课件整理 导热系数的测定方法.ppt
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1、导热系数的测定方法Excellent courseware导热系数的测量方法n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。n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。Excellent courseware不稳定温度场不稳定温度场:温度场内如果各点温度随时间而改变 稳定温度场稳定温度场:温度不随时间而改变等温面等温面: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。t1t2t
2、1t2等温面Q温度场温度场Excellent coursewaret+tt-ttnQdA 温度梯度是一个点点的概念。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:温度梯度:温度场中,某一点等温面法线方向上 的温度变化率。Excellent courseware-导热率/导热系数,W/(mK)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;傅立叶定律傅立叶定律热传导的基本定律傅立叶定律傅立叶定律: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:即
3、:Q=-Adt/dx式中加负号-热流方向与温度梯度的方向相反。Excellent courseware导热率(导热系数)导热率(导热系数)dxdtAQdxdtAQ由傅立叶定律 影响的因素很多,主要是物质的种类(固、液、气)和温度。当温度梯度为1时,单位时间内通过单位导热面积的热量。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,一样).Excellent coursewarec c.金属的纯度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4545W/mK,不锈钢的导热系数仅为1515 W/mK。a a.在所有固体中,金属金属是最好的导热体。1.1.固体的导热系数固体的导
4、热系数.一般,一般,T,纯金属纯金属Excellent courseware表4-1 常用固体材料的导热系数固体 温度,导热系数,(W/mK)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 0100 0.15 耐火砖 1.04 保温砖 0100 0.120.21 建筑砖 20 0.69 绒毛毯 0100 0.047 棉毛 30 0.050 玻璃 30 1.09 软木 30 0.043 最大最大Excellent courseware 金属液体金属液体导热系
5、数较高液体 非金属液体非金属液体导热系数较低c c.一般来说,溶液 纯液体。a a.在非金属液体非金属液体中,水水的导热系数最大。2.2.液体的导热系数液体的导热系数.绝大多数液体(除水和甘油):T,液液Excellent courseware表4-2 液体的导热系数液体 温度,导热系数,W/mK 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 最大最大Excellent
6、 courseware.在通常的压力范围内,其导热系数随压力压力变化很小.c c.气体的导热系数很小,故对导热导热不利,但对保温保温有利。3.3.气体的导热系数气体的导热系数a.通常,通常,T,气气在压力大于200MPa时 p,气气 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。Excellent courseware表4-3 气体的导热系数气体 温度,导热系数,W/mK 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 0.024 乙烯 0 0.017 氧
7、 0 0.024 乙烷 0 0.018 最大最大 总体:总体:固固液液气气Excellent courseware4.绝热材料的导热率绝热材料的导热率绝热材料:与温度温度、湿度湿度、组成组成及结构的紧密结构的紧密程度有关。特点特点:纤维状,多孔结构-孔隙空气小 小,空气多-密度小到一定值,孔隙尺寸越长,空气对流和热辐射传热作用增强,增大。所以,存在最佳密度,使最小。吸水-增大,保温性能变差,所以,要防水。Excellent courseware 物质在温度为t时的导热系数,W/m;大多数均质的材料,其导热系数与温度近似成直线关系,可用下式表示 =0 0(1+at)(1+at)a温度系数,对大多
8、数金属材料为负值,而对大多数非金属为正值,1/。0物质在0时的导热系数,W/m;Excellent coursewaren稳态法平板法热流计法n非稳态法瞬态热线法瞬态平面热源法探针法激光法3法0731-58523384Qq:327870170tel:18975285052导热系数的测量方法Excellent courseware稳态法Excellent courseware1.1.通过平壁的稳定热传导通过平壁的稳定热传导 1.1 通过单层平壁的稳定热传导通过单层平壁的稳定热传导假设假设:(1)A大,小;(2)材料均匀为常数常数;(3)温度仅沿x变化,且不随时间变化。t1t2txdxQxQx+d
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