導熱性是物質(zhì)傳導熱量的性能。兩個相互接觸且溫度不同的物體,或同物體的各不同溫度部分間在不發(fā)生相對宏觀位移的情況下所進行的熱量傳遞過程稱為導熱。
導熱性能的影響因素
導熱是依靠材料中的電子、原子、分子和晶格熱運動來傳遞熱量。但材料性質(zhì)不同,其主要導熱機理不同,效果也不一樣。一般來說,金屬的熱導率大于非金屬,純金屬熱導率大于合金。物質(zhì)三態(tài)中,固態(tài)熱導率Zui大,液態(tài)次之,氣態(tài)Zui小。例如:標準大氣壓下0℃時的冰、水和水蒸氣的熱導率分別為2.22W/(m·K)、0.55W/(m·K)和0.183W/(m·K)。
金屬導熱主要依靠自由電子的熱運動,導電性能好的金屬材料其熱導率也大。金屬熱導率范圍在2.3~420W/(m·K),銀是420W/(m·K)。但純金屬內(nèi)加入其他元素成為合金后,由于這些元素的嵌入,嚴重阻礙自由電子的運動,使熱導率大大下降。例如純銅的λ=398W/(m·K),加入30%的鋅后純銅變成黃銅,λ僅為109W(m·K)。
非金屬材料導熱主要依靠晶格結(jié)構振動產(chǎn)生彈性波的方式來傳遞能量。物理學中稱它為聲子傳遞能量。在傳遞過程中,若存在聲子散射的因素,如晶體缺隙、裂紋,熱導率會顯著下降。液體的熱導率在0.07-0.7W/(m·K)的范圍內(nèi),液體的導熱機理比較復雜。氣體的導熱是依靠分子熱運動,高溫區(qū)分子的速度高于低溫區(qū),通過分子碰撞把能量傳給低溫區(qū)分子。氣體熱導率在0.006-0.7W/(m·K)范圍。氣體分子對熱導率影響較大,分子量越小、重量越輕、運動速度越快,熱導率就越大。電廠發(fā)電機采用氫氣冷卻代替空氣冷卻,冷卻效果較好就是這個道理。
導熱性能檢測試驗方法
1、熱流法
熱流法作為穩(wěn)態(tài)平板法的一種,可用于直接測量低導熱與絕熱材料的導熱系數(shù)。該法能夠測量 305 × 305mm的樣品,厚度范圍可從幾毫米到 100(或200)mm。全部測試功能自動完成;馬達控制的平板移動;測量設置與運行十分快捷;樣品夾在兩個熱流傳感器中間測試,溫度梯度固定或可調(diào)。在幾分鐘的溫度與溫度梯度穩(wěn)定期后,使用內(nèi)嵌的控制器或外部電腦測得樣品的導熱系數(shù)與熱阻。
2、激光法
激光法是一種快速靈活的測量方法,不僅能精準地直接測量熱擴散系數(shù),也可通過比熱的測量或輸入進一步計算得到導熱系數(shù)。
激光法直接測量的是材料的熱擴散系數(shù),其基本原理是在絕熱狀態(tài)和一定溫度下,由激光源在瞬間發(fā)射一束光脈沖,均勻照射在樣品下表面,使其表層吸收光能后溫度瞬時升高。此表面作為熱端將能量以一維熱傳導方式向冷端(上表面)傳播。使用檢測器連續(xù)測量樣品上表面中心部位的相應溫升過程,得到溫度T隨時間t的變化關系,得到試樣上表面溫度升高到大值TM的一半時所需要的時間半升溫時間),根據(jù)Fourier傳熱方程計算得到材料的熱擴散系數(shù)。
導熱性能檢測試驗標準舉例
1、GB/T 41958-2022 浸膠帆布 導熱性能試驗方法
2、IS 9489-1980 用熱流計測定絕熱材料導熱性能的方法
3、DIN EN 1946-1:1999建筑產(chǎn)品和建筑部件的熱性能.熱傳導性能實驗室評估專用準則.第1部分:通用準則
4、DIN EN 1946-2:1999建筑產(chǎn)品和建筑部件熱性能.熱傳導性能實驗室評估專用準則.第2部分:平板儀法測量
5、BS EN ISO 22007-1:2012塑料.導熱性和熱散性.總則
6、ESDU 96018 A-2005 液體導熱性:直鏈脂肪族酯
7、ASTM D7340-07(2012)e1皮革導熱性的標準操作規(guī)程
8、ASTM D7340-07(2023 皮革導熱性的標準實施規(guī)程
9、BS EN ISO 22007-4:2012塑料.導熱性和熱散性.激光閃光法
導熱性能檢測試驗時間周期
到樣后7-10個工作日(可加急),根據(jù)樣品及其檢測項目/方法會有所變動,具體需咨詢工程師。
導熱性能檢測試驗流程
1、溝通需求(在線或電話咨詢);
2、寄樣(郵寄樣品支持上門取樣);
3、報價(根據(jù)檢測的復雜程度進行報價);
4、簽約(簽訂合同和保密協(xié)議);
5、完成檢測(檢測周期會根據(jù)樣品及其檢測項目/方法會有所變動,出具檢測報告,售后服務)。
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