常用换热器导热系数的选择.docx

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1、常用换热器导热系数的选择N2冷流体热流体换热系数minWm2K换热系数maxWm2K1水水85017002水气体303503水有机溶剂2808504水轻油3409105水重油602806有机溶剂有机溶剂1153407水水蒸气冷凝142042508气体水蒸气冷凝303009水低沸点烧类冷凝455114010水沸腾水蒸气冷凝2000425011轻油沸腾水蒸气冷凝455102012空气烟气1730导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成

2、分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。导热系数是指在稳定传热条件下，Im厚的材料，两侧表面的温差为1(KC),在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用人表示，单位为WmK导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定，凡平均温

3、度不高于350时导热系数不大于0.12W(m-K)的材料称为保温材料)，而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为13毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。对锅炉

4、炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0。8x10的3次方瓦/（米时摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等填缝导热材料有：导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面，其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有0.03wm.k,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气,傅力叶方程式：Q=KATd,R=ATQQ：热量，WK：导热率，W/mkA：接触面积d：热量传递距离温度差R：热阻值将上面两个公式合并，可以得到K=dR.因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同

5、材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R,同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTMD54

6、70这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A,多大的热量值Q,以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊”是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热率值。傅力叶方程式，是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复

7、杂的数学模型，会有很多的修正公式，来完善所有的环节可能出现的问题。总之：a.同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值是会随厚度发生变化的。b同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。c.对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是性能不够好的。最理想的选择是：导热率高、厚度薄，完美的接触压力保证最好的界面接触。d、使用什么导热材料给客户，理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据，来准确计算出选用何种材料合适。更多的是靠测试和对比，还有经验。测试能达到产品要求的理想

8、效果，就是最为合适的材料。e、不专业的用户，会关注材料的导热率；专业的用户，会关注材料的热阻值。导热系数导热系数是指在稳定传热条件下，Im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(WmK,此处的K可用C代替)。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料,而把导热系数在0.05瓦/米度以下的材料称为高效保温材料。导热率(热导率)是反映材料导热性能的物理量，它不仅是评价材料的热学特性的依据，而且是材料在应用时的一个

9、设计依据，在加热器、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。因为材料的热导率不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量。结构变化都会明显影响热导率的。数的定义为：每单位长度、每K,可以传送多少W的能量，单位为W/mKo其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表：银429铜401金317铝237铁80锡67铅34.8各种物质导热系数！materialconductivityK(Wm.K)Diamond钻石2300silver银429cooper铜401gold金317aluminum铝237

10、各物质的导热系数物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布500.09落叶松木Oo.13木屑500.05普通松木450.080.11海砂200.03杨木1000.1研碎软木200.04胶合板00.125压缩软木200.07纤维素00.46聚苯乙烯1000.08丝200.04-0.05硫化橡胶500.22-0.29炉渣500.84银铝镒合金032.7硬质胶250.18青铜3032153白桦木300.15殷钢3011橡木200.17康铜3020.9雪松00.095黄铜2070183柏木200.1锲格合金2012.3171普通玻璃201石棉00.160.37石英玻璃41.46纸120.060.13燧石玻

11、璃320.795皮棉4.10.03重燧石玻璃12.50.78矿渣棉00.050.14精制玻璃120.9毡0.04汽油120.11蜡0.04凡士林120.184纸板0.14油120.14皮革0.180.19甘油00.276冰2.22煤油1000.12新下的雪0.1菌麻油5000.18填实了的雪0.21橄榄油O0.165瓷1.05己烷00.152石蜡油0.123二氯乙烷0.147变压器油0.12890%硫酸0.354石油0.14醋酸18石蜡0.12硝基苯0.159柴油机燃油0.12二硫化碳0.144沥青0.699甲醇0,207玄武岩2.177四氯化碳0.106拌石水泥L5三氯甲烷0.121花岗石2.683.35氨气*0.022丙铜0.177水蒸汽*0.02350.025苯0.139重水蒸汽*0.072水0.54空气*0.024聚苯板0.04木工板0.1-0.2重水0.559硫化氢*0.013表2窗体材料导热系数窗框材料钢材铝合金PVCPA松木导热系数58.22030.160.230.17表3不同玻璃的传热系数玻璃类型玻璃结构(m)传热系数入-w(m2k)单层玻璃6.2双层中空玻璃5X9X53.265X12X53.11一层中空玻璃595952.22-512512X52.08Lhw-E中空玻璃51251.71