针式热导率传感器

根据以上分析，有效热导率的计算可分为以下几种情况。

有效热导率热导率为常数的平板

（1）无热源的情形

如图1，为无热源平板，两壁面温度分别为T₁与T₂，热导率为λ，板内温度分布为：

（2）热源强度为常数q''的情形

此情形下，板内温度分布呈抛物线：

通过平板的热流密度在不同处不再相同。

在x=0处，

在x=L处，

在x=L/2处，

当

显然，λ'<λ，对应图2中比较平坦的一条虚线。在计算q₂时，有效热导率为：

有效热导率热导率随温度变化的平板

在实际工程材料中，热导率大都是温度的函数，它随温度而变化的规律不尽相同。作为一阶近似，假如它随温度的变化规律满足下式，其中λ₀和a为常数：

（1）温度变化的无热源平板

板内温度分布满足下列导热微分方程：

在已知板的两壁面温度为T₁与T₂的条件下，板内温度分布如图3所示，其函数形式为：

相应的热流密度为

由此计算得到有效热导率λ'为

该结论也可用于圆筒壁与球壁的计算，只是在圆筒壁与球壁中不用热流密度而用单位长度热流量q_t与总热流量Q来代替。

（2）温度变化的有热源平板

对照无热源平板公式，此时板内温度分布满足下列导热微分方程：

在已知板的两壁面温度为T₁与T₂的条件下，板内温度分布图4所示，其函数形式为：

板内的热流密度在不同x处是不同的，在x=0，x=L与x=L/2处的q₀、q_L与q_L/2与热导率为常数的有热源平板计算公式相同。

有效热导率双层复合材料平板

（1）热导率分别为常数λ₁与λ₂的情形

两层板内的热流密度为：

把两层材料视为一种材料，可表示为：

其中λ'为有效热导率：

（2）热导率分别为常数λ₁=λ₀₁ a₁与λ₂=λ₀₁ a₂的情形

由前面分析可知，当a1>0与a2<0时，板内的温度分布曲线如图5所示，板内的热流密度为：

当把双层材料复合平板视为一块平板时，则有：

其中λ₁'、λ₂'与λ'分别为：

方法简介

实验室热导率测量有稳态法和瞬时法两种。常应用稳定平板式岩石热导仪、稳定分棒式岩石热导仪等稳态法，测量岩石热导率。就地测量方法一般采用非稳态法，即瞬时法。通常用一根直径与长度比小于1：30的探棒插入松散沉积物中，探棒里有一个电热器和测温用的热敏电阻。用已知并恒定的速率加热探棒，记录其温升值。温升的大小是加热时间和周围物质热导率的函数。用温度相对于时间的对数作图，就可以得到测量数据的最简判读方法，也可以通过计算直接算出周围物质的热导率。此外，还应用非稳定环形热源——微形探针岩石热导仪等非稳态法。就地测量方法适用于深海沉积物、土壤、砂和冰雪等，其优点是能够测得原始状态下的热性质，但测量结果只能反映测量仪器周围物质的瞬时热状态 。2100433B

又称导热系数，反映物质的热传导能力，按傅立叶定律（见热传导），其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量。

热导率λ很大的物体是优良的热导体；而热导率小的是热的不良导体或为热绝缘体。λ值受温度影响，随温度增高而稍有增加。若物质各部之间温度差不很大时，在实用上对整个物质可视λ为一常数。晶体冷却时，它的热导率增加极快。

各种物质的热导率数值主要靠实验测定，其理论估算是近代物理和物理化学中一个活跃的课题。热导率一般与压力关系不大，但受温度的影响很大。纯金属和大多数液体的热导率随温度的升高而降低，但水例外；非金属和气体的热导率随温度的升高而增大。传热计算时通常取用物料平均温度下的数值。此外，固态物料的热导率还与它的含湿量、结构和孔隙度有关。一般含湿量大的物料热导率大。如干砖的热导率约为0.27W/(m·K)而湿砖热导率为0.87W/(m·K)。物质的密度大，其热导率通常也较大。金属含杂质时热导率降低，合金的热导率比纯金属低。各类物质的热导率〔W/(m·K)〕的大致范围是：金属为50～415，合金为12～120，绝热材料为0.03～0.17，液体为0.17～0.7，气体为0.007～0.17,碳纳米管高达1000以上。钻石的热导率在已知矿物中最高。