导热又称热传导。两个相互接触的物体或同一物体的各部分之间,由于温度不同而引起的热传递现象,称为导热。物体内各部分温度不同,此时物体内没有明显的物质转移,而仅依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行热量传递。
导热现象不仅在固体和静止的流体中存在,在流动的流体中也同样存在。1822年,傅里叶在其著作中引出了热传导计算的基本公式。
式中 A——垂直于导热方向的截面积,m2;
δ——平壁厚度,m;
Δt=tw1-tw2——平壁两侧壁温之差,℃;
λ——比例系数,称为导热系数或热导率。
导热系数反映物质的导热能力。其意义是指单位厚度的物体具有单位温度差时,在单位面积上每单位时间的导热量,国际单位是W/(m·℃)。导热系数表示材料导热能力的大小。工程中常见材料的导热系数值见表8-1。
单位面积所传递的热量q,称为热流密度。
表8-1 工程中常用材料的密度、导热系数及比热
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续表
一般情况下,金属的导热系数最大,其次是固体、液体,而气体的导热系数最小。如空气的导热系数约为0.02~0.04W/(m·℃)之间。在不产生对流的情况下,空气具有较好的保温性。
【例8-1】 长5m,高4m,厚300mm的普通黏土砖墙,在冬季供暖的情况下,如果室内外表面的温度分别为20℃和-5℃,试求:通过该墙的热损失。已知:黏土砖的导热系数为0.81W/(m·℃)。
解:由于室温高于室外气温,热量由室内传递到室外,墙体以导热的方式传递的热量为
【例8-2】 例8-1中,如果采用膨胀珍珠岩配置轻质混凝土浇筑成的墙板[λ=0.1W/(m·℃)]代替黏土砖墙,设两者厚度相同,室内外表面温度保持不变,热损失减少了多少?
解:
减少的百分比为
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