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「热传导、热对流和热辐射」的概念和计算方法,什么是热阻?

作者:佚名    文章来源:网络整理    点击数:    更新时间:2025/9/7

本文主要解释一下传导、对流和辐射这三种散热方式,以及理论计算公式;



一、什么是热传导、热对流和热辐射;

1.热量也会从热的物体转移到冷的物体,就像水从高处流向低处一样;对于内部存在温差的固体,热量会从高温区域传递到低温区域,在固体内部的这种热传递称为热传导;

2.当冷流体(气体/液体)在热固体表面流动时,热量从热固体表面传递到冷流体上,流体和固体表面之间的这种传热方式称为热对流;

3.即使冷热物体不接触也可以传递热量,比如不接触太阳,就可以感受到来自太阳的热量,这种物体相互之间不接触而发生的热量传递称为热辐射



听说过导热凝胶吗?如何选择一款合适的导热凝胶(俗称导热泥)!

什么是导热凝胶?

导热凝胶是以硅树脂为基材,添加导热填料及粘结材料按一定比例配置而成,并通过特殊工艺加工而成的膏状间隙填充材料,按1:1(质量比)混合后固化成高性能弹性体,随结构形状成型,具备最优异的结构适用性和结构件表面贴服特性。这种材料同时具有导热垫片和导热硅脂的某些优点,较好的弥补了二者的弱点,特别适合空间受限的热传导需求。

 



二、热传导计算公式;

1.根据傅立叶热传导公式可知,传热速度与温差成正比,与距离成反比;

k为导热系数[W/(m·℃)],表示传热的难易程度,导热系数由材料自身性质决定,其数值越高表示传递热量的能力越强;

一般来说,固体的导热系数大于液体,液体的导热系数大于气体;如常温下纯铜的导热系数高达400W/(m*℃),纯铝的导热系数为236W/(m*℃),水的导热系数为0.6W(m*℃),而空气仅0.025W/(m*℃)左右;

2.可以根据上述公式推导导热热阻R,如下图示,导热热阻R=L/kA,热阻的单位为℃/W;

热阻的物理意义就是传递1W的热量需要多少温度差;



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导热系数,又称热导率,单位为瓦/(米·度)【W/(m·K),K可用℃代替】;

在物体内部垂直于导热方向取2个 "相距1米、面积为1平方米的相互平行" 的平面,若这2个平面的温差是1K,则在1秒内从1个平面传导至另1个平面的热量,就规定为该材质的热导率;

常用材料的导热系数表:常用材料的导热系数表



三、热对流计算公式;

1.热对流传递的热量,主要由对流换热系数和换热面积决定,Newton对流换热公式如下;

对流换热系数与导热系数不同,它不是一个特定的值,而是由流动条件和壁面状态共同决定的系数;随着流体速度的增加,对流换热系数会变大;

自然对流的换热系数在1~10W/(m²·℃)量级,实际应用时一般不会超过3~5W(m²·℃);强制对流时换热系数在10~100W/(m²·℃)量级,实际应用时一般不会超过30W/(m²·℃);

2.同样可以根据上述公式推导对流热阻R,如下图示,对流热阻R=1/hA,热阻的单位为℃/W;



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四、热辐射的计算公式;

与热传导和热对流不同,热辐射是通过电磁波来传递热量的;由于电磁波是'波',所以电磁波能够在真空中传播;在工程计算中,物体的实际辐射能力如下;

T是物体的绝对温度值=摄氏温度值+273.15℃,ε是表面的黑度或发射率,该值取决于材料种类、表面温度和表面状态,与外界条件无关,也与颜色无关;

一般情况下,磨光的铝表面的黑度为0.04,氧化的铝表面的黑度为0.3,黑色(亮黑和无光)阳极氧化的铝表面的黑度为0.85,喷塑(黑色和白色)的铝表面的黑度为0.85,涂覆绿油的PWB表面的黑度为0.8

Tags:热传导,热对流,热阻,制冷  
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