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导温系数的物理意义—隔热材料应用原理

导温系数的物理意义—隔热材料应用原理

    导温系数出自Fourier的导热微分方程(式2-14),该式定义导温系数a为:

a=λ/Cpρ

    式中λ、Cp、ρ分别为隔热材料的导热系数、定压比热容和密度。a的量纲为m2/s,这同一般物质的扩散率的量纲相同,并且无热源的Fourier的导热微分方程式类似于扩散方程(diffusion equation),因此a又常被称为热扩散率。它控制着在非稳态传热过程中物质内的热量传播。就像稳态传热过程中导热系数λ表示热量传递的快慢(热流密度),导温系数a表示在非稳态传热过程中物质内部温度传播的快慢。还可以这样来理解导温系数:a值大,表示物质内部任意一处扩散的热量相对地大于该处物质温度变化所需要吸收(或放出)的热量,因此除了提供该处物质温度变化所需的热量之外,还有相当一部分热量可继续传导(或散失),使物体内温度变化迅速推移。


    虽然通常将a当做一个仅与材料有关的常数,但实际上因为λ、Cp、ρ都随温度而变化,因此a也是温度的函数。德拜温度以上陶瓷材料的导热系数同温度成反比,而随温度升高密度因热膨胀仅略有变小,同时比热容基本上不随温度而变化,从这些关系上也可以预见a-T之间的关系。


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