材料的热工性质
1.材料的导热性
材料的导热性是指材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧传递的能力,常用导热系数λ表示。其计算公式为
式中 λ——材料的导热系数[W/(m·K)];
Q——传导热量(J);
d——材料厚度(m);
A——材料的传热面积(m2);
t——传热时间(s);
T2-T1——材料两侧的温度差(K)。
材料的导热系数越小,其保温隔热性能越好。
影响材料导热系数的因素主要有以下几个方面:
(1)材料的组成与结构。一般而言,金属材料、无机材料、晶体材料的导热系数分别大于非金属材料、有机材料、非晶体材料。
(2)孔隙率越大即材料越轻,导热系数越小。细小孔隙、闭口孔隙比粗大孔隙、开口孔隙对降低导热系数更为有利,因为避免了对流传热。
(3)含水或含冰时,会使导热系数急剧增加。
(4)温度越高,导热系数越大(金属材料除外)。
保温材料在存放、施工、使用过程中,需保证为干燥状态。(www.xing528.com)
2.材料的热容量
材料的热容量是指材料在温度变化时吸收或放出热量的能力。其计算公式为
式中 Q——材料吸收或放出的热量(J);
m——材料的质量(g);
c——材料的比热[J/(g·K)];
T2-T1——材料受热或冷却前后的温度差(K)。
比热c是指单位质量的材料升高单位温度时所需热量。材料的比热越大,说明这种材料对保证室内温度的相对稳定越有利。
3.材料的热变形性
材料的热变形性是指材料在温度变化时的尺寸变化,除个别情况如水结冰外,一般材料均符合热胀冷缩这一自然规律。材料的热变形性常用线膨胀系数表示。其计算公式为
式中 α——材料的线膨胀系数(K-1);
ΔL——试件的膨胀值或收缩值(mm);
L——试件在升温或降温前的长度(mm);
T2-T1——温度差(K)。
材料的线膨胀系数α越大,表明材料的热变形性越大。材料的热变形性对于土木工程是非常不利的,总体上要求材料的热变形不要太大,在有保温隔热要求的工程中应尽量选用热容量(或比热)大、导热系数小的材料。例如,在大面积混凝土屋面工程中,当热变形产生的膨胀拉应力超过混凝土的抗拉强度时会引起温度裂缝,因此,为防止热变形引起裂缝,混凝土屋面必须设置伸缩缝。
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