關鍵詞(cí):材料的導熱係數對蒸發器有著什麽樣的影響?
蒸發器設計時,經常會遇(yù)到選材的問題,那麽選材時,材料的導熱係數對蒸發器有著什麽樣的影響?(關於MVR蒸發器(qì)如何選材,小編有另(lìng)外一篇文章《揭秘MVR蒸發器選材》,有需要可以點擊了(le)解一下。)
不同的材料會有不同的導(dǎo)熱係數,在蒸發(fā)結晶工藝(yì)中,導熱係數又直接影響了換熱麵積的計(jì)算,不同的保溫材料也會影響(xiǎng)到整套蒸發係統的散熱情況,那麽什麽是導熱係數(shù)?導熱(rè)係數對蒸發器選材的影響因素有哪些呢?小編帶你們來簡單(dān)了解一下。
導熱係數(shù):指在穩定傳(chuán)熱條件下,1m厚的材料,兩側表麵的溫差為1度(K,℃),在1秒內(1s),通過1平方米麵積傳遞的熱量,單位為瓦/米·度 (W/(m·K),此處為K可用℃代(dài)替)。
導熱係數僅針對存在導熱(rè)的傳熱(rè)形式,當存在其他形式的熱傳遞形式時,如輻射、對流和傳質等多種傳熱形式時的複合傳(chuán)熱關係,該(gāi)性質通常被(bèi)稱為表觀導熱係數、顯性導熱係數或(huò)有效導熱(rè)係數(thermal transmissivity of material)。
導熱性能(néng):是(shì)指導熱材料傳遞熱量的能力。不同物質導熱係數各不相同,相同物質的導熱性能與多種因素有關。例如(rú):結(jié)構、密度、濕(shī)度、溫(wēn)度、壓力等。同一物質的(de)含水率低、溫(wēn)度較低(dī)時,導(dǎo)熱係數較小。一般來說,固體的(de)熱導率比液體的大,而液(yè)體的又要比氣體的大(dà)。這種差異很大程度上是由於(yú)這兩種狀態分子間距不同所導致。

導熱係數越大,越有(yǒu)利於傳熱,導(dǎo)熱性能越好,而影響導熱(rè)性能的因素有哪些呢?
影響導熱性能的外(wài)在因素:
一、物(wù)質含濕比率
一般保溫絕熱材(cái)料都具有多孔結構,容易吸濕(shī)。材料吸濕受潮後,其(qí)導熱係數增大(dà)。當含濕率大於5%-10%時(shí),導熱係數的增大在多孔材料中表現得(dé)較為明(míng)顯。
其原理是由於材(cái)料的孔隙(xì)中有了水分(包括水蒸氣)後,孔隙中蒸汽的擴散和水分子的運動將起主要傳熱作用,而水的導熱係數比空氣的導(dǎo)熱係數大20倍左右,故引(yǐn)起其有效導熱係數的明顯升高(gāo)。如果孔隙中的水結成了冰,冰的導熱係數更大,其結果使材料的導熱係數更(gèng)加增大。
二、工作溫度
溫(wēn)度對導熱材(cái)料的導熱性能均(jun1)有直接影響。溫(wēn)度提高,材料導熱係數會上升。因為根據物理(lǐ)知識,溫度升(shēng)高時,材料固體分子運動(dòng)會加劇簡稱“熱運動”。材(cái)料孔隙中(zhōng)空氣的導(dǎo)熱和孔(kǒng)壁間的輻射作用也有所增加。但在溫度為0-50℃範圍內其影響並不顯著,隻有(yǒu)對處於高溫或負溫下的材料,才要考慮溫度的影響。
影響導(dǎo)熱性能的內在因素
一、材料類型
導熱材料類型不同,導熱係數不同。對於孔隙率較低的固體(tǐ)隔熱材料,結晶結構的導熱係數較大,微晶(jīng)體結構(gòu)的次之,玻璃體結構的較小。但對於孔(kǒng)隙率高的隔(gé)熱材料,由於氣體(空氣)對導熱係數的影響起主要作用,固體(tǐ)部分無論是晶態結構還是玻璃態結構,對導熱係數的影響都不大。
二、容重大小
容重(或比重、密度(dù))是材料本身氣孔率的直(zhí)接反映,由於氣相的導熱係數通常均小於固(gù)相導熱係數,所以保溫(wēn)隔熱材料往往都具有很高(gāo)的氣孔(kǒng)率,也即具有較小的容重。一般情況下,增大氣孔(kǒng)率或減少容重都將導致導熱係數的下降。
三、熱流(liú)方向
導熱係數與熱(rè)流方(fāng)向(xiàng)的關係(xì),僅(jǐn)僅存在於各向異性的材料中,即在各個方(fāng)向(xiàng)上構造不同的材料中。
纖(xiān)維質材料從排列狀(zhuàng)態看,分為方向與熱流向垂直和纖維方向與熱流向平行兩種情況。傳熱方向和纖維方向垂直時的絕熱性能比傳熱方向和纖維方向平行時要好一些。一(yī)般情況下纖維保(bǎo)溫材(cái)料的纖維排列(liè)是(shì)後者或接近後者(zhě),同樣密度條件下,其導熱係數要(yào)比(bǐ)其它(tā)形態的多孔質保溫材(cái)料的導熱係數小得多(duō)。
對於各向(xiàng)異性的材料(如木材等),當熱流平(píng)行於纖維方向時,受到阻力較小;而(ér)垂直(zhí)於纖維方向時,受到的阻力較大。以鬆木為例,當熱流垂直於木紋時,導熱係數為0.17w/(m·K),平行於木(mù)紋時,導熱係數為0.35W/(m·K)。
氣孔質材料分為氣泡(pào)類固體材料和粒子相互輕微接觸類固體材料兩種。具有(yǒu)大量或無數多開口氣孔的隔熱材料,由於氣孔連通方向更接近於與(yǔ)傳熱方向平行,因而比具有大量封閉氣孔材料的絕熱性能要(yào)差一(yī)些。
四、比(bǐ)熱(rè)容
熱導(dǎo)率=熱擴(kuò)散係數×比熱×密度。在熱擴散係數和(hé)密度條件相同的情況下,比熱越大,導熱係數越高。
隔熱材料的比熱對於計算絕熱結構在冷卻與加熱時所需(xū)要冷量(或熱(rè)量)有關。在低溫(wēn)下,所有固體的比熱(rè)變化都很大(dà)。在常溫常壓下,空氣的質量不超過(guò)隔熱材料的5%,但隨著溫(wēn)度的(de)下降,氣體所占的比重越來越大。因此,在計算常壓下工作(zuò)的隔熱材料時,應當考慮這(zhè)一因素。
對於常用隔(gé)熱材料而言,上述各項因素中以表觀(guān)密度和濕度(dù)的影響較大。
綜(zōng)上,我們在選擇換熱材料、傳熱介質、保溫材料的時候需要根據導熱係(xì)數的大小來選(xuǎn)擇。各種(zhǒng)物質的導熱係數差別也是很大的,一般來說金屬的導熱係數(shù)較大,非金屬的次之,液體(tǐ)的較小,氣體的較小(xiǎo)。但(dàn)同樣是液(yè)體傳熱介質(zhì),水的導熱係數要比石油大4倍左右,水的導熱係數為54,而石油的導熱係數僅為14。因此,我們在選擇換熱材料的時候要根據各種物料的實際情況進(jìn)行選擇。
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