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精彩詞條導(dǎo)熱率
補(bǔ)充:0 瀏覽:10456 發(fā)布時(shí)間:2012-12-7
導(dǎo)熱率:物體傳導(dǎo)熱量的能力,又稱為熱導(dǎo)率
農(nóng)業(yè)物料的導(dǎo)熱率隨物料組成成分、物理結(jié)構(gòu)、物質(zhì)狀態(tài)、溫度等而變化,純液體的導(dǎo)熱率高于其它溶液,濃度↑,導(dǎo)熱率↓ 不同成分的導(dǎo)熱率差異較大,導(dǎo)致由不同成分構(gòu)成的物料的導(dǎo)熱率差異較大。空氣為熱的不良導(dǎo)體,單粒物料的導(dǎo)熱性能好于堆積物料。 目的 導(dǎo)熱率是材料的熱物性參數(shù)之一,也是固體最重要的熱物性參數(shù)。低導(dǎo)熱性能材料導(dǎo)熱率作為表征建筑節(jié)能與保溫材料物性的重要參數(shù),其參數(shù)值的準(zhǔn)確測(cè)量有著非常重要的理論和使用價(jià)值。 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:導(dǎo)入物體的熱流量等于導(dǎo)出物體的熱流量,物體內(nèi)部各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過程。 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:導(dǎo)入和導(dǎo)出物體的熱流量不相等,物體內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度和熱含量隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過程,也稱為瞬態(tài)導(dǎo)熱過程。 測(cè)量方法 1.穩(wěn)態(tài)法:穩(wěn)態(tài)法是經(jīng)典的保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定方法,至今仍受到廣泛應(yīng)用。其原理是利用穩(wěn)定傳熱過程中,傳熱速率等于散熱速率的平衡狀態(tài),根據(jù)傅里葉一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模型,由通過試樣的熱流密度、兩側(cè)溫差和厚度,計(jì)算得到導(dǎo)熱系數(shù)。原理簡(jiǎn)單清晰,精確度高,但測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)環(huán)境條件要求較高。 2.保護(hù)熱板法:護(hù)熱平板法其工作原理和熱流法相似,是目前公認(rèn)的準(zhǔn)確度最高的方法,可用于基準(zhǔn)樣品的標(biāo)定和其他儀器的校準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)裝置多采用雙試件結(jié)構(gòu)。熱源位于同一材料的兩塊樣品中間。使用兩塊樣品是為了獲得向上與向下方向?qū)ΨQ的熱流,并使加熱器的能量被測(cè)試樣品完全吸收。測(cè)量過程中,精確設(shè)定輸入到熱板上的能量。通過調(diào)整輸入到輔助加熱器上的能量,對(duì)熱源與輔助板之間的測(cè)量溫度和溫度梯度進(jìn)行調(diào)整。熱板周圍的保護(hù)加熱器與樣品的放置方式確保從熱板到輔助加熱器的熱流是線性的、一維的。輔助加熱器后是散熱器,散熱器和輔助加熱器接觸良好,確保熱量的移除與改善控制。測(cè)量加到熱板上的能量、溫度梯度及兩片樣品的厚度,應(yīng)用 Fourier方程便能夠算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。 3.熱流計(jì)法:熱流計(jì)法是一種比較法,是用校正過的熱流傳感器測(cè)量通過樣品的熱流,得到的是導(dǎo)熱系數(shù)的絕對(duì)值。測(cè)量時(shí),將厚度一定的樣品插入于兩個(gè)平板間,設(shè)置一定的溫度梯度。使用校正過的熱流傳感器測(cè)量通過樣品的熱流,傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。測(cè)量樣品的厚度、上下板間的溫度梯度及通過樣品的熱流便可計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)。 4.動(dòng)態(tài)法:動(dòng)態(tài)法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)的新方法,用于研究高導(dǎo)熱系數(shù)材料,或在高溫度條件下進(jìn)行測(cè)量。工作原理是:提供樣品一固定功率的熱源,記錄樣品本身溫度隨時(shí)間的變化情形,由時(shí)間與溫度變化的關(guān)系求得樣品的熱傳導(dǎo)系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)和熱容。 5.熱線法:熱線法是應(yīng)用比較多的方法,是在樣品(通常為大的塊狀樣品)中插入一根熱線。測(cè)試時(shí),在熱線上施加一個(gè)恒定的加熱功率,使其溫度上升。測(cè)量熱線本身或平行于熱線的一定距離上的溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。由于被測(cè)材料的導(dǎo)熱性能決定這一關(guān)系,由此可得到材料的導(dǎo)熱系數(shù)。這種方法測(cè)量時(shí)間比較短,所測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍一般是 0.1W/mK 到幾十。優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品價(jià)格便宜,測(cè)量速度快,對(duì)樣品尺寸要求不太嚴(yán)格。缺點(diǎn)是分析誤差比較大,一般為 5%~10%。 6.激光閃射法:激光閃射法的測(cè)量范圍很寬,但測(cè)得的是材料的熱擴(kuò)散系數(shù),還需要知道試樣的比熱和密度,才能通過計(jì)算得到導(dǎo)熱系數(shù)λ,而測(cè)定熱態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)還需要膨脹系數(shù)的數(shù)值,只適用于各向同性、均質(zhì)、不透光的材料;瞬變平面熱源法是在試件上貼上探頭,通過多元函數(shù)對(duì)試樣表面溫度的響應(yīng)進(jìn)行擬合后便可計(jì)算出材料的導(dǎo)熱系數(shù),適用廣泛,快捷,但精確度不一定高。 分類 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:導(dǎo)入物體的熱流量等于導(dǎo)出物體的熱流量,物體內(nèi)部各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過程。 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:導(dǎo)入和導(dǎo)出物體的熱流量不相等,物體內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度和熱含量隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過程,也稱為瞬態(tài)導(dǎo)熱過程。 詳細(xì)介紹 傅里葉方程式: Q=KA△T/d R=A△T/Q 式中: Q:熱量 W K:熱導(dǎo)率 W/m.k A:接觸面積 d:熱量傳遞距離 △T:溫度差 R:熱阻值 導(dǎo)熱率K是材料本身的固有性能參數(shù),用于描述材料的導(dǎo)熱能力。這個(gè)特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒有關(guān)系的,只是跟材料本身的成分有關(guān)系。所以同類材料的導(dǎo)熱率都是一樣的,并不會(huì)因?yàn)楹穸炔灰粯佣兓?br /> 將上面兩個(gè)公式合并,可以得到 K=d/R。因?yàn)镵值是不變的,可以看得出熱阻R值,同材料厚度d是成正比的。也就說材料越厚,熱阻越大。 但如果仔細(xì)看一些導(dǎo)熱材料的資料,會(huì)發(fā)現(xiàn)很多導(dǎo)熱材料的熱阻值R,同厚度d并不是完全成正比關(guān)系。這是因?yàn)閷?dǎo)熱材料大都不是單一成分組成,相應(yīng)會(huì)有非線性變化。厚度增加,熱阻值一定會(huì)增大,但不一定是完全成正比的線性關(guān)系,可能是更陡的曲線關(guān)系。 根據(jù)R=A△T/Q這個(gè)公式,理論上來講就能測(cè)試并計(jì)算出一個(gè)材料的熱阻值R。但是這個(gè)公式只是一個(gè)最基本的理想化的公式,他設(shè)定的條件是:接觸面是完全光滑和平整的,所有熱量全部通過熱傳導(dǎo)的方式經(jīng)過材料,并達(dá)到另一端。 實(shí)際這是不可能的條件。所以測(cè)試并計(jì)算出來的熱阻值并不完全是材料本身的熱阻值,應(yīng)該是材料本身的熱阻值+所謂接觸面熱阻值。因?yàn)榻佑|面的平整度、光滑或者粗糙、以及安裝緊固的壓力大小不同,就會(huì)產(chǎn)生不同的接觸面熱阻值,也會(huì)得出不同的總熱阻值。 所以國(guó)際上流行會(huì)認(rèn)可設(shè)定一種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法和條件,就是在資料上經(jīng)常會(huì)看到的ASTM D5470。這個(gè)測(cè)試方法會(huì)說明進(jìn)行熱阻測(cè)試時(shí)候,選用多大的接觸面積A,多大的熱量值Q,以及施加到接觸面的壓力數(shù)值。大家都使用同樣的方法來測(cè)試不同 的材料,而得出的結(jié)果,才有相比較的意義。 通過測(cè)試得出的熱阻R值,并不完全是真實(shí)的熱阻值。物理科學(xué)就是這樣,很多參數(shù)是無法真正的量化的,只是一個(gè)“模糊”的數(shù)學(xué)概念。通過這樣的“模糊”數(shù)據(jù),人們可以將一些數(shù)據(jù)量化,而用于實(shí)際應(yīng)用。 此處所說的“模糊” 是數(shù)學(xué)術(shù)語,“模糊”表示最為接近真實(shí)的近似。 而同樣道理,根據(jù)熱阻值以及厚度,再計(jì)算出來的導(dǎo)熱率K值,也并不完全是真正的導(dǎo)熱率值。 其他補(bǔ)充 |
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