東莞捷誠石墨制品有限公司跟大家分享石墨的熱傳導
作者:http://xiaofei168.com
發布時間:2019-04-27 16:30:15
大家都知道石墨有導電性,導熱性,耐高溫等性能,其實還有熱傳導這個性質的,相信大家一定很陌生的,接下來石墨制品小編就和大家一起了解一下。
石墨體內存在溫度梯度時,熱量從高溫處向低溫處的流動。表征石墨導熱能力的參數是熱導率。熱導率入是單位時間內、單位面積
上通過的熱量q(熱流密度)與溫度梯度grad T之間的比例系數。
q=–λgrad T
式中負號表示熱流方向與溫度梯度方向相反。式(1)常稱為熱傳導的傅里葉定律。假如垂直于x軸方向的截面積為ΔS,材料沿x軸方向溫度梯度為dT/dx,在Δτ時間內,沿x軸正方向流過ΔS截面的熱量為ΔQ,在穩定傳熱狀態下,式(1)具有如下的形式:
熱導率的法定單位是W?m–1?K–1。對于不穩定傳熱過程,即物體內各處溫度隨時間而變化。與外界無熱交換,本身存在溫度梯度的物體,隨著時間的推移,石墨制品溫度梯度會趨于零,即熱端溫度不斷降低和冷端溫度不斷升高,最終達到一致的平衡溫度。在這種不穩定傳熱過程中,物體內單位面積上溫度隨時問的變化率 為:
式中τ為時間,ρ為密度,cp為質量定壓熱容。λ/ρcp常稱為石墨的熱擴散率或導溫系數,常用單位為cm2/s。
熱傳導是通過導熱載體的運動來實現的。石墨的導熱載體有電子、聲子(晶格振動波)、光子等。石墨的熱導率可表示為各種導熱載體的貢獻的迭加:
式中vi、li、ci分別為導熱載體i的運動速度、平均自由程和單位體積的比熱容。石墨的各種導熱載體之間又相互作用、相互制約。例如不同頻率的聲子之間互相碰撞、產生散射,聲子與晶界、點陣缺陷和雜質之間也產生散射,影響其平均自由程。因此,石墨的熱傳導是一個極為復雜的物理過程。理論上準確預測各種石墨的熱導率數值及其隨溫度的變化,雖然有過長期的艱苦工作,但僅取得了有限的成績。粗略地說,在常溫和不太高的溫度下(小于2000K),聲子熱導率占壓倒優勢,電子及光子的熱導可以忽略不計。在極低溫度下(小于10K)電子熱導才占有一定的分量。光子熱導要在很高的溫度下(2000K以上)才開始出現。石墨的熱導率隨其電導率的增大而升高(見威德曼?弗朗茲定律)。更多關于請關注石墨制品網站