导热的基本定律和导热系数

　　傅里叶(Fourier)研究了固体的导热现象，于1822年提出:在纯导热现象中，单位时间内通过给定面积的热量，正比于该处的温度梯度及垂直于一导热方向的截面面积。其数学表达式为式中几—比例系数，称为导热系数。 式(3-2)就是导热的基本定律，通称傅里叶定律。式中负号表示热量传递的方向与温度梯度的方向相反。单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度，用4表示。

　　导热系数

　　导热系数是物质的一种物性参数，它表示物质导热能力的大小，其数值就是单位温度梯度作用下，物体内所允许的热流密度值。各种不同的物质导热系数是不同的，即使对于同一物质，加热炉其导热系数也是随着物质的结构(密度、孔隙度)、温度、压力和湿度而改变。各种物质的导热系数都是用实验方法测定的，一些常用物质的导热系数可以由附录表6查得。

　　各种物质中金属的导热系数**，纯金属中加人任何杂质，导热系数便迅速降低。高碳钢的导热系数比软钢低，高合金钢的导热系数则更低。

　　耐火材料和绝热材料的导热系数一般都比较小，凡的数值在0。023-2。91W/(m"℃)的范围内，因为导热系数低，炉内通过砌体传导的热损失小。小于0。23W/(m"C)的材料用于热绝缘，所以又称绝热材料。只有少数情况下，需要耐火材料具有良好的导热性，例如马弗罩用的材料等。

　　气体的导热系数较固体为小，一般在0。006-0。6W/(m"℃)，例如空气在0℃时的导热系数为。024W/(m"℃)。因此，固体材料中如果有大量气孔，则对材料的导热性能影响很大，多数筑炉的绝热材料具有很低的导热系数，其中有大量孔隙是重要原因。又如金属板垛或板卷的加热比整块实体金属加热要慢，也是由于板与板之间有缝隙。很多材料的导热系数都是随温度而变化的，变化的规律比较复杂。但在工程计算中为了应用方便，近似地认为导热系数与温度成直线关系。