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导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)

发布时间:2021-10-28 22:18 | 作者:小雅 | 点击: 次 【 字体:

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本文主要解释一下传导、对流和辐射这三种散热方式,以及理论计算公式;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图1)

一、什么是热传导、热对流和热辐射;

1.热量也会从热的物体转移到冷的物体,就像水从高处流向低处一样;对于内部存在温差的固体,热量会从高温区域传递到低温区域,在固体内部的这种热传递称为热传导;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图2)

2.当冷流体(气体/液体)在热固体表面流动时,热量从热固体表面传递到冷流体上,流体和固体表面之间的这种传热方式称为热对流;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图3)

3.即使冷热物体不接触也可以传递热量,比如不接触太阳,就可以感受到来自太阳的热量,这种物体相互之间不接触而发生的热量传递称为热辐射

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图4)

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二、热传导计算公式;

1.根据傅立叶热传导公式可知,传热速度与温差成正比,与距离成反比;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图5)

k为导热系数[W/(m·℃)],表示传热的难易程度,导热系数由材料自身性质决定,其数值越高表示传递热量的能力越强;

一般来说,固体的导热系数大于液体,液体的导热系数大于气体;如常温下纯铜的导热系数高达400W/(m*℃),纯铝的导热系数为236W/(m*℃),水的导热系数为0.6W(m*℃),而空气仅0.025W/(m*℃)左右;

2.可以根据上述公式推导导热热阻R,如下图示,导热热阻R=L/kA,热阻的单位为℃/W;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图6)

热阻的物理意义就是传递1W的热量需要多少温度差;

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三、热对流计算公式;

1.热对流传递的热量,主要由对流换热系数和换热面积决定,Newton对流换热公式如下;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图7)

对流换热系数与导热系数不同,它不是一个特定的值,而是由流动条件和壁面状态共同决定的系数;随着流体速度的增加,对流换热系数会变大;

自然对流的换热系数在1~10W/(m²·℃)量级,实际应用时一般不会超过3~5W(m²·℃);强制对流时换热系数在10~100W/(m²·℃)量级,实际应用时一般不会超过30W/(m²·℃);

2.同样可以根据上述公式推导对流热阻R,如下图示,对流热阻R=1/hA,热阻的单位为℃/W;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图8)

四、热辐射的计算公式;

与热传导和热对流不同,热辐射是通过电磁波来传递热量的;由于电磁波是”波”,所以电磁波能够在真空中传播;在工程计算中,物体的实际辐射能力如下;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图9)

T是物体的绝对温度值=摄氏温度值+273.15℃,ε是表面的黑度或发射率,该值取决于材料种类、表面温度和表面状态,与外界条件无关,也与颜色无关;

导热系数大好还是小好(各种材料导热系数表)(图10)

一般情况下,磨光的铝表面的黑度为0.04,氧化的铝表面的黑度为0.3,黑色(亮黑和无光)阳极氧化的铝表面的黑度为0.85,喷塑(黑色和白色)的铝表面的黑度为0.85,涂覆绿油的PWB表面的黑度为0.8;


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