.2 W/(m·K)

高效保溫材料 - 小於 0.05 W/(m·K)

 

通常把導熱係數較低的材料稱為保溫材料(國家標準規定,凡平均溫度不高於350℃時導熱係數不大於0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導熱係數在0.05 W/(m·K)以下的材料稱為高效保溫材料。

 

導熱係數高的物質有優良的導熱性能。在熱流密度和厚度相同時,物質高溫側壁面與低溫側壁面間的溫度差,隨導熱係數增大而減小。

 

比如:鍋爐管在未結水垢時,由於鋼的導熱係數高,鋼管的內外壁溫差不大。而鋼管內壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫差(內外壁溫度平均值)不會很高。

 

但當爐管內壁結水垢時,由於水垢的導熱係數很小,水垢內外側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。

 

當水垢厚度達到相當大(一般為1~3毫米)後,會使爐管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。

 

對鍋爐牆及管道的保溫材料來講,則要求導熱係數越低越好。

 

一般常把導熱係數小於0.2W/(m·K)的材料稱為保溫材料。

 

例如石棉、珍珠岩等。