当前课程知识点：传热学 > 第二章 > 2.2热导率的概念 > Video
同学们 大家好
今天我们讲的内容是
热导热的概念
在傅里叶定律中
我们讲到了材料的热导率
它可以表示为热流密度
和温度梯度的比值
热导率是材料重要的热物性参数
其物理意义表示
物体中单位温度梯度 单位时间
通过单位面积的导热量
热导率的数值
表征物质导热能力的大小
热导率越大物质导热能力越强
而影响物质热导率的因素
主要包括物质的种类 成分
温度 湿度 压力 密度等
一般情况下金属的热导率
大于非金属的热导率
固体的热导率大于液体的热导率
大于气体的热导率
从不同物质
热导率大小的角度进行考虑
我们就很容易理解
家中做饭的锅
为什么都是采用铁锅或者是铝锅
这是因为金属制品
具有很好的导热性能
不同物质热导率不同的原因
主要是因为物质构造的差异
导致的导热机理的差异
气体的导热是由于分子的热运动
和相互碰撞时发生的能量传递
气体热导率集中在
0.006至0.6 W/(m℃)之间
此外气体的热导率还与温度有关
例如温度为0℃时
空气的热导率为
0.0244 W/(m℃)
而20℃时 空气的热导率为
0.026W/(m℃)
根据气体分子运动理论
常温常压下
气体热导率可以表示为
λ等于1/3乘以ū
乘以ρ乘以l乘以cv
其中ū表示
气体分子运动的均方根速度
l表示气体分子
在两次碰撞间平均自由行程
Ρ表示气体的密度
cv表示气体的定容比热
当气体的压力升高时
气体的密度增大
平均自由行程减小
两者的乘积保持不变
由于气体的可压缩性
在2.67乘以10-3兆帕
到2.0乘以10-3兆帕的
压力范围内
气体的热导率
基本不随压力而变化
当气体的温度升高时
气体分子运动速度和定容比热
随温度升高而增大
气体的热导率随温度升高而增大
注意对于混合气体
热导率不能用
部分求和的方法进行计算
只能靠实验进行测定
而液体的导热
主要是依靠自由电子的迁移和晶格的振动
液体的热导率集中在
0.07到0.7 W/(m℃)之间
液体的导热也与温度有关
例如0℃时
水的导热率为
0.551 W/(m℃)
而20℃时 水的热导率为
0.599 W/(m℃)
但是对于大多数液体
在分子量M不变的情况下
温度升高 密度减小 热导率减小
此外液体的热导率
随压力的升高而增大
纯金属固体的导热
是由于自由电子的迁移
和晶格的振动共同引起
其中自由电子的迁移
起到了主要作用
金属导热与导电机理一致
优良的导电体也为优良的导热体
金属的热导率集中在
12到418 W/(m℃)之间
其中银的热导率大于铜的热导率
大于铝的热导率
随着温度的升高热导率逐渐降低
例如纯铜在0℃时
热导率为401 W/(m℃)
在100℃时热导率为
393 W/(m℃)
这是因为温度升高
晶格的振动加强
进而干扰了自由电子的运动
如前所述 纯金属导热
主要是依靠自由电子的迁移
所以导热系数降低
当金属中掺入任何杂质
将会破坏晶格的完整性
干扰自由电子的运动
所以合金的热导率
小于纯金属的热导率
例如常温下纯铜的热导率为
398 W/(m℃)
而铜含量为70wt%
锌含量为30wt%
黄铜的热导率
仅为109W/(m℃)
此外金属的加工过程
也会造成晶格的缺陷
进而导致热导率降低
合金的导热
也是依靠自由电子的迁移
和晶格的振动
但是与纯金属不同
晶格振动起主要作用
所以温度升高晶格振动加强
导热增强
非金属的导热主要是依靠
晶格的振动
所以温度升高晶格振动加强
导热系数增大
非金属材料的导热系数均较小
例如建筑保温材料
导热系数集中在
0.025到3 W/(m℃)之间
国家标准规定
保温材料的热导率应该在
温度低于350℃时
小于0.12 W/(m℃)
大多数建筑材料和绝热材料
具有多孔或纤维结构
对于多孔材料
其热导率与密度和湿度有关
密度和湿度降低
热导率降低
好的 这个知识点
我们就讲解到这里
谢谢大家
-1.1传热学的研究内容及其应用
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-1.2热量传递的三种基本方式
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-第一章--1.2热量传递的三种基本方式
-1.3传热过程与传热热阻
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-第一章--1.3传热过程与传热热阻
-2.1导热基本定律
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-2.2热导率的概念
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-第二章--2.2热导率的概念
-2.3导热微分方程
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-第二章--2.3导热微分方程
-2.4导热微分方程单值条件
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-第二章--2.4导热微分方程单值条件
-2.5平板稳态导热问题
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-第二章--2.5平板稳态导热问题
-2.6圆筒壁的稳态导热问题
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-第二章--2.6圆筒壁的稳态导热问题
-2.7球壳稳态导热
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-第二章--2.7球壳稳态导热
-3.1集总参数法-I
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-3.2集总参数法-II
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-第三章--3.2集总参数法-II
-4.1稳态导热解-I
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-4.2稳态导热解-II
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-4.3非稳态导热解
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-第四章--4.3非稳态导热解
-5.1对流传热概说
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-第五章--5.1对流传热概说
-5.2对流传热问题的数学描写
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-第五章--5.2对流传热问题的数学描写
-5.3.1流动边界层与热边界层
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-第五章--5.3.1流动边界层与热边界层
-5.3.2二维稳态边界层型对流传热问题的数学描述
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-第五章--5.3.2二维稳态边界层型对流传热问题的数学描述
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-6.2量纲分析及相似原理的应用
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-第六章--6.2量纲分析及相似原理的应用
-6.3.1管槽内强制对流流动和换热的特点
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-第六章--6.3.1管槽内强制对流流动和换热的特点
-6.3.2管槽内湍流强制对流换热实验关联式
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-第六章--6.3.2管槽内湍流强制对流换热实验关联式
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-第六章--6.4外部流动强制对流换热实验关联式
-6.5.1大空间与有限空间自然对流传热
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-第六章--6.5.1大空间与有限空间自然对流传热
-6.5.2大空间与有限空间自然对流传热的实验关联式
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-第六章--6.6射流冲击传热的实验关联式
-7.1凝结换热及影响因素-I
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-第七章--7.1凝结换热及影响因素-I
-7.2沸腾换热及影响因素-II
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-第七章--7.2沸腾换热及影响因素-II
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-第八章--8.2实际物体辐射特性
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-第九章--9.2-多表面间的辐射热量-净热量法
-9.3多表面间的辐射热量-网络图法-
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-第九章--9.3多表面间的辐射热量-网络图法-
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-第十章--10.1换热器的类型
-10.2换热器对数平均温差的计算
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-第十章--10.2换热器对数平均温差的计算
-10.3换热器的热计算：1平均温差法
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-10.4换热器的热计算：2效能-传热单元数法
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