材料的导热率
傅力叶方程式: Q=KA△T/d,
R=A△T/Q?????? Q: 热量,W;K: 导热率,W/mk;A:接触面积;d: 热量传递距离;△T:温度差;R: 热阻值
导热率K是材料本身的固有性能参数,用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的,只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的,并不会因为厚度不一样而变化。 将上面两个公式合并,可以得到 K=d/R。因为K值是不变的,可以看得出热阻R值,同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚,热阻越大。
但如果仔细看一些导热材料的资料,会发现很多导热材料的热阻值R,同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成,相应会有非线性变化。厚度增加,热阻值一定会增大,但不一定是完全成正比的线性关系,可能是更陡的曲线关系。
根据R=A△T/Q这个公式,理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化的公式,他设定的条件是:接触面是完全光滑和平整的,所有热量全部通过热传导的方式经过材料,并达到另一端。 实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值,应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同,就会产生不同的接触面热阻值,也会得出不同的总热阻值。
所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件,就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候,选用多大的接触面积A,多大的热量值Q,以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同 的材料,而得出的结果,才有相比较的意义。
通过测试得出的热阻R值,并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样,很多参数是无法真正的量化的,只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据,人们可以将一些数据量化,而用于实际应用。 此处所说的“模糊” 是数学术语,“模糊”表示最为接近真实的近似。
而同样道理,根据热阻值以及厚度,再计算出来的导热率K值,也并不完全是真正的导热率值。
傅力叶方程式,是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型,会有很多的修正公式,来完善所有的环节可能出现的问题。 总之:
a. 同样的材料,导热率是一个不变的数值,热阻值是会随厚度发生变化的。
b. 同样的材料,厚度越大,可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多,所耗的时间也越多,效能也越差。
c. 对于导热材料,选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料,但是厚度很大,也是性能不够好的。最理想的选择是:导热率高、厚度薄,完美的接触压力保证最好的界面接触。
d、使用什么导热材料给客户,理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据,来准确计算出选用何种材料合适。更多的是靠测试和对比,还有经验。测试能达到产品要求的理想效果,就是最为合适的材料。 e、不专业的用户,会关注材料的导热率;专业的用户,会关注材料的热阻值。
常用材料的导热系数表
密度用途 材料名称 (kg/m) 铜 硅合金铝 黄铜 铁 窗框 不锈钢 PVC 硬木 建筑构件软木 UP树脂玻璃钢 碳酸钙玻璃 玻璃 有机玻璃PMMA 聚碳酸脂 聚冼氨尼龙 热断桥 %尼龙,25%玻璃纤1450 维 8900 2800 8400 7800 7900 1390 700 500 1900 2500 1180 1200 1150 380 160 120 50 17 3导热系数(W/ 高密度聚乙烯HD 980 低密度聚乙烯LD 920 固体聚丙烯 25%玻纤聚丙烯 910 1200 聚亚氨脂树脂PU 1200 刚性PVC 防雨 氯丁橡胶PCP 三元乙丙EPDM 纯硅胶 密封条 柔性PVC 聚脂马海毛 柔性橡胶泡末 刚性聚氨脂PU 1390 1240 1150 1200 1200 60-80 1200 固体/热融异丁烯 1200 聚硫胶 纯硅胶 密封剂 聚异丁烯 聚脂树脂 硅胶干燥剂 分子筛 1700 1200 930 1400 720 650-750 低密度硅胶泡末 750 中密度硅胶泡末 820 金属导热系数表(W/mK)
热传导系数的定义为:每单位长度、每K,可以传送多少W的能量,单位为W/mK。其中“W”指热功率单位,“m”代表长度单位米,而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表: 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅
各种物质导热系数! material conductivity K (W/ diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237 各物质的导热系数
物质 温度 导热系数 物质 温度 导热系数 亚麻布 50 落叶松木 0 木屑 50 普通松木 45 ~
海砂 20 杨木 100 研碎软木 20 胶合板 0 压缩软木 20 纤维素 0 聚苯乙烯 100 丝 20 ~ 硫化橡胶 50 ~ 炉渣 50 镍铝锰合金 0 硬质胶 25 青铜 30 32~153 白桦木 30 殷钢 30 11 橡木 20 康铜 30 雪松 0
黄铜 20 70~183 柏木 20
镍铬合金 20 ~171 普通冕玻璃 20 1 石棉 0 ~ 石英玻璃 4 纸 12 ~ 燧石玻璃 32 皮棉 重燧石玻璃 矿渣棉 0 ~ 精制玻璃 12 毡 汽油 12 蜡 凡士林 12 纸板 “天然气”油 12 皮革 ~ 甘油 0 冰 煤油 100
新下的雪 蓖麻油 500 填实了的雪 橄榄油 0
常用材料的导热系数表



