电子产品散热设计干货分享：热传导过程理论基础<八>

导热系数

将傅立叶定律整理，得导热系数定义式：

λ= q/(dT/dX)

物理意义：导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量。因此，导热系数表征物体导热能力的大小，是物质的物性常数之一。其大小取决于物质的组成结构、状态、温度和压强等。

导热系数大小由实验测定，其数值随状态变化很大。

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3.1 固体的导热系数

金属：35～420W/(m·℃)，非金属：0.2～3.0W/ (m·℃)

〖说明〗

 固体中，金属是*好的导热体。纯金属：t↗，λ↘；金属：纯度↗，λ↗

非金属：ρ，t↗，λ↗。对大多数固体，λ值与温度大致成线性关系：

λ=λ0（1+βt）

式中：λ是固体在温度为 t℃时的导热系数，W/(m·℃)

λ0是固体在温度为0℃时的导热系数，W/(m·℃)

β是温度系数，大多数金属：β<0，大多数非金属：β>0

3.2 液体的导热系数

液体导热系数：0.07～0.7W/(m·℃)

温度的影响：t↗，λ↘（水、甘油除外）

★ 金属液体：其λ比一般液体高，其中纯Na*高

★ 非金属液体：纯液体的λ比其溶液的大

3.3 气体的导热系数

气体的导热系数：0.006～0.67W/(m·℃)

温度的影响：t↗，λ↗

P的影响：

★ 一般压强范围内，λ 随压强变化很小，可忽略

★ 过高（>2×105kPa）、过低（<3kPa）时，P↗，λ↗

气体的导热系数小，对导热不利，但有利于保温、绝热

3.4 影响导热系数的因素

不同的物体有不同的λ，λ金属 > λ固 > λ液 > λ气（与分子距离有关）；

同种物体的化学组成愈纯、λ 越大； 如纯铜 λ=330[千卡/米·时·℃]，如纯铜中含有微量的砷时 λ=122[千卡/米·时·℃]；

内部结构愈紧密、λ 值愈大； 如聚异氰酸酯塑料 λ=0.18[千卡/米·时·℃],而聚异氰酸酯泡沫塑料（低温保冷材料）的 λ=0.015～0.023[千卡/米·时·℃]；

物理状态： λ冰=1.93[千卡/米·时·℃]，λ水=0.49[千卡/米·时·℃]，λ水蒸气=0.0139[千卡/米·时·℃]；

 湿度：湿材料的导热系数比同样组成的材料要高。因为湿材料含水多，而干材料有空气。（λ水>λ气）；

温度：气体，蒸汽，建筑材料和绝热材料的 λ 值，随温度升高而增大。大部分液体（水与甘油除外）和大部分金属的 λ 值随温度升高而降低；

压强：因为液体可视为不可以压缩，因此压强影响可以忽略。压强对气体的影响（高于2×105[kPa]或低于3[Kpa]）下，才考虑压强的影响，此时导热系数随压强增高而变大。

导热本质是分子振动传热，它取决于物质（分子排列）的疏松程度和温度（分子振动的速度）。矛盾的主要方面决定事物的性质，所以气体，蒸汽，建筑材料和绝热材料的 λ 值，随温度升高而增大；大部分液体（水与甘油除外）和大部分金属的 λ 值随温度升高而降低。

在工程计算时，温度的变化在不大的范围内，对大部分材料来说，可以认为导热系数随温度是线性关系的，即：

λ = λo(1+b t )

式中：t 为温度

λo为温度为0℃时的导热系数

b是由实验测定的常数。在实际计算时，一般可以取其平均温度时的导热系数的数值，在计算中作为常数处理。

按照国家标准（GB4272-92）的规定，凡平均温度不高于350℃，导热系数的数值不大于0.12W/M·K材料称为绝热保温材料（隔热材料或热绝缘材料）。

特点：是内部有很多细小的空隙，其中充满气体，因而并非为密实固体。但由于其空隙细小，气体在其内部可视为静止的，主要以导热的方式传热，高温时还伴有辐射方式。气体导热系数小，*终使得整个隔热材料的导热系数（也称表观导热系数）的数值非常小，达到隔热保温的作用。