导热系数和热阻的实际应用
描述应用导热系数热阻导温系数蓄热系数分类绝热材料保温材料和隔
绝热材料
保温材料
隔热材料
矿物棉、岩棉、玻璃棉的两表面出现温 度差时,热量自动从高温的一面 向低温的一面传导,材料的这种 传递热量的性质,叫做导热性; 导热性一般用导热系数来表 示; λ的物理意义是在稳定传 热条件下,当材料层厚度内的温 差为1℃时,在1h内通过1m2表面 积的热量。 影响材料导热系数的因素,影响 材料保温性能的主要因素是导热 系数的大小,导热系数愈小,保 保温隔热材料的应用: (1)主要应用于建筑物墙体 温性能愈好。材料的导热系数受 以下因素影响: 和屋顶的保温绝热; (2)热工设备、热力管道的 (1)材料的性质 保温材料和隔热材料统称绝热材料。 不同的材料其导热系数是 保温; (3)冷藏室及冷藏设备上也 不同的,一般说来,导热系数值 以金属最大,非金属次之,液体 大量使用。 较小,而气体更小。对于同一种 材料,内部结构不同,导热系数 也差别很大。一般结晶结构的为 最大,微晶体结构的次之,玻璃 体结构的最小。但对于多孔的绝 热材料来说,由于孔隙率高,气 体(空气)对导热系数的影响起 着主要作用,而固体部分的结构 无论是晶态或玻璃态对其影响都 不大。 (2)表观密度与孔隙特征 由于材料中固体物质的导热能力 比空气要大得多 故表观密度小 指的是控制室内热量外流的建筑材料;绝 热材料通常导热系数(λ)值应不大于 0.23W/(m·K),热阻(R)值应不小于 4.35(m2·K)/W。此外,绝热材料尚应满 足:表观密度不大于600kg/m3,抗压强度 大于0.3MPa,构造简单,施工容易,造价 指的是控制室外热量进入室内的建筑材 料;隔热材料应能阻抗室外热量的传入, 以及减小室外空气温度波动对内表面温度 影响。材料隔热性能的优劣,不仅与材料 的导热系数有关,而且与导温系数、蓄热 是以岩石、矿渣为主要原料,经 高温熔融,用离心等方法制成的棉及以热 固型树脂为粘结剂生产的绝热制品。具有 保温隔热性能好(λ=0.047 W/(m·K), S24=0.56 W /(m2·K)),耐一定的温度, 防火性能好,吸声、隔音等优点;且干法 施工,施工效率高。缺点是:吸湿性强, 应注意防潮;松散材料在墙面铺设、固定 并保持平整度较困难。 主要有聚苯乙烯泡沫塑料(包括挤塑型和发 泡型)和聚氨脂泡沫塑料,具有保温性能好 (聚苯乙烯:λ=0.042 W/(m·K), S24=0.35W/(m2·K);聚氨脂:λ=0.033 W/(m·K),S24= 0.36W/(m2·K)),吸声、 隔音,且吸水率低,干法作业等优点。缺 点是:对罩面砂浆防裂要求较高,整体造 价偏高,防火性能有待改善。 保温隔热性能较好(水玻璃珍珠岩板:λ =0.062W/(m·K),S24=1.76W/(m2·K)), 蓄热能力较强,防火、耐腐蚀,吸声、隔 音,无毒、无味,价格低廉,干法施工; 缺点是材料吸水率较高,质脆,应注意防 潮、防裂。 保温隔热性能较好,热稳定性好(硅钙板: ρ≤ 250 kg/m3时,λ=0.048W/(m·K), S24=1.76W/(m2·K)),耐热防火(耐热温度 可达1 000℃,强度较高;耐水、耐腐蚀; 吸声、隔音;且可加工性好,干法施工。 缺点是生产工艺相对较复杂,产品价格偏 高。 复合硅酸盐保温隔热涂料、胶粉料聚苯乙 烯颗粒保温隔热材料等。保温隔热性能较 好,热稳定性好(胶粉料聚苯乙烯颗粒保温 隔热材料:ρ≤220 kg/m3时,λ =0.059W/(m·K),S24=1.30 W/(m2·K)), 防火性能较好(难燃级,B 级),吸声、隔 音性能较好,湿法涂抹施工,整体性好。 缺点是施工受气候影响较大,施工周期相 对较长。 是一种无机玻璃质矿物材料松子岩,经过 特殊工艺技术加工而成,呈现不规则球状 颗粒,内部多孔,表面玻化封闭,光泽平 滑,理化性能稳定。具有轻质、绝热、耐 火、抗老化、吸水率小等特点。导热系数 0.032-0.045W/(m·K),粒度0.5-1mm, 堆积密度80-100Kg/m3。 广义的讲,板材保温隔热材料,使用的地 区和范围比较广,可以在外墙外保温工程 中使用,也可以在外墙内保温工程中使用 。板材保温隔热材料的保温主体可以是发 泡型聚苯乙烯板,挤出型聚苯乙烯板,岩 棉板,玻璃棉板等不同材料。板材保温隔 热材料又可分为单一保温隔热材料和系统 保温隔热材料。 单一保温隔热材料,是保 温工程应用的主体,在使用过程中需要其 它材料的配合。如:发泡型聚苯乙烯板, 挤出型聚苯乙烯板,岩棉板,玻璃棉板等
热阻 导热系数
热阻导热系数热阻与导热系数是热学中重要的概念,它们在能源传递、材料选择和热工系统设计等方面都起着关键的作用。
以下是一篇内容生动、全面且具有指导意义的文章,介绍了热阻和导热系数的基本概念、计算方法以及在实际应用中的意义。
热阻是指物体阻碍热量传导的能力,是热学中常用的一个参数。
热阻的单位是摄氏度每瓦特(℃/W),表示在单位时间内单位面积上的温度差与通过该面积的热量之间的比值。
简单来说,热阻越大,热量传导的能力越差。
在热工系统设计中,我们经常会遇到需要传递热量的情况,例如散热器散热、管道传热等。
热阻的计算可以帮助我们评估不同材料或结构在热量传导方面的性能,从而选择合适的材料和优化系统设计。
导热系数是衡量物质导热性能的指标,它表示单位温度梯度下单位时间内单位面积上的热量传导量。
导热系数的单位是瓦特每米每摄氏度(W/m·℃)。
导热系数越大,物质的导热性能越好。
不同物质的导热系数存在很大的差异。
常见的导热系数较高的材料包括金属(如铜、铝)、陶瓷(如陶瓷砖、石头)和某些非晶体材料。
而导热系数比较低的材料则包括木材、纺织品、塑料等。
因此,在实际应用中,我们可以根据材料的导热系数来选择合适的材料,以满足热工系统的传热要求。
了解热阻和导热系数的概念之后,我们可以通过以下公式来计算热阻和导热系数之间的关系:热阻 = 材料厚度 / 导热系数× 面积通过这个公式,我们可以进一步理解热阻和导热系数对热传导能力的影响。
当材料的厚度增加或导热系数减小时,热阻也会增加,从而降低热传导的效率。
在热工系统设计中,我们常常需要通过选择合适的材料、优化结构或增加热交换面积来降低热阻,从而提高系统的传热效率。
例如,散热器的散热片通常采用铝制材料,因为铝的导热系数较高,可以实现较好的散热效果。
另外,设计中加大散热片的数量和面积,可以增加热交换的表面积,从而提高散热效率。
总结起来,热阻和导热系数是热学中重要的概念,对于能源传递、材料选择和热工系统设计具有指导意义。
导热系数与热阻关系的探索与解析
导热系数与热阻关系的探索与解析导热系数与热阻关系的探索与解析导热系数和热阻是研究热传导中两个重要的参数。
在工程和物理学领域中,了解导热系数和热阻的关系对于设计和优化热传导材料和系统非常重要。
在本文中,我们将深入探讨导热系数和热阻的概念,并分析它们之间的关系。
一、导热系数的概念和意义导热系数是一个材料的热传导性能的衡量指标,表示单位时间内单位面积上的热能传递量。
它的单位是瓦特/米·开尔文(W/m·K)。
导热系数越大,表示该材料的热传导性能越好。
导热系数的测量通常通过实验方法获得。
可以使用热量流经材料样品的实验装置,通过测量温度差来计算导热系数。
在实际应用中,导热系数的值可以用于预测热传导过程中的温度分布和热耗散。
二、热阻的概念和意义热阻是一个介质或系统抵抗热流传递的能力。
它是导热系数的倒数,表示单位面积上单位时间内热能传递的难易程度。
热阻的单位是开尔文·米^2/瓦特(K·m^2/W)。
热阻越大,表示该介质或系统的热传导能力越差,热能传递越困难。
热阻通常用于评估材料和系统的隔热性能。
在建筑中,我们希望通过选择具有较低热阻的材料来减少能量损失;在电子设备中,我们关注热阻的大小,以确保元件的正常工作温度。
三、导热系数与热阻的关系导热系数和热阻是相互关联的,它们之间存在如下关系:热阻 = 厚度 / (导热系数× 面积)根据上述公式,我们可以看出,导热系数越大,热阻越小,热传导能力越强。
反之,导热系数越小,热阻越大,热传导能力越弱。
这个关系对于设计和优化热传导材料和系统非常重要。
通过选择具有较高导热系数的材料,可以减小材料的热阻,提高热传导的效率。
然而,并非所有情况下都是导热系数越大越好。
在一些特殊的应用中,我们希望材料具有较低的导热系数,以减少热能的传导,保持温度的稳定性。
这就需要根据具体需求来选择材料,并结合热阻的概念进行综合考虑。
四、总结与回顾通过本文,我们对导热系数与热阻的关系进行了深入探索与解析。
热阻与导热系数关系
热阻与导热系数关系一、导热系数的定义和意义导热系数是指单位时间内单位面积上温度差为1℃时,单位长度内热量传递的多少。
它是衡量物质传热能力的一个重要指标,通常用λ 表示,单位是W/(m·K)。
二、热阻的定义和意义热阻是指在单位时间内,单位面积上温度差为1℃时,通过一个物体所需的能量,也就是传递给该物体的热量。
它是衡量物质对热流传递阻碍程度的一个重要指标,通常用 R 表示,单位是m²·K/W。
三、导热系数与热阻之间的关系根据定义可知,在相同条件下,导热系数越大,则相同温度差下通过该物质所需的能量就越小,即所需的传递给该物体的热量就越少。
因此,在相同条件下,该物质对于传递热流来说就越好。
而在相同条件下,如果两个物体之间距离不变,则其接触面积也不变。
因此,在这种情况下,如果两个物体之间有一个障碍物,则通过障碍物所需的能量就越多,也就是所需的传递给该物体的热量就越多。
因此,障碍物对于传递热流来说就相当于一个阻碍。
根据定义可知,热阻正是衡量物质对于热流传递阻碍程度的一个指标。
因此,在相同条件下,如果两个物体之间距离不变,则其接触面积也不变。
如果在这种情况下,通过障碍物所需的能量越多,则该障碍物对于传递热流来说就会造成更大的阻碍,也就是热阻会更大。
综上所述,在相同条件下,导热系数与热阻之间存在着一种互相制约、互相影响的关系。
导热系数越大,则该物质对于传递热流来说越好,而在相同条件下,障碍物对于传递热流来说造成的阻碍也会更小;而在相同条件下,如果通过障碍物所需的能量越多,则该障碍物对于传递热流来说造成的阻碍也会更大,即热阻会更大。
四、导致导热系数和热阻变化的因素导热系数和热阻的大小取决于多种因素,下面列举一些常见的因素:1. 物质的种类:不同物质之间导热系数和热阻的大小是不同的。
2. 温度:温度越高,物质的导热系数通常也会越大,而热阻则会越小。
3. 密度:密度越大,物质对于传递热流来说就会造成更大的阻碍,即热阻会更大。
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法导热系数是一个物质传导热量的能力的物理量,通常用符号λ表示,单位是W/(m·K)。
它表示单位面积上,厚度为1米的物质在温度差为1摄氏度时,横向通过热传导而传递的热量。
物质的导热系数与物质自身的性质有关,常用于计算材料的热传导过程。
传热系数是指对流传热和传导传热之和。
对流传热是指流体通过对流方式(例如空气对流、液体对流)传递热量的过程。
传导传热是指通过材料内部的分子热传导以及材料之间的热传导传递热量的过程。
传热系数通常用符号α表示,单位是W/(m^2·K)。
传热系数是描述单位面积的物质与流体(例如空气、液体)之间的热量传递能力的参数。
热阻值是描述物质抵抗热传导流动的能力的物理量。
热阻值通常用符号R表示,单位是m^2·K/W。
热阻值可以通过物质的导热系数和物质的厚度计算得到。
热阻值越大,就意味着物质抵抗热量传递的能力越强。
从计算角度来看,热阻值可以用于确定材料层的热传导系数和有效厚度。
在热工计算中,常常需要计算传热过程中的各种参数。
一般来说,可以使用一维热传导方程对传热进行描述。
该方程是基于能量守恒原理建立的,用于计算热传导。
在实际计算中,可以使用有限差分法、有限元法等数值方法求解热传导方程。
对于复杂的传热过程,例如对流传热,可以使用强化传热表达式或经验公式来估算传热系数。
这些经验公式基于实验数据和经验得出,用于估计传热系数。
根据具体的工程问题,可以选择适合的传热模型和传热参数进行计算。
需要注意的是,热传导过程中考虑的因素很多,包括材料的导热性质、热传导路径、表面特性、传热介质等等。
因此,在进行热工计算时,需要综合考虑各种因素,选择合适的传热模型和参数,以确保计算结果的准确性和可靠性。
热阻 和导热系数 蓄热系数-概述说明以及解释
热阻和导热系数蓄热系数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热阻、导热系数和蓄热系数是研究热传导性质的重要指标。
热阻是指材料对热传导的阻碍程度,表示了材料传热能力的强弱,通常用于评估绝缘材料与导热材料的性能差异。
导热系数则是指材料导热的能力,是一个描述材料导热性能的物理量。
蓄热系数则涉及到材料储存热能的能力。
这三个指标对于热工领域非常重要,对于材料的选择和应用具有重要的指导意义。
热阻是衡量材料传导热量的阻力。
在传热的过程中,材料会对热量的流动产生一定的阻碍作用,热量在材料中传递的速度将会减慢。
热阻的大小取决于材料的导热性能和几何形状,其中导热性能是热传导过程中最重要的因素之一。
导热系数是一个描述材料导热性能的物理量,它衡量了材料单位面积上单位温度梯度下的传热速率。
导热系数越大,表示材料的导热性能越好,热量在材料中的传递速度也越快。
导热系数与材料的物理性质、结构以及温度有关。
在实际应用中,我们常会根据导热系数的大小选择合适的材料,以便实现高效的热传导。
蓄热系数是描述材料储存热能能力的指标。
材料的蓄热系数越高,说明其具有更好的储热性能,即能在短时间内吸收更多的热量,并能在需要时释放出来。
蓄热系数与材料的热容量和密度相关,可以用来评估材料在太阳能利用、热储能等方面的应用潜力。
综上所述,热阻、导热系数和蓄热系数是研究热传导性质的重要参数。
它们在材料选择和应用领域具有重要的作用,能够指导我们选择合适的材料以实现高效的热传导和储热。
在接下来的文章中,我们将分别介绍热阻、导热系数和蓄热系数的概念、测量方法和应用领域,以期对这些热传导性质有更深入的了解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式来编写:文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织和脉络,方便读者了解文章的逻辑和章节安排。
本文分为引言、正文和结论三个主要部分。
首先,引言部分将为读者提供一个总体概述,介绍本文将要讨论的主要内容。
其次,引言部分还会详细说明文章的结构,以帮助读者更好地理解整篇文章。
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法简述实用版)
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法导热系数λ[W/(m.k)]:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用℃代替)。
导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。
传热系数K [W/(㎡?K)]:传热系数以往称总传热系数。
国家现行标准规范统一定名为传热系数。
传热系数K 值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米?度(W/㎡?K,此处K可用℃代替)。
传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。
热阻值R(m.k/w):热阻指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。
单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。
传热阻:传热阻以往称总热阻,现统一定名为传热阻。
传热阻R0是传热系数K的倒数,即R0=1/K,单位是平方米*度/瓦(㎡*K/W)围护结构的传热系数K值愈小,或传热阻R0值愈大,保温性能愈好。
(节能)热工计算:1、围护结构热阻的计算单层结构热阻: R=δ/λ式中:δ—材料层厚度(m);λ—材料导热系数[W/(m.k)]多层结构热阻: R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w)δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11)Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04)R —围护结构热阻(m.k/w)3、围护结构传热系数计算K=1/ R0式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)式中:Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)]Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/(m.k)]Fp—外墙主体部位的面积Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、单一材料热工计算运算式①热阻值R(m.k/w) = 1 / 传热系数K [W/(㎡?K)]②导热系数λ[W/(m.k)] = 厚度δ(m) / 热阻值R(m.k/w)③厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)]④厚度δ(m) = 导热系数λ[W/(m.k)] / 传热系数K [W/(㎡?K)]5、围护结构设计厚度的计算厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)] *修正系数(见下表)R值和λ值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
热传导现象中的导热系数及热阻
热传导现象中的导热系数及热阻热传导是热量从高温区域到低温区域传递的过程。
在物质中,这种传递过程是通过分子之间的碰撞和能量传递实现的。
而导热系数和热阻则是描述热传导现象的两个重要参数。
导热系数(thermal conductivity)是衡量物质导热性能的指标。
它表示单位时间内单位面积上的热量传递量。
导热系数越大,物质导热性能越好,也就是说热量在该物质中传导得越快。
不同材料的导热系数可以有很大差异,比如金属通常具有较高的导热系数,而空气则导热性相对较差。
热阻(thermal resistance)则是描述物质抵抗热量传递的指标。
它表示单位时间内单位面积上的热量通过物质的困难程度。
热阻与导热系数成反比,即物质导热性能越好,其热阻越小。
通过增加物质的厚度或者降低其导热系数,可以增加物质的热阻。
常见的用于增加热阻的材料有绝缘材料,例如聚苯乙烯泡沫等,这些材料的导热系数较低,能够减缓热量传递的速度。
导热系数和热阻在实际生活和工程中有着广泛的应用和重要性。
比如在建筑领域,选用具有较低导热系数的材料,可以提高建筑物的隔热性能,降低能源消耗,提高室内舒适度。
而在电子领域,合理选择热导率高的材料,可以提高电子器件的散热性能,延长器件寿命。
对于不同物质的导热系数和热阻,研究者们开展了大量的实验研究和理论推导。
通过测试不同材料的热导率,可以获得导热系数的具体数值。
平衡法、传导法、模拟法等方法都可以用于热导率的测试,这些方法的原理各不相同,但都旨在准确测量热量的传导情况,提取出系数。
而热阻的计算则需要根据材料的厚度和导热系数进行相应的推导和计算。
需要注意的是,在实际应用中,导热系数和热阻并不是恒定不变的,而是与温度变化相关的。
例如,随着温度的升高,固体材料的导热系数通常会变大。
这是因为在高温下,分子之间的碰撞更加频繁,能量传递更加迅速。
这种温度相关性需要考虑在实际应用中,以确保我们对导热系数和热阻的评估是准确的。
总的来说,导热系数和热阻是评估物质导热性能的重要参数。
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法简述实用版)
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法简述实用版)导热系数(thermal conductivity)是指材料在单位厚度下,单位横截面积上,单位温度梯度下导热流通过的热量。
它是材料传热性能的一个重要物理参数,用来描述材料导热的能力,单位为W/(m·K)。
传热系数(heat transfer coefficient)是指在单位时间内,单位面积上的热量传递速率和温度差之比。
传热系数是决定传热效果的关键参数,既包括传热介质的传热性能,也包括传热表面的影响。
传热系数取决于传热介质、传热表面的性质以及流体运动状态等因素,单位为W/(m²·K)。
热阻值(thermal resistance)是指导热性能中的阻力,是指导热系数与材料厚度之比。
热阻值越大,材料的导热能力越差,热阻值的倒数即为热传递系数。
热阻值用于描述传热材料、传热介质或传热结构的阻碍传热的能力,单位为m²·K/W。
在热工计算中,一般采用以下方法进行计算:1.导热系数的计算方法:-实验法:通过实验测量材料在恒定温度下的导热流量和温度梯度,计算出导热系数。
-经验法:根据材料的化学成分和结构特点,通过经验公式计算导热系数。
-理论法:根据材料的微观结构和热力学性质,运用统计物理学或分子动力学方法计算导热系数。
2.传热系数的计算方法:-实验法:通过实验测量传热介质上的温度变化和热流量,计算出传热系数。
-经验法:根据传热界面状态、流体性质和运动状态等因素,通过经验公式计算传热系数。
-理论法:根据传热介质、传热表面和流体的性质,运用传热学的基本原理和方程计算传热系数。
3.热阻值的计算方法:-单层材料的热阻值计算:将材料的导热系数与材料厚度相除即可。
-多层材料的热阻值计算:将每一层材料的热阻值相加,得到整个材料的热阻值。
-热阻值的加和法则:当多个材料层相连时,计算每个材料层的热阻值,再将热阻值加和。
当多个材料层并联时,计算每个材料层的热导率的倒数,再将倒数加和后再取倒数。
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法(简述实用版)
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法导热系数λ[W/(m.k)]:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米•度(W/m•K,此处的K可用℃代替)。
导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。
传热系数K [W/(㎡•K)]:传热系数以往称总传热系数。
国家现行标准规范统一定名为传热系数。
传热系数K值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米•度(W/㎡•K,此处K可用℃代替)。
传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。
热阻值R(m.k/w):热阻指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。
单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。
传热阻:传热阻以往称总热阻,现统一定名为传热阻。
传热阻R0是传热系数K的倒数,即R0=1/K,单位是平方米*度/瓦(㎡*K/W)围护结构的传热系数K值愈小,或传热阻R0值愈大,保温性能愈好。
(节能)热工计算:1、围护结构热阻的计算单层结构热阻:R=δ/λ式中:δ—材料层厚度(m);λ—材料导热系数[W/(m.k)]多层结构热阻:R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w)δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11)Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04)R —围护结构热阻(m.k/w)3、围护结构传热系数计算K=1/ R0式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)式中:Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)]Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、单一材料热工计算运算式①热阻值R(m.k/w) = 1 / 传热系数K [W/(㎡•K)]②导热系数λ[W/(m.k)]=厚度δ(m) / 热阻值R(m.k/w)③厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)]④厚度δ(m) = 导热系数λ[W/(m.k)] / 传热系数K [W/(㎡•K)]5、围护结构设计厚度的计算厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)] *修正系数(见下表)R值和λ值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法导热系数、传热系数和热阻值是热学领域中用来描述物质传递热量的物理量。
它们在热工计算中具有重要的应用。
首先,导热系数是用来描述物质导热性能的物理量。
它表示单位面积、单位厚度的物质在温度差为1度时,单位时间内通过传热的热量。
导热系数通常用符号λ来表示,单位为瓦特每米开尔文(W/m·K)。
导热系数越大,说明物质导热性能越好。
其次,传热系数是描述传热速率的物理量。
它表示单位面积上热流密度与温度差之间的比值。
传热系数通常用符号α来表示,单位为瓦特每平方米开尔文(W/m2·K)。
传热系数的计算包括内对流传热系数和外对流传热系数两部分,其中内对流传热系数是指物质内部传热的速率,外对流传热系数是指物质与外界传热的速率。
最后,热阻值是用来描述物体阻碍传热的能力。
它表示单位面积、单位厚度的物质在温度差为1度时,传热所需的总热阻。
热阻值通常用符号R来表示,单位为平方米开尔文每瓦特(m2·K/W)。
热阻值的计算可以通过将物质的厚度除以其导热系数得到。
热阻值越大,说明物质的传热性能越差。
在热工计算中,可以通过导热系数和传热系数来计算热阻值,或者通过已知的热阻值来计算导热系数和传热系数。
具体的计算方法有很多种,以下是一种常用的方法:1.对于单层材料的热阻值计算:将材料的厚度除以其导热系数,即可得到热阻值。
2.对于多层材料的热阻值计算:将每一层材料的厚度除以其导热系数,得到每一层的热阻值。
然后将各层热阻值相加,即可得到总的热阻值。
3.对于对流传热的热阻值计算:将材料的厚度除以其内对流传热系数,得到热阻值。
如果还有外对流传热的影响,可以将外对流传热系数与材料的表面积相乘,然后再除以材料的导热系数,得到外对流传热的热阻值。
最后将内、外对流传热的热阻值相加,即可得到总的热阻值。
总之,导热系数、传热系数和热阻值是热学计算中常用的物理量,用来描述物质传递热量的性能和效率。
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法简述实用版
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法简述实用版Newly compiled on November 23, 2020导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法导热系数λ[W/]:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米度(W/mK,此处的K可用℃代替)。
导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。
传热系数K [W/(㎡K)]:传热系数以往称总传热系数。
国家现行标准规范统一定名为传热系数。
传热系数K 值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米度(W/㎡K,此处K可用℃代替)。
传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。
热阻值Rw):热阻指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。
单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。
传热阻:传热阻以往称总热阻,现统一定名为传热阻。
传热阻R0是传热系数K的倒数,即R0=1/K,单位是平方米*度/瓦(㎡*K/W)围护结构的传热系数K值愈小,或传热阻R0值愈大,保温性能愈好。
(节能)热工计算:1、围护结构热阻的计算单层结构热阻: R=δ/λ式中:δ—材料层厚度(m);λ—材料导热系数[W/]多层结构热阻: R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻w)δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻w)(一般取Re —外表面换热阻w)(一般取R —围护结构热阻w)3、围护结构传热系数计算K=1/ R0式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)式中:Km—外墙的平均传热系数[W/]Kp—外墙主体部位传热系数[W/]Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/] Fp—外墙主体部位的面积Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、单一材料热工计算运算式①热阻值Rw) = 1 / 传热系数K [W/(㎡K)]②导热系数λ[W/] = 厚度δ(m) / 热阻值Rw)③厚度δ(m) = 热阻值Rw) * 导热系数λ[W/]④厚度δ(m) = 导热系数λ[W/] / 传热系数K [W/(㎡K)]5、围护结构设计厚度的计算厚度δ(m) = 热阻值Rw) * 导热系数λ[W/] *修正系数(见下表)R值和λ值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
热阻和导热系数
导热系数和热阻的实际应用夏俊峰 2009.08 第2版一、定义导热系数λ:是指在稳定传热条件下,设在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米,面积为1平方米的平行面,而这两个平面的温度相差1度,则在1秒内从一个平面传导到另一平面的热量就规定为该物质的热导率。
其单位为:瓦/(米·度), 导热系数在0.12瓦/(米·度)以下的材料称为绝热材料。
热阻θ:就是热流量在通过物体时,在物体两端形成的温度差。
即:θ=(T2-T1)/P ——(1)单位是:℃/W。
式中: T2是热源温度T1是导热系统端点的温度P是热源的功率(1)式是指在一维、稳态、无内热源的情况下的热阻。
物体对热流传导的阻碍能力,与传导路径长度成正比,与通过的截面积成反比,与材料的导热系数成反比。
热阻还可以由下式表达:θ=L/(λS) ——(2)式中:λ是导热系数L是材料厚度S是传热面积二、对导热系数与热阻的理解和应用场合导热系数反映的是物质在单位体积下的导热能力。
实际上它反映了物质导热的固有能力。
这种能力是由物质的原子或分子结构决定的。
它是评价物质之间导热能力的参数。
热阻其实是导热系数与物体的几何形状相结合而体现的该形状物体的导热能力。
对非均匀厚度的物体,均匀热流密度的热流通过物体后,两端任意两点的温度差可能是不同的,也就是说,任意两点间的热阻可能是不同的。
谈热阻,必须要明确这一点:热阻必须是指定的两个点之间的热阻,并且两点之间没有其它的热源。
它反映的是特定两点间的导热能力。
就是说,给定了热阻值,同时必须明确给出计量的起点和终点。
偏离了这两个位置点,这个热阻值就没有意义了。
参看图1,从1、2点分别到A、B、C 点的热阻都是不同的,即:θ1A ≠θ1B ≠ θ2B ≠ θ2A ≠θ1C ≠ θ2C单纯就每种物质而言,谈热阻是没有太大意义的。
因为几何形状不同,热阻就不同了。
只有确定了几何形状,才可以利用热阻的概念做导热能力的比较。
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法简述实用版完整版
导热系数传热系数热阻值概念及热工计算方法简述实用版Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法导热系数λ[W/]:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米度(W/mK,此处的K可用℃代替)。
导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。
传热系数K [W/(㎡K)]:传热系数以往称总传热系数。
国家现行标准规范统一定名为传热系数。
传热系数K值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米度(W/㎡K,此处K可用℃代替)。
传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。
热阻值Rw):热阻指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。
单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。
传热阻:传热阻以往称总热阻,现统一定名为传热阻。
传热阻R0是传热系数K的倒数,即R0=1/K,单位是平方米*度/瓦(㎡*K/W)围护结构的传热系数K值愈小,或传热阻R0值愈大,保温性能愈好。
(节能)热工计算:1、围护结构热阻的计算单层结构热阻: R=δ/λ式中:δ—材料层厚度(m);λ—材料导热系数[W/]多层结构热阻: R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻w)δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻w)(一般取Re —外表面换热阻w)(一般取R —围护结构热阻w)3、围护结构传热系数计算K=1/ R0式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)Kp—外墙主体部位传热系数[W/]Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/]Fp—外墙主体部位的面积Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、单一材料热工计算运算式①热阻值Rw) = 1 / 传热系数K [W/(㎡K)]②导热系数λ[W/] = 厚度δ(m) / 热阻值Rw)③厚度δ(m) = 热阻值Rw) * 导热系数λ[W/]④厚度δ(m) = 导热系数λ[W/] / 传热系数K [W/(㎡K)]5、围护结构设计厚度的计算厚度δ(m) = 热阻值Rw) * 导热系数λ[W/] *修正系数(见下表)R值和λ值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
(完整word版)导热系数和热阻基本概念
导热系数和热阻一、定义导热系数λ:是指在稳定传热条件下,设在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米,面积为1平方米的平行面,而这两个平面的温度相差1度,则在1秒内从一个平面传导到另一平面的热量就规定为该物质的热导率。
其单位为:瓦/(米·度), 导热系数在0.12瓦/(米·度)以下的材料称为绝热材料。
导热系数反应的是导热材料导热性,导热材料的导热系数越大,则其导热性越好。
热阻θ:就是热流量在通过物体时,在物体两端形成的温度差。
即:θ=(T2-T1)/P——(1)单位是:℃/W。
式中: T2是热源温度,T1是导热系统端点的温度,P是热源的功率。
(1)式是指在一维、稳态、无内热源的情况下的热阻。
热阻反应的是导热材料对热流传导的阻碍能力,导热材料的热阻越大,则其对热传导的阻碍能力越强。
一般可以通过下面公式计算导热系统端点的温度: (T2-T1)=Pθ,热源功率越小,热阻越小,其热流传导能力越好,热阻越大,热流传导能力越差。
热阻还可以由下式表达:θ=L/(λS)——(2)式中:λ是导热系数,L是材料厚度或长度,S是传热面积。
物体对热流传导的阻碍能力,与传导路径长度成正比,与通过的截面积成反比,与材料的导热系数成反比。
二、对导热系数与热阻的理解和应用场合导热系数反映的是物质在单位体积下的导热能力。
实际上它反映了物质导热的固有能力。
这种能力是由物质的原子或分子结构决定的。
它是评价物质之间导热能力的参数。
热阻其实是导热系数与物体的几何形状相结合而体现的该形状物体的导热能力。
对非均匀厚度的物体,均匀热流密度的热流通过物体后,两端任意两点的温度差可能是不同的,也就是说,任意两点间的热阻可能是不同的。
谈热阻,必须要明确这一点:热阻必须是指定的两个点之间的热阻,并且两点之间没有其它的热源。
它反映的是特定两点间的导热能力。
就是说,给定了热阻值,同时必须明确给出计量的起点和终点。
偏离了这两个位置点,这个热阻值就没有意义了。
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法(简述实用版)(总8页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法导热系数λ[W/]:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米?度(W/mK,此处的K可用℃代替)。
导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。
传热系数K [W/(㎡?K)]:传热系数以往称总传热系数。
国家现行标准规范统一定名为传热系数。
传热系数K值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米?度(W/㎡?K,此处K可用℃代替)。
传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。
热阻值Rw):热阻指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。
单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。
传热阻:传热阻以往称总热阻,现统一定名为传热阻。
传热阻R0是传热系数K的倒数,即R0=1/K,单位是平方米*度/瓦(㎡*K/W)围护结构的传热系数K值愈小,或传热阻R0值愈大,保温性能愈好。
(节能)热工计算:1、围护结构热阻的计算单层结构热阻:R=δ/λ式中:δ—材料层厚度(m);λ—材料导热系数[W/]多层结构热阻: R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻w)δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻w)(一般取Re —外表面换热阻w)(一般取R —围护结构热阻w)3、围护结构传热系数计算K=1/ R0式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)式中:Km—外墙的平均传热系数[W/]Kp—外墙主体部位传热系数[W/]Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/]Fp—外墙主体部位的面积Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、单一材料热工计算运算式①热阻值Rw) = 1 / 传热系数K [W/(㎡?K)]②③④导热系数λ[W/] = 厚度δ(m) / 热阻值Rw)⑤厚度δ(m) = 热阻值Rw) * 导热系数λ[W/]⑥厚度δ(m) = 导热系数λ[W/] / 传热系数K [W/(㎡?K)]⑦⑧5、围护结构设计厚度的计算厚度δ(m) = 热阻值Rw) * 导热系数λ[W/] *修正系数(见下表)R值和λ值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
热阻 热导率 导热系数
热阻热导率导热系数热阻、热导率和导热系数是热学中重要的概念,它们描述了物质传热性能的特征。
本文将详细介绍热阻、热导率和导热系数的定义、计算方法以及它们在实际应用中的意义。
一、热阻热阻是物质对热量传递的阻碍程度的度量,它表示单位温度差下单位面积的热量流通受到的阻碍程度。
热阻的单位是K/W(开尔文/瓦特)。
热阻的计算公式为R = ΔT / Q,其中R表示热阻,ΔT表示温度差,Q表示热量。
热阻越大,表示物质对热量传递的阻碍程度越高。
热阻的概念在工程领域中有着广泛的应用。
例如,在建筑领域中,热阻用于评估建筑材料的保温性能。
对于保温材料来说,热阻越大,表示材料的保温性能越好,能够有效地减少热量的传递。
因此,在建筑设计中,选择具有较高热阻的材料可以提高建筑的节能性能。
二、热导率热导率是物质传导热量的能力的度量,它表示单位时间内单位面积的热量传递。
热导率的单位是W/(m·K)(瓦特/米·开尔文)。
热导率的计算公式为λ = Q / (A × ΔT × d),其中λ表示热导率,Q表示热量,A表示面积,ΔT表示温度差,d表示距离。
热导率越大,表示物质传导热量的能力越强。
热导率的概念在材料科学、工程热学等领域中具有重要意义。
例如,在材料科学中,热导率是评估材料导热性能的重要指标之一。
对于导热性能较好的材料来说,热导率较大,可以更快地传导热量,具有良好的散热性能。
因此,在电子器件的散热设计中,选择具有较大热导率的材料可以有效地提高散热效果,保护电子器件的工作稳定性。
三、导热系数导热系数是物质导热性能的一个综合指标,它表示单位时间内单位长度的热量传递。
导热系数的单位是W/(m·K·m)(瓦特/米·开尔文·米)。
导热系数的计算公式为K = λ / d,其中K表示导热系数,λ表示热导率,d表示距离。
导热系数越大,表示单位长度上的热量传递能力越强。
热阻值和导热系数关系
热阻值(R值)与导热系数(U值)R值和U值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
R值代表建筑材料阻止热量穿过的能力。
R值越高,材料的阻热和隔热性能越高。
U值的意义则与之相反。
U值代表不同材料表面之间的热传导量。
U值越低,表示热传导量就越低,材料的隔热效果就越好。
基本材料的热导率所有的建筑材料都有各自的热导率,热导率的单位是W/Mk。
导热系数是指在稳定的传热条件下,单位截面、厚度的材料在单位温差和单位时间内直接传导的热量,单位是"瓦/(米·开尔文)。
材料的热导率越低,代表产品的隔热性能越好。
岩棉是最理想的隔热材料之一,其热导率很低,因而产品隔热效果良好。
材料的热导率(用K或λ表达),有不同的标准,比如欧盟标准(EN),美国标准(ASTM)以及其他国际或地方标准。
利用K值可以衡量材料或的热阻值(R值)和热导系数(U值)。
R值(热阻值)热阻值(R值)与材料的厚度和热导率有关。
需要注意的是,在热导率恒定的前提下,材料厚度越高,热阻值也越高。
R = d / k其中:R表示热阻值d表示材料厚度(单位米)k表示热导率材料的热阻值(R值)会影响房屋及屋顶的建造效果。
传统的建筑材料通常是砖、水泥、瓦片、钢筋和木头,这些材料的热阻性能不是很好。
采用特殊材料进行隔热处理,效果非常良好。
采用岩棉隔热,同等厚度岩棉的隔热效果超过砖头的隔热效果20倍,同等厚度岩棉的热阻性能是水泥热阻性能的40倍以上。
第三方独立研究显示,采用隔热材料改善能效是最可行的方法。
U值(热导系数)建筑物的热导系数(U值)表示在稳定传热条件下,单位面积的建筑截面材料,两表面在单位空气温差和单位时间内直接传导的热量,单位是"瓦/(米2·开尔文)。
U = 1 / Rt其中Rt代表材料总的热阻值:Rt = Ro + d1 / k1 + d2 / k2 + ........... dn / kn + Ri在该等式中:Ro 代表外表面的空气薄层热阻单位 (m2K/W)Ri 代表内表面的空气薄层热阻单位 (m2K/W)k 代表基本材料的热导率单位 (W/mK)d 代表基本材料的厚度单位(米)建筑材料的U值越低,代表抗热性越好。
等效热传导系数和等效热阻
等效热传导系数和等效热阻
等效热传导系数和等效热阻是热传递领域中经常使用的两个概念。
等效热传导系数是指在热传导过程中,考虑到各种因素的综合影响后,所导致的热传导速率与温度差之比。
它是一个宏观上的物理量,代表了热传导的整体效果。
等效热阻是指在热传导过程中,考虑到各种因素的综合影响后,所导致的温度差与热传导速率之比。
它是一个微观上的物理量,代表了阻碍热传导的效果。
等效热传导系数和等效热阻的概念是由热工学提出的。
在实际应用中,这两个概念常常用于热传递的计算中。
等效热传导系数和等效热阻的计算方法是基于热传导的基本原理和热学方程式。
对于等效热传导系数的计算,我们需要考虑热传导的各种因素,如导热系数、厚度、面积等。
在实际应用中,我们可以通过实验或者理论计算来确定等效热传导系数。
等效热传导系数的大小可以反映热传导的速率和效率。
对于等效热阻的计算,我们需要考虑热传导的各种因素,如导热系数、厚度、面积等。
在实际应用中,我们可以通过实验或者理论计算来确定等效热阻。
等效热阻的大小可以反映阻碍热传导的程度。
总之,等效热传导系数和等效热阻是热传递领域中非常重要的概念。
它们的计算方法和应用范围都非常广泛。
在工程实践中,我们需要深入理解这两个概念,以便更好地应用它们解决实际问题。
每平米热阻计算公式
每平米热阻计算公式热阻是指单位面积上的温度差异所需的热量,是描述材料或结构对热传导的阻碍程度的物理量。
在建筑工程中,热阻的计算对于保证建筑物的保温性能至关重要。
每平米热阻是指单位面积上的热阻值,通常用于描述墙体、屋顶等建筑构件的保温性能。
下面将介绍每平米热阻的计算公式及其应用。
每平米热阻的计算公式为:R = d / λ。
其中,R为每平米热阻(m²·K/W),d为材料的厚度(m),λ为材料的导热系数(W/(m·K))。
这个公式说明了每平米热阻与材料的厚度和导热系数有关。
当材料的厚度增加或导热系数减小时,每平米热阻都会增加,从而提高建筑构件的保温性能。
在实际工程中,每平米热阻的计算通常涉及多种材料的组合。
比如墙体的保温结构可能包括外墙砖、保温层、内墙砖等多种材料。
此时,可以采用串联热阻和并联热阻的方法来计算每平米热阻。
串联热阻是指多层材料的热阻值相加,即:R_total = R1 + R2 + R3 + ...其中,R_total为总的每平米热阻,R1、R2、R3等为各层材料的每平米热阻。
而并联热阻是指多个热阻并联在一起,即:1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...通过串联热阻和并联热阻的计算方法,可以准确地计算出建筑构件的每平米热阻,从而评估其保温性能。
每平米热阻的计算对于建筑工程具有重要意义。
首先,它可以帮助工程师和设计师选择合适的保温材料和结构,从而提高建筑物的保温性能。
其次,它可以评估建筑构件的保温性能,为建筑物的节能设计提供依据。
此外,每平米热阻的计算还可以帮助工程师和设计师优化建筑构件的保温结构,提高建筑物的整体节能性能。
在实际工程中,每平米热阻的计算需要考虑多种因素,比如材料的导热系数、厚度、密度等。
此外,还需要考虑环境温度、湿度等外部条件对保温性能的影响。
因此,建筑工程中的每平米热阻计算是一个复杂而又重要的工作。
总之,每平米热阻的计算公式为R = d / λ,通过这个公式可以准确地评估建筑构件的保温性能。
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导热系数和热阻的实际应用夏俊峰 2015.08.05 第3版前言本文第1版最早于2007年7月发布在中国光学光电子行业论坛上,之后在2009年8月修改为第2版。
本次做了全面的修改,增加了模拟计算的内容,以说明如何来正确认识热阻概念。
并通过简单介绍模拟软件中有关接触热阻的设置问题,让读者更好地认识导热系数和热阻的实际应用。
需要说明的是,本文是讨论仅在热传导方面,所有概念的定义也是针对热传导而言的。
并且本文主要是针对LED 应用方面来谈的。
第一章 有关理论知识介绍要讲导热系数和热阻的问题,首先要搞清楚这两个概念的定义。
而要明确定义,必须要先介绍导热的基本理论。
在传热学中,关于热传导的基本理论就是傅里叶定律。
对于一维热传导,傅里叶定律表述为:单位时间内通过厚度为L 的热量Q 与厚度两边的温度变化率ΔT 及平板面积A 成正比,即:L ΔTλA t Q-= ——(1)式中:λ是材料的导热系数。
负号表示热量自温度高向温度低方向传递。
对于上述导热定律,读者必须清楚,公式(1)仅是针对一维、热流密度均匀、测温的平面上温度均匀相等的情况。
也就是说,引起ΔT 的因素是通过面积A 的热量Q。
如果热源有部分热量没有经过面积A,则不能计算在内。
单位时间内传导的热量,就是热功率,用P 表示,单位是:瓦(W)。
由公式(1)可以得知:导热系数λ是指在稳定传热条件下,单位时间内通过物体单位距离、单位截面积的平行面、产生1度温差的热量。
其单位为:瓦/(米·度)。
导热系数和温度有关。
具体相关参数要查阅相关物料手册。
对公式(1)做个变换,可以得到:A L T -P λ∆= ——(2) 令: A λL R =θ ——(3) 公式(2)就可以简化为:θ R T P ∆= ——(4)热量传递是自然界中的一种转移过程,与自然界中其它转移过程,如电量的转移、动量的转移、质量的转移有类似之处。
各种转移过程的共同规律性可以归结为:过程中的动力过程中的转移量=过程中的阻力由此,我们可将Rθ视为热量传导过程中的阻力,称之为热阻。
传导热阻的定义:物体传导热阻与热量通过路径长度成正比,与路径的面积成反比,相应的比例系数是导热系数,并与之成反比。
其单位是:度/瓦。
在此,必须提请读者明白:(1)一维热传导定律的表述是公式(1)、或(2)、或(4)。
(2)下述几种公式表述不是傅立叶热传导定律的表述,只能说是对热传导定律公式的数学变换式: Rθ=ΔT/P ——(5)ΔT=P* Rθ ——(6)(3)热阻的定义绝不是公式(5)!对此可以做个讨论。
如果有人一定要认为热阻的定义是:ΔT/P(包括对流和辐射状况),那么请问:一个结构体,当热功率等于零时,根据这个定义,热阻值是多少?可能有人说:无穷大也不为错。
反正没有热源,也不存在传热,热阻是多少都无所谓。
那么再请问:温差为零时,热阻值是多少?他又说:是零啊。
好了,不管热功率是零,还是温差是零,都是因为没有施加热源。
但是对于同一个结构体,你又认为它的热阻值是无穷大,而它同时又是零。
岂不是陷入了悖论!那么请问:热阻等于温差除以功率的这个定义有意义吗?(4)公式(4)、(5)、(6)只是表明三个参数之间存在的数值关系。
三个参数都有各自的、且互不相关的定义。
(5)多说一点,即使在对流和辐射散热方面,也不能说热阻的定义是温差除以热功率!同样也只能说是三个参数之间存在的数值关系。
(不要以为国外的资料、甚至标准上都讲是定义,就认同之。
请读者结合传热学理论及其它相关的知识好好地思考。
)(6)有些人在讲述热传导的公式(4)时,会说是根据欧姆定律,得出了公式(4)。
这种认识是及其错误的!是既不了解传热学理论,也不了解历史。
事实上,傅立叶热传导定律比欧姆定律要早两年问世。
热阻值只与材料参数相关,是否有热流存在,以及是否存在温度差,热阻都客观存在。
热阻的定义只能是公式(3)!看到一些人在运用散热模拟软件时,不知道该如何设置接触热阻,其根本原因就在于没有搞清楚热阻的定义。
这方面的有关问题后面再谈。
上面介绍的傅立叶热传导定律,是一个理想化的一维热传导状况。
而实际的热传导状况是三维的。
这一点读者必须明白。
这非常重要!很多情况下,不能简单运用公式(2)或(4)来计算。
三维热传导,就需要通过解三维偏微分方程来计算。
这方面要讲,更多的是数学问题了,比较复杂,就不讲了,有兴趣的读者自己看传热学理论。
传热学的基本理论,要记住几个公式,其实并不难,难就难在吃透。
热阻这个概念在实际应用中出现问题,关键就在于没有吃透它。
而根源在于没有考虑到热传递通常都是三维的。
简单地用一维公式去计算,就很容易发生错误。
第二章 热阻概念在应用中的问题第一节 单一材料的特性参数中给出热阻值是没有意义的由于在中学都学过电阻的概念和定义,这里用电阻的概念来类比讲解。
我们如果讲,铜的电阻是多大,铁的电阻是多少,这是没有意义的。
而且也不能说,铜的电阻和铁的电阻哪个大。
想必这个问题大家都能明白。
具体材料的电阻值,必须是在确定了材料的几何形状后才能有确定的值。
同样,一种材料,泛泛地讲它的热阻值是多少,也是毫无意义的。
并且也是不可知的。
只有在材料的几何形状确定后,才能确定热阻值。
而且,在一种形态下的热阻值,到另一种形态下是不能用的。
比如:① 给定某胶体材料的热阻值,那么,这个值是否表示,无论胶涂的多厚,沿厚度方向的导热能力都是相同的?显然,胶体越厚,热阻越大。
随胶体厚度不同,热阻值是一个变数。
所以,对于不确定材料形状,说它的热阻值是多少是没有意义的。
② 同重量的铝材,当它是正立方体形态时,它的对面某两点间的热阻值是A;而将它全部用来做成有翅片的散热器时,翅片上某点与基板面某点的热阻值B与热阻值A毫不相干。
第二节 对于热阻必须要明确起止点谈热阻,必须明确所讲的热阻是起于何处,终于何处。
起点和终点都是唯一的点(较小的、连续的等温面可以视为点)。
也就是说,热阻必须是指从何处到何处之间的热阻,而不能是从几个地方到一个地方,或一个地方到几个地方的热阻。
对于有多个热源构成的系统,比如集成封装的LED光源,用单一热阻值来表征其热性能是极不准确、不科学的。
接下来我们来讨论。
若有N个相同的芯片并排置于一个与单个芯片使用相同尺寸的底板做为封装。
参看图1。
N个芯片各自产生的热量,并没有通过其它的芯片,所以,每个芯片的热流,并没有得到其它芯片的通路,不存在热路并联的关系!各芯片的热流到达底板,沿底板径向传播到达另一面。
以两芯片间隔的中心面为界(或偏离中心的某个位置,视芯片密集程度而定),温度基本相同,所以在靠近这个中面处,热流不能横向扩展。
而对于最外侧的芯片的靠外面的部分,热流可以有更多的横向扩展,由此,芯片中部的热流密度要大于最外侧的热流密度。
而单个芯片时,四面都有热流的横向扩展。
因此,单芯片的热流通过底板有较小的热阻。
底板芯片PN结(热源)底板芯片PN结(热源)热流密度大热流密度小图1图2是对集成封装的一个模拟结果。
从图中可以看到,中间芯片的温度明显高于边上芯片的温度。
所以,用一个热阻值,如何能计算出芯片的结温?计算的“结温”又代表了哪个芯片?可以看到,实际上每个芯片底面向外传递热量到一个特定点的热阻是不同的。
所以那种将多个芯片视作相同热阻并联的分析是错误的。
表1是图2模拟得到的数据。
模拟选用了两种PCB 尺寸进行。
“8mm热阻”指的是距离中心芯片的距离是8mm 处的一个测温点。
实际的集成封装或COB 封装的测温点往往距离中心还会在10mm 以上,其误差会更大。
从表1可以看到,不管PCB 尺寸大小,芯片上下面间的热阻基本不变。
因为所有热量都贯穿了芯片,与芯片以外的结构没有关系。
这就相当一维热传导,理论得到很好地印证。
而8mm 处的热阻却随着PCB 尺寸变化而改变。
其实,这用热阻的定义(公式3)和有关串并联知识也很好解释,由于PCB 尺寸不同,尺寸大、并联的结果,总热阻就减小了。
但是这样解释是近似的、很粗糙的,因为还没有考虑其它的热流路径,仅仅只是铜箔的热传导路径。
表中的芯片是指图2中间的那个芯片。
实际上,“8mm”处的热阻计算也是有问题的。
表中是按总功率计算的,实际上,仅有很小一部分热量通过了“8mm”测温点。
所以,计算的不正确性,也导致这种测温点的“热阻值”不具备实际可参考性。
通过这个模拟的结果,可以看到,8mm 处测温点的热阻值,根本不具备实用参考用途。
因为这个点的实际总热阻值,会随着散热器的改变而改变。
所以,测试机构或你自己有测试仪器测试某个结构下的热阻,你的结构一旦改变,原先测试的热阻值可能就毫无用途了。
请读者要注意,不要仅局限于“8mm”处,要运用理论,举一反三地联系实际来分析。
对于LED,只有芯片连接的热沉的正下方的热阻值才有一定的准确性和实用意义,并且热沉面积和芯片面积相差还不能很大。
除此之外的测温点,都不具有实用意义。
比如,侧边的电极焊点、集成封装和COB 封装正面的测温点,等等,这些侧边测温点的热阻,当着你的结构与当初测试热阻值时的结构不同时,热阻值就会发生改变。
请注意,这种改变并不是理论不正确,理论是正确的,是你计算时采用的通过该点的热功率值不正确!或者是,结构改变,与该点处相并联的热阻发生了改变,所以该点的总热阻发生了改变。
具体是哪种情况造成的,要根据具体情况分析。
关于LED 侧边焊点的热阻值随散热器的变化而变化的状况,也有模拟计算的结果,计算结果也很好地支持上述观点。
详细内容在第五节讲述。
另外,某些LED 的规格书,给出了热阻值,却没有给出测温点。
这很不专业,让LED 使用者也无法实际采用。
第三节 LED 的热阻值不能确定在应用中散热好坏下面通过实例来说明。
两种封装形式的LED,见图3和图4,它们的结构尺寸见图5和图6。
这两种LED 在实际应用中,哪一个结温低?表1. 模拟计算结果单芯片功率芯片上表面芯片下表面芯片热阻 距芯8mm 8mm 热阻 PCB 尺寸 W ℃ ℃ ℃/W ℃ ℃/W mm 2 1 78.11 74.42 3.69 71.7 6.41 100*100 1 102.16 98.5 3.66 91.57 10.59 70*70图2. 集成封装LED 模拟根据铜底座尺寸,按照公式(3)计算,图4产品的中心轴向热阻大概是图3产品的1.54倍。
可在实际使用中,把它们放在PCB 上测试,图4产品的结温要低。
怎么会这样?因为,它的底板下部的面积大,便于热流横向扩展。
上面计算热阻值时没有考虑热流横向扩展的因素!也就是,热流是三维传递的。
它们实际应用时,还必须要加散热器,见图7。
通常散热器是铝合金材料,导热系数远小于纯铜材料。
图3的LED 接触面小,热量在散热器上传导时,横向的热阻就大了;而图4的产品由于铜底座面积大,热量首先在铜上横向散开再传导到散热器上,使得热流密度减小,将热量更有效地传导到散热器的外部翅片上。