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导热系数与热流方向的关系

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导热系数与热流方向的关系

发布日期:2018-03-12 作者: 点击:

热流方向

导热系数与热流方向的关系,仅仅存在于各向异性的材料中,即在各个方向上构造不同的材料中。

纤维质材料从排列状态看,分为方向与热流向垂直和纤维方向与热流向平行两种情况。传热方向和纤维方向垂直时的绝热性能比传热方向和纤维方向平行时要好一些。一般情况下纤维保温材料的纤维排列是后者或接近后者,同样密度条件下,其导热系数要比其它形态的多孔质保温材料的导热系数小得多。

对于各向异性的材料(如木材等),当热流平行于纤维方向时,受到阻力较小;而垂直于纤维方向时,受到的阻力较大。以松木为例,当热流垂直于木纹时,导热系数为0.17w/(m·K),平行于木纹时,导热系数为0.35W/(m·K)。

气孔质材料分为气泡类固体材料和粒子相互轻微接触类固体材料两种。具有大量或无数多开口气孔的隔热材料,由于气孔连通方向更接近于与传热方向平行,因而比具有大量封闭气孔材料的绝热性能要差一些。

填充气体

隔热材料中,大部分热量是从孔隙中的气体传导的。因此,隔热材料的热导率在很大程度上决定于填充气体的种类。低温工程中如果填充氦气或氢气,可作为一级近似,认为隔热材料的热导率与这些气体的热导率相当,因为氦气和氢气的热导率都比较大。

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比热容

热导率=热扩散系数×比热×密度。在热扩散系数和密度条件相同的情况下,比热越大,导热系数越高。

隔热材料的比热对于计算绝热结构在冷却与加热时所需要冷量(或热量)有关。在低温下,所有固体的比热变化都很大。在常温常压下,空气的质量不超过隔热材料的5%,但随着温度的下降,气体所占的比重越来越大。因此,在计算常压下工作的隔热材料时,应当考虑这一因素。

对于常用隔热材料而言,上述各项因素中以表观密度和湿度的影响最大。因而在测定材料的导热系数时,必须同时测定材料的表观密度。至于湿度,对于多数隔热材料可取空气相对湿度为80%一85%时材料的平衡湿度作为参考状态,应尽可能在这种湿度条件下测定材料的导热系数。、

真空

热传导的方式有三种:对流、传导和辐射。其中对流方式导热为最重要的。通过真空阻绝了对流导热系数就大大的降低了,原理就像是热水瓶一样。而作为骨架的填充材料可能会通过传导方式导热,所以采用导热系数低的玻璃纤维做骨架。外表加上铝膜包装袋对辐射进行阻隔。所以这种材料是导热系数最小的。


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