用于測(cè)量各向異性材料等導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)的熱流傳感器

導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K，℃），在1小時(shí)，通過1平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/米·度 （W/(m·K)，此處為K可用℃代替）。導(dǎo)熱系數(shù)是建筑材料最重要的熱濕物性參數(shù)之一，與建筑能耗、室內(nèi)環(huán)境及很多其他熱濕過程息息相關(guān)。

導(dǎo)熱系數(shù)僅針對(duì)存在導(dǎo)熱的傳熱形式，當(dāng)存在其他形式的熱傳遞形式時(shí)，如輻射、對(duì)流和傳質(zhì)等多種傳熱形式時(shí)的復(fù)合傳熱關(guān)系，該性質(zhì)通常被稱為表觀導(dǎo)熱系數(shù)、顯性導(dǎo)熱系數(shù)或有效導(dǎo)熱系數(shù)（thermal transmissivity of material）。此外，導(dǎo)熱系數(shù)是針對(duì)均質(zhì)材料而言的，實(shí)際情況下，還存在有多孔、多層、多結(jié)構(gòu)、各向異性材料，此種材料獲得的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)際上是一種綜合導(dǎo)熱性能的表現(xiàn)，也稱之為平均導(dǎo)熱系數(shù)。

不同物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)各不相同；相同物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與其的結(jié)構(gòu)、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關(guān)。同一物質(zhì)的含水率低、溫度較低時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)較小。一般來說，固體的熱導(dǎo)率比液體的大，而液體的又要比氣體的大。這種差異很大程度上是由于這兩種狀態(tài)分子間距不同所導(dǎo)致?，F(xiàn)在工程計(jì)算上用的系數(shù)值都是由專門試驗(yàn)測(cè)定出來的。

隨著溫度的升高或含濕量的增大，所測(cè)5種典型建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)都呈增大的趨勢(shì)。下面從微觀機(jī)理上對(duì)此加以分析。對(duì)多孔材料而言，當(dāng)其受潮后，液態(tài)水會(huì)替代微孔中原有的空氣；而在常溫常壓下，液態(tài)水的導(dǎo)熱系數(shù)（約為0.59W/（m·K））遠(yuǎn)大于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)（約為0.026W/（m·K）），因此，含濕材料的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)大于干燥材料的導(dǎo)熱系數(shù)，且含濕量越高，導(dǎo)熱系數(shù)也越大。若在低溫下水分凝結(jié)成冰，由于冰的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.2W/（m·K）），因此材料整體的導(dǎo)熱系數(shù)也將增大。

與受潮帶來的影響不同，溫度升高會(huì)引起分子熱運(yùn)動(dòng)的加快，促進(jìn)固體骨架的導(dǎo)熱及孔隙內(nèi)流體的對(duì)流傳熱。此外，孔壁之間的輻射換熱也會(huì)因?yàn)闇囟鹊纳叨訌?qiáng)。若材料含濕，則溫度梯度還可能造成重要影響：溫度梯度將形成蒸汽壓梯度，使水蒸氣從高溫側(cè)向低溫側(cè)遷移；在特定條件下，水蒸氣可能在低溫側(cè)發(fā)生冷凝，形成的液態(tài)水又將在毛細(xì)壓力的驅(qū)動(dòng)下從低溫側(cè)向高溫側(cè)遷移。如此循環(huán)往復(fù)，類似于熱管的強(qiáng)化換熱作用，使材料表現(xiàn)出來的導(dǎo)熱系數(shù)明顯增大。

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