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常见材料的导热系数

常见材料(固体、液体和气体)的导热系数。

thermalconductivity数据表

概述

导热系数(k)是表征材料传导热量能力的物理量。其定义为:在稳态条件下,单位温度梯度下,垂直于单位面积表面、通过单位厚度材料所传递的热量。

单位: SI 制为 W/(m·K);英制为 Btu/(hr·ft·°F)。

单位换算: 1 W/(m·K) = 0.5779 Btu/(hr·ft·°F) = 0.85984 kcal/(h·m·°C)

原始来源文本说明

原始来源将导热系数定义为材料属性,即单位温度梯度下通过单位厚度、垂直于单位面积的热传导。同时给出了常用符号 kλκ,单位为 W/(m K)J/(s m K)Btu/(hr ft °F)Btu in/(hr ft² °F)kcal/(h m °C)

来源页面指出,温度和压力会影响导热系数,尤其是对流体和气体而言。此外,来源还标注了含石棉产品的健康警告;还原的表格保留石棉行是为了历史数据的完整性,而下方安全说明指出石棉纤维具有危害性,需要专业人员处理。

关键公式

傅里叶导热定律

qA=kΔTL\frac{q}{A} = k \cdot \frac{\Delta T}{L}

平壁或平板中的稳态导热热流密度。

温差

ΔT=T1T2\Delta T = T_1 - T_2

其中 T₁ 为热侧温度,T₂ 为冷侧温度。

变量

符号说明单位
q/A热流密度(单位面积传热量)W/m²
k导热系数W/(m·K)
ΔT材料两侧温差°C
L材料厚度m

常用材料的导热系数

本表为 25 °C 下的精选汇总表,便于快速查阅。完整的原始来源表格(含 25 °C、125 °C 和 225 °C 等温度列,如原始来源有提供)见下文保留的完整表格。

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25 °C(77 °F)附近的精选导热系数
材料
热导率 (W/(m·K))
类别
金刚石1000晶体
401金属
215金属
铝黄铜121合金
熟铁80金属
不锈钢17合金
氧化铝30陶瓷
玛瑙10.9矿物
玻璃1.05非晶体
丙烯酸树脂0.2聚合物
聚甲醛0.23聚合物
水(液态)0.606液体
丙酮0.16液体
空气0.0262气体
氨(气态)0.0249气体

来源: engineeringtoolbox.com

导热计算器

以下计算器是基于来源文本中的傅里叶定律增加的迁移增强功能,并非 Engineering ToolBox 原始计算器。

导热热流密度(平壁)

示例:铝锅与不锈钢锅

当 5 mm 厚壁两侧温差为 20 °C 时:

  • k = 215 W/(m·K)):q/A ≈ 860,000 W/m²
  • 不锈钢k = 17 W/(m·K)):q/A ≈ 68,000 W/m²

铝的导热能力约为不锈钢的 12–13 倍,这就是铝制炊具加热更快、更均匀的原因。

来源中的温度、压力与石棉安全说明

导热系数随温度和压力而变化。来源页面特别指出,这一点对 空气二氧化碳 等流体和气体尤为重要;当项目依赖精确的传热计算时,应使用随温度、压力变化的特定数据。

另请参见空气、氨、二氧化碳和水的导热系数随温度与压力的变化数据。

石棉安全说明。 来源还将石棉列为健康危害。含石棉保温材料和板材虽可能具有可用的导热系数,但吸入石棉纤维十分危险,并与严重肺病和癌症相关。未采取合格的治理程序和适用法规控制时,不得切割、钻孔、拆除或指定使用石棉制品。

还原的原始源表

以下表格还原自原始来源页面,以保留完整的参考数据。

常用材料和产品的导热系数

还原的源表使用三个温度相关的导热系数列:25 °C(77 °F)125 °C(257 °F)225 °C(437 °F)。空白单元格表示原始来源未提供该材料在该温度下的数值。

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常用材料和产品的导热系数
材料 / 物质
25 °C(77 °F)时的导热系数 (W/(m K))
125 °C(257 °F)时的导热系数 (W/(m K))
225 °C(437 °F)时的导热系数 (W/(m K))
Acetals0.23
Acetals0.23
Acetone0.16
Acetylene (gas)0.018
Acrylic0.2
Air, atmosphere (gas)0.02620.03330.0398
Air, elevation 10000 m0.02
Agate10.9
Alcohol0.17
Alumina3626
Aluminum
Aluminum Brass121
Aluminum Oxide30
Ammonia (gas)0.02490.03690.0528
Antimony18.5
Apple (85.6% moisture)0.39
Argon (gas)0.016
Arsenic50
Asbestos-cement board1)0.744
Asbestos-cement sheets1)0.166
Asbestos-cement1)2.07
Asbestos, loosely packed1)0.15
Asbestos mill board1)0.14
Asphalt0.75
Balsa wood0.048
Barium18.4
Basalt1.67
Beryllium200
Bismuth8.1
Bitumen0.17
Bitumen/felt layers0.5
Beef, lean (78.9 % moisture)0.43 - 0.48
Benzene0.16
Beryllium
Bismuth8.1
Bitumen0.17
Blast furnace gas (gas)0.02
Boiler scale1.2 - 3.5
Boron25
Brass
Breeze block0.10 - 0.20
Brick dense1.31
Brick, fire0.47
Brick, insulating0.15
Brickwork, common (Building Brick)0.6 -1.0
Brickwork, dense1.6
Bromine (gas)0.004
Bronze
Brown iron ore0.58
Butter (15% moisture content)0.2
Cadmium
Calcium200
Calcium silicate0.05
Carbon1.7
Carbon disulfide (gas)0.0073
Carbon dioxide (gas)0.0146
Carbon monoxide (gas)0.0232
Cast iron
Cellulose, cotton, wood pulp and regenerated0.23
Cellulose acetate, molded, sheet0.17 - 0.33
Cellulose nitrate, celluloid0.12 - 0.21
Cement, Portland0.29
Cement, mortar1.73
Ceramic materials
Chalk0.09
Chamotte, fireclay1.4
Charcoal0.084
Chlorinated poly-ether0.13
Chlorine (gas)0.0081
Chrome Nickel Steel (nickel-chromium steel)16.3
Chromium
Chrom-oxide0.42
City/town gas0.064
Clay, dry to moist0.15 - 1.8
Clay, saturated0.6 - 2.5
Coal0.2
Cobalt
Cod (83% moisture content)0.54
Coke0.184
Concrete, lightweight0.1 - 0.3
Concrete, medium0.4 - 0.7
Concrete, dense1.0 - 1.8
Concrete, stone1.7
Constantan23.3
Copper
Corian (ceramic filled)1.06
Cork board0.043
Cork, re-granulated0.044
Cork0.07
Cotton0.04
Cotton wool0.029
Carbon Steel
Cotton Wool insulation0.029
Cupronickel 30%30
Diamond1000
Diatomaceous earth (Sil-o-cel)0.06
Diatomite0.12
Duralium
Earth, dry1.5
Ebonite0.17
Emery11.6
Engine Oil0.15
Ethane (gas)0.018
Ethanol vapor0.015
Ether0.14
Ethylene (gas)0.017
Epoxy0.35
Ethylene glycol0.25
Feathers0.034
Felt insulation0.04
Fiberglass0.04
Fiber insulating board0.048
Fiber hardboard0.2
Fire-clay brick 500 oC1.4
Fluorine (gas)0.0254
Foam glass0.045
Dichlorodifluoromethane R-12 (gas)0.007
Dichlorodifluoromethane R-12 (liquid)0.09
Gasoline0.15
Germanium59.9
Glass1.05
Glass, Pearls, dry0.18
Glass, Pearls, saturated0.76
Glass, window0.96
Glass, wool Insulation0.04
Glycerol0.28
Gold
Granite1.7 - 4.0
Graphite168
Gravel0.7
Ground or soil, very moist area1.4
Ground or soil, moist area1
Ground or soil, dry area0.5
Ground or soil, very dry area0.33
Gypsum board0.17
Hairfelt0.05
Hardboard high density0.15
Hardwoods (oak, maple..)0.16
Hastelloy C12
Helium (gas)0.142
Honey (12.6% moisture content)0.5
Hydrochloric acid (gas)0.013
Hydrogen (gas)0.168
Hydrogen chloride (gas)0.014
Hydrogen sulfide (gas)0.013
Ice (0 oC, 32 oF)2.18
Indium81.6
Inconel15
Ingot iron47 - 58
Insulation materials0.035 - 0.16
Iodine0.44
Iridium147
Iron
Iron-oxide0.58
Kapok insulation0.034
Kerosene0.15
Krypton (gas)0.0088
Lead
Leather, dry0.14
Limestone1.26 - 1.33
LInoleum0.19
Lithium
Magnesia insulation (85%)0.07
Magnesite4.15
Magnesium
Magnesium alloy70 - 145
Marble2.08 - 2.94
Mercury, liquid
Methane (gas)0.03
Methanol0.21
Mica0.71
Milk0.53
Mineral wool insulation materials, wool blankets ..0.04
Molybdenum
Monel
Neon (gas)0.046
Neoprene0.05
Niobium53.7
Nickel
Nitric oxide (gas)0.0238
Nitrogen (gas)0.024
Nitrous oxide (gas)0.0151
Nylon 6, Nylon 6/60.25
Oil, machine lubricating SAE 500.15
Olive oil0.17
Osmium87.6
Oxygen (gas)0.024
Ozone (gas)0.019
Palladium70.9
Paper0.05
Paraffin Wax0.25
Peat0.08
Perlite, atmospheric pressure0.031
Perlite, vacuum0.00137
Phenolic cast resins0.15
Phenol-formaldehyde moulding compounds0.13 - 0.25
Phosphorbronze110
Pinchbeck159
Pitch0.13
Pit coal0.24
Plaster light0.2
Plaster, metal lath0.47
Plaster, sand0.71
Plaster, wood lath0.28
Plasticine0.65 - 0.8
Plastics, foamed (insulation materials)0.03
Platinum
Plutonium
Plywood0.13
Polyamid0.31
Polycarbonate0.19
Polyester0.05
Polyethylene low density, PEL0.33
Polyethylene high density, PEH0.42 - 0.51
Polyisoprene natural rubber0.13
Polyisoprene hard rubber0.16
Polymethylmethacrylate0.17 - 0.25
Polypropylene, PP0.1 - 0.22
Polystyrene, expanded0.03
Polystyrol0.043
Polyurethane foam0.03
Porcelain1.5
Potassium102.4
Potato, raw flesh0.55
Propane (gas)0.015
Propylene (gas)0.017
Polytetrafluoroethylene (PTFE)0.25
Polyvinylchloride, PVC0.19
Pyrex glass1.005
Quartz mineral3
Radium18.6
Radon (gas)0.0033
Red metal
Rhenium
Rhodium
Rock, solid2 - 7
Rock, porous volcanic (Tuff)0.5 - 2.5
Rock Wool insulation0.045
Roofing paper0.19
Rosin0.32
Rubber, cellular0.045
Rubber, natural0.13
Rubidium
Salmon (73% moisture content)0.5
Sand, dry0.15 - 0.25
Sand, moist0.25 - 2
Sand, saturated2 - 4
Sandstone1.7
Sawdust0.08
Selenium
Sheep wool0.039
Silica aerogel0.02
Silicon cast resin0.15 - 0.32
Silicon carbide120
Silicon oil0.1
Silimanite151
Silver
Slag wool0.042
Slate2.01
Snow (temp < 0 oC)0.05 - 0.25
Sodium
Softwoods (fir, pine ..)0.12
Soil, clay1.1
Soil, with organic matter0.15 - 2
Soil, saturated0.6 - 4
Solder 50-5050
Soot0.07
Steam, saturated0.0184
Steam, low pressure0.0188
Steatite2
Steel, Carbon
Steel, Stainless
Straw slab insulation, compressed0.09
Styrofoam0.033
Sulfur dioxide (gas)0.0086
Sulfur, crystal0.2
Sulfur hexafluoride0.011
Sugars0.087 - 0.22
Tantalum
Tar0.19
Tellurium4.9
Thorium
Timber, alder0.17
Timber, ash0.16
Timber, birch0.14
Timber, larch0.12
Timber, maple0.16
Timber, oak0.17
Timber, pitchpine0.14
Timber, pockwood0.19
Timber, red beech0.14
Timber, red pine0.15
Timber, white pine0.15
Timber, walnut0.15
Tin
Titanium
Tungsten
Uranium
Urethane foam0.021
Vacuum0
Vanadium30.7
Vermiculite granules0.065
Vinyl ester0.25
Water0.606
Water, vapor (steam)0.02670.0359
Wax0.084
Wheat flour0.45
White metal35 - 70
Wood across the grain, white pine0.12
Wood across the grain, balsa0.055
Wood across the grain, yellow pine, timber0.147
Wood, oak0.17
Wool, felt0.07
Wood wool, slab0.1 - 0.15
Xenon (gas)0.0051
Zinc
Zirconium22.7

来源: engineeringtoolbox.com

原始源图

以下原始来源图片予以保留,以免丢失可视化参考资料。当图片包含图表或表格数据时,其提取值已体现在页面表格、计算器或交互式图表中;其余图片作为可视化来源参考保留。

对流传热

工程要点

  • 温度依赖性: 气体的导热系数随温度升高而增大;大多数金属和固体则略有下降。精密计算请查阅随温度变化的特定数据。
  • 整体传热: 上述导热量只是真实系统的一部分。整体传热还取决于两个表面的对流传热系数和辐射换热。多层或流体耦合问题请使用总传热系数 U
  • 各向异性材料: 木材、复合材料和晶体在不同方向上的 k 值可能不同。适用时请使用方向性导热系数。
  • 石棉警告: 石棉具有优良的热性能,但其纤维吸入后会导致间皮瘤和肺癌。请避免接触,改用更安全的替代品。
  • 保温选材: 对于热阻隔,k 值越低越好。空气(k ≈ 0.026 W/(m·K))和泡沫塑料是常见的保温材料。

参考资料