《導熱系數(shù)和熱阻基本概念》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、導熱系數(shù)和熱阻一、定義導熱系數(shù)λ：是指在穩(wěn)定傳熱條件下，設在物體內(nèi)部垂直于導熱方向取兩個相距1米，面積為1平方米的平行面，而這兩個平面的溫度相差1度，則在1秒內(nèi)從一個平面?zhèn)鲗У搅硪黄矫娴臒崃烤鸵?guī)定為該物質(zhì)的熱導率。其單位為：瓦/（米·度）,導熱系數(shù)在0.12瓦/（米·度）以下的材料稱為絕熱材料。導熱系數(shù)反應的是導熱材料導熱性，導熱材料的導熱系數(shù)越大，則其導熱性越好。熱阻θ：就是熱流量在通過物體時，在物體兩端形成的溫度差。即：θ＝(T2－T1)/P——（1）單位是：℃/W。式中：T2是熱源溫度，T1是導熱系統(tǒng)端點的溫度，P是熱源的功率。（1）式是指在一維、穩(wěn)態(tài)、無內(nèi)熱源的

2、情況下的熱阻。熱阻反應的是導熱材料對熱流傳導的阻礙能力，導熱材料的熱阻越大，則其對熱傳導的阻礙能力越強。一般可以通過下面公式計算導熱系統(tǒng)端點的溫度：(T2－T1)＝Pθ，熱源功率越小，熱阻越小，其熱流傳導能力越好，熱阻越大，熱流傳導能力越差。熱阻還可以由下式表達：θ＝L/(λS)——（2）式中：λ是導熱系數(shù)，L是材料厚度或長度，S是傳熱面積。物體對熱流傳導的阻礙能力，與傳導路徑長度成正比，與通過的截面積成反比，與材料的導熱系數(shù)成反比。二、對導熱系數(shù)與熱阻的理解和應用場合?導熱系數(shù)反映的是物質(zhì)在單位體積下的導熱能力。實際上它反映了物質(zhì)導熱的固有能力。這種能力是由物質(zhì)的原子

3、或分子結(jié)構(gòu)決定的。它是評價物質(zhì)之間導熱能力的參數(shù)。?熱阻其實是導熱系數(shù)與物體的幾何形狀相結(jié)合而體現(xiàn)的該形狀物體的導熱能力。?對非均勻厚度的物體，均勻熱流密度的熱流通過物體后，兩端任意兩點的溫度差可能是不同的，也就是說，任意兩點間的熱阻可能是不同的。?談熱阻，必須要明確這一點：熱阻必須是指定的兩個點之間的熱阻，并且兩點之間沒有其它的熱源。它反映的是特定兩點間的導熱能力。就是說，給定了熱阻值，同時必須明確給出計量的起點和終點。偏離了這兩個位置點，這個熱阻值就沒有意義了。純就每種物質(zhì)而言，談熱阻是沒有太大意義的。因為幾何形狀不同，熱阻就不同了。只有確定了幾何形狀，才可以利用熱

4、阻的概念做導熱能力的比較。比如：?a.?同一種材料，截面積相同、長度不同的柱體，它們的導熱系數(shù)是相同的，而它們兩對面的熱阻是絕不同的。?b.?同一種材料，設計成不同的形狀，則不同幾何結(jié)構(gòu)之間，它們的兩個對面的熱阻可能不同。某些不同形狀的物體，熱源端某點到對面某點和到側(cè)面某點的熱阻可能相同。?公式（1）可以不考慮材料的幾何形狀與構(gòu)成。也就是說，不管傳導熱的物體是什么形狀，也不管是由幾種材料組合而成，只要測得兩點間的溫度和施加的熱功率，就可以得到熱阻值。這對實際應用測量是很方便的。式（2）則是根據(jù)材料特征來計算熱阻。利用公式（2），可以不用做實際的測量實驗，利用各材料的導熱

5、系數(shù)和各組成材料的幾何形狀，就可以計算出熱阻。這對做模擬計算是非常好的理論依據(jù)。同時，公式（2）更容易讓人理解熱阻產(chǎn)生的本質(zhì)。一、導熱系數(shù)與熱阻的應用問題采用熱阻的概念，只能是兩個系統(tǒng)保持不變的情況下來分析、比較系統(tǒng)的熱狀態(tài)。兩個系統(tǒng)若有改變，比較的結(jié)果可能完全相反。?比如，兩種不帶鋁基板的1W白光LED，見圖2和圖3，它們的結(jié)構(gòu)尺寸見圖4和圖5，根據(jù)銅底座尺寸，按照公式（2）計算，圖2產(chǎn)品的中心軸向熱阻應是圖3產(chǎn)品的1.54倍?？稍趯嶋H使用中，圖3的芯片溫度要低。怎么會這樣？因為，它的底板下部的面積大，便于熱流橫向擴展。上面的計算沒有考慮熱流橫向擴展！它們實際應用時，

6、還必須要加散熱器，見圖5。通常散熱器是鋁合金材料，導熱系數(shù)遠小于純銅材料。圖2的LED接觸面小，熱量在往散熱器上傳導時，橫向的熱阻就大了；而圖3的產(chǎn)品由于銅底座面積大，熱量便于橫向散開傳導到散熱器上，使得熱流密度減小，將熱量更有效地傳導到散熱器的外部翅片上。所以，雖然圖3的結(jié)構(gòu)縱向路徑長了，但由于有了好的橫向路徑，其實熱阻反倒小了。再比如，兩個材料、工藝相同制成的散熱器，A表面積比B表面積大一倍，似乎A的熱阻比B小，A要好?？墒?，給B配上風扇，B的熱阻就會小于A。事實上是B和風扇形成了系統(tǒng)，是這個系統(tǒng)比A好。并不是A比B的熱阻小而最終在使用上A比B系統(tǒng)好。A和B的比較就

7、沒有意義，因為B不是單獨使用。?這個例子是有實際應用意義的。在設計產(chǎn)品的散熱器結(jié)構(gòu)時，我們可能采用兩種方案：只用散熱器自然散熱和散熱器加風扇散熱。在采用風扇散熱時，可以選取一個較小的散熱器，其與風扇組合的散熱效果可能遠優(yōu)于只采用一個較大的散熱器的效果。雖然小散熱器的熱阻大于大散熱器的熱阻，但在兩個系統(tǒng)中，我們也不能單以兩個散熱器的熱阻大小來說好壞。?在系統(tǒng)構(gòu)成后，不用熱阻的概念，通過溫度值就可以知道導熱效果的差異。這里“系統(tǒng)的構(gòu)成后”是指相比較的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)確定，熱源確定?？梢詼y試相關(guān)點的溫度就知道結(jié)果。沒有必要已經(jīng)知道了相關(guān)點的溫度后再去