¿¿ cuáles son los factores que afectan la conductividad térmica de los materiales conductores de calor?

I. relación de humedad de la sustancia

En general, los materiales de aislamiento térmico tienen una estructura poroso y son fáciles de absorber la humedad. Después de que el material absorbe la humedad, su conductividad térmica aumenta. Cuando la tasa de humedad es superior al 5% - 10%, el aumento de la conductividad térmica es el más obvio en los materiales porosos.

Su principio es que después de la presencia de agua (incluido el vapor de agua) en los poros del material, la difusión del vapor en los poros y el Movimiento de las moléculas de agua jugarán un papel importante en la transferencia de calor, mientras que la conductividad térmica del agua es aproximadamente 20 veces mayor que la del aire, lo que resulta en un aumento significativo de su conductividad térmica efectiva. Si el agua en los poros se forma hielo, la conductividad térmica del hielo es mayor, y el resultado hace que la conductividad térmica del material sea mayor.

II. temperatura de funcionamiento

La temperatura tiene un impacto directo en la conductividad térmica de los materiales conductores de calor. Cuando la temperatura aumenta, la conductividad térmica del material aumentará. Porque según el conocimiento físico, cuando la temperatura aumenta, el movimiento Molecular sólido del material se intensifica, conocido como "movimiento térmico". La conducción térmica del aire en los poros del material y la radiación entre las paredes de los poros también han aumentado. Sin embargo, su impacto no es significativo en el rango de temperatura de 0 - 50 ° c, y solo se debe considerar el impacto de la temperatura en los materiales a alta temperatura o temperatura negativa.

Factores internos que afectan la conductividad térmica

1. tipo de material

Los tipos de materiales conductores de calor son diferentes y la conductividad térmica es diferente. Para los materiales sólidos de aislamiento térmico con baja permeabilidad, la conductividad térmica de la estructura cristalina es la mayor, la estructura microcristalina es la segunda y la estructura vítrea es la más pequeña. Sin embargo, para los materiales de aislamiento térmico con alta permeabilidad, debido a que el gas (aire) juega un papel importante en la conductividad térmica, la parte sólida, tanto la estructura cristalina como la estructura de vidrio, tiene poco impacto en la conductividad térmica.

2. tamaño de la capacidad

La densidad a granel (o peso específico, densidad) es un reflejo directo de la conductividad térmica del material en sí. debido a que la conductividad térmica de la fase gaseosa suele ser menor que la conductividad térmica de la fase sólida, los materiales de aislamiento térmico a menudo tienen una alta conductividad térmica, es decir, una menor densidad a granel. En general, aumentar la tasa de poros o reducir la densidad aparente conducirá a una disminución de la conductividad térmica.

3. dirección del flujo de calor

La relación entre la conductividad térmica y la dirección del flujo de calor solo existe en materiales isotrópicos, es decir, en materiales estructuralmente diferentes en todas las direcciones.

Desde el punto de vista del Estado de disposición, el material fibroso se divide en dos situaciones: la dirección es vertical al flujo de calor y la dirección de la fibra es paralela al flujo de calor. Las propiedades térmicas cuando la dirección de transferencia de calor y la dirección de la fibra son perpendiculares son mejores que cuando la dirección de transferencia de calor y la dirección de la fibra son paralelas. En general, la disposición de las fibras de los materiales de aislamiento térmico de fibra es esta última o cercana a esta última, y en las mismas condiciones de densidad, su conductividad térmica es mucho menor que la de otras formas de materiales de aislamiento térmico poroso.

Para los materiales isotrópicos (como la madera, etc.), cuando el flujo de calor es paralelo a la dirección de la fibra, la resistencia es menor; Cuando es perpendicular a la dirección de la fibra, sufre una mayor resistencia. En el caso del pino, cuando el flujo de calor es vertical al grano de madera, la conductividad térmica es de 0,17w / (m · k), y cuando es paralelo al grano de madera, la conductividad térmica es de 0,35w / (m · k).

Los materiales porosos se dividen en dos tipos: materiales sólidos de burbujas y materiales sólidos de contacto ligero entre partículas. Los materiales de aislamiento térmico con un gran número o innumerables poros abiertos tienen propiedades térmicas peores que los materiales con un gran número de poros cerrados, ya que la dirección de conexión de los poros está más cerca de ser paralela a la dirección de transferencia de calor.

4. capacidad térmica específica

Conductividad térmica = coeficiente de difusión térmica x calor específico X densidad. En las mismas condiciones de difusión térmica y densidad, cuanto mayor sea el calor específico, mayor será la conductividad térmica.

El calor específico del material de aislamiento térmico está relacionado con el cálculo de la cantidad de frío (o calor) que la estructura de aislamiento térmico necesita al enfriarse y calentarse. A bajas temperaturas, el calor específico de todos los sólidos cambia mucho. A temperatura y presión normales, la masa del aire no supera el 5% del material de aislamiento térmico, pero a medida que la temperatura disminuye, la proporción de gas es cada vez mayor. Por lo tanto, este factor debe tenerse en cuenta al calcular el material de aislamiento térmico que funciona a presión atmosférica.

Para los materiales de aislamiento térmico de uso común, entre los factores anteriores, la densidad aparente y la humedad tienen el mayor impacto.