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巖棉的密度與導熱的關(guān)系

巖棉板施工

巖棉板作為保溫材料,它的規格有多種密度,如每立方60KG,每立方100KG等,不同的密度與導熱也存在一定的聯(lián)系,以下,就用物體的導熱系數來(lái)進(jìn)行大概的說(shuō)明。
導熱系數(通常表示為k 、λ或κ )是屬性導熱的材料. 它主要根據傅立葉定律進(jìn)行評估用于熱傳導. 熱導率的建模非常復雜,因為有許多因素會(huì )影響它,而且更復雜的是,在一個(gè)完整的模型中,必須將熱導率視為張量,因為在不同的方向上可能有不同的值。
然而,您可以找到將熱導率與密度相關(guān)聯(lián)的實(shí)驗,但是,仍然還有幾個(gè)更直接的因素會(huì )影響熱導率:

溫度
對于金屬和非金屬,溫度對熱導率的影響是不同的。在金屬中,熱導率主要是由于自由電子。遵循Wiedemann-Franz 定律,金屬的熱導率大約與絕對溫度成正比(以開(kāi)爾文為單位) 乘以電導率。在純金屬中,電導率隨著(zhù)溫度的升高而降低,因此兩者的乘積(熱導率)保持大致恒定。然而,隨著(zhù)溫度接近絕對零,熱導率急劇下降。
在合金中,電導率的變化通常較小,因此熱導率隨溫度增加,通常與溫度成正比。另一方面,非金屬的熱導率主要是由于晶格振動(dòng)(聲子)。除了低溫下的高質(zhì)量晶體外,聲子平均自由程在高溫下沒(méi)有顯著(zhù)降低。因此,非金屬的熱導率在高溫下大致恒定。在遠低于德拜溫度的低溫下,由于載流子散射,熱導率降低,熱容量也降低從非常低的溫度下的缺陷。

化學(xué)相
當材料經(jīng)歷從固體到液體或從液體到氣體的相變時(shí),熱導率可能會(huì )發(fā)生變化。這方面的一個(gè)例子是當冰(0°C 時(shí)的熱導率為 2.18 W/(m·K))融化形成液態(tài)水(0°C 時(shí)的熱導率為 0.56 W/(m·K))時(shí)發(fā)生的熱導率變化。 0℃)。

熱各向異性
一些物質(zhì),如非立方 水晶,由于聲子的差異,可以沿不同的晶軸表現出不同的熱導率沿給定晶軸耦合。藍寶石是基于方向和溫度的可變熱導率的一個(gè)顯著(zhù)示例,沿 C 軸為 35 W/(m·K),沿 A 軸為 32 W/(m·K)。木頭通常沿紋理的傳導比穿過(guò)它的要好。熱導率隨方向變化的材料的其他示例是經(jīng)過(guò)重度冷壓的金屬,層壓的材料,電纜,用于航天飛機熱保護系統的材料, 和纖維增強復合材料結構。當存在各向異性時(shí),熱流的方向可能與熱梯度的方向不完全相同。

電導率
在金屬中,根據Wiedemann-Franz 定律,熱導率近似地跟蹤電導率,作為自由移動(dòng)的價(jià)電子不僅可以傳遞電流,還可以傳遞熱能。然而,由于聲子的重要性增加,電導率和熱導率之間的一般相關(guān)性不適用于其他材料非金屬熱量的載體。高導電銀導熱性低于鉆石, 它是一種電絕緣體,但由于其有序的原子排列,它通過(guò)聲子傳導熱量。

對流
具有低導熱性陶瓷涂層的排氣系統部件可減少附近敏感部件的發(fā)熱。在沒(méi)有對流的情況下,空氣和其他氣體通常是良好的絕緣體。因此,許多絕緣材料僅通過(guò)具有大量防止大規模對流的充氣袋來(lái)發(fā)揮作用。這些例子包括膨脹和擠壓聚苯乙烯(通常稱(chēng)為“聚苯乙烯泡沫塑料”)和二氧化硅氣凝膠,還有保暖的衣服。毛皮和羽毛等天然生物絕緣體通過(guò)顯著(zhù)抑制動(dòng)物皮膚附近的空氣或水的對流來(lái)達到類(lèi)似的效果。

輕質(zhì)氣體,例如氫氣和氦通常具有高導熱性。氙氣等稠密氣體和二氯二氟甲烷具有低導熱性。一個(gè)例外,六氟化硫,一種致密的氣體,由于其高熱容量而具有相對較高的熱導率. 氬氣,一種比空氣密度更大的氣體,通常用于中空玻璃(雙層玻璃窗)以提高其絕緣特性。

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