
不同物質導熱系數各不相同;相同物質的導熱系數與其的結構、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關。同一物質的含水率低、溫度較低時,導熱系數較小。一般來說,固體的熱導率比液體的大,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分子間距不同所導致。現在工程計算上用的系數值都是由專門試驗測定出來的。
通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規定,凡平均溫度不高于350℃時導熱系數不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料),而把導熱系數在0.05 W/(m.K)以下的材料稱為保溫材料。
導熱系數高的物質有優良的導熱性能。在熱流密度和厚度相同時,物質高溫側壁面與低溫側壁面間的溫度差,隨導熱系數增大而減小。比如:鍋爐爐管在未結水垢時,由于鋼的導熱系數高,鋼管的內外壁溫差不大。而鋼管內壁溫度又與管中水溫接近,因此,管壁溫差(內外壁溫度平均值)不會很高。但當爐管內壁結水垢時,由于水垢的導熱系數很小,水垢內外側溫差隨水垢厚度增大而增大,從而把管壁金屬溫度迅速抬高。當水垢厚度達到相當大(一般為1~3毫米)后,會使爐管管壁溫度超過允許值,造成爐管過熱損壞。對鍋爐爐墻及管道的保溫材料來講,則要求導熱系數越低越好。
一般常把導熱系數小于0.2W/(m·K)的材料稱為保溫材料。例如石棉、珍珠巖等。
固體是由自由電子和原子組成的,原子又被約束在規律排列的晶格中。相應的,熱能的傳輸是由兩種作用實現的:自由電子的遷移和晶格的振動波。當視為準粒子現象時,晶格振動子稱為聲子。純金屬中,電子對導熱貢獻zui大,而在非導體中,聲子的貢獻起主要作用。[1]
常用的固體導熱系數見表1。在所有固體中,金屬是的導熱體。純金屬的導熱系數一般隨溫度升高而降低。而金屬的純度對導熱系數影響很大,如含碳為1%的普通碳鋼的導熱系數為45W/m ·K ,不銹鋼的導熱系數僅為16 W/m ·K 。
表1 常用固體材料的導熱系數
固體  | 溫度,℃  | 導熱系數λ,W/m·K  | 
鋁  | 300  | 230  | 
鎘  | 18  | 94  | 
銅  | 100  | 377  | 
熟鐵  | 18  | 61  | 
鑄鐵  | 53  | 48  | 
鉛  | 100  | 33  | 
鎳  | 100  | 57  | 
銀  | 100  | 412  | 
鋼(1%C)  | 18  | 45  | 
船舶用金屬  | 30  | 113  | 
青銅  | 189  | |
不銹鋼  | 20  | 16  | 
石墨  | 0  | 151  | 
石棉板  | 50  | 0.17  | 
石棉  | 0~100  | 0.15  | 
混凝土  | 0~100  | 1.28  | 
耐火磚  | 1.04  | |
保溫磚  | 0~100  | 0.12~0.21  | 
建筑磚  | 20  | 0.69  | 
絨毛毯  | 0~100  | 0.047  | 
棉毛  | 30  | 0.050  | 
玻璃  | 30  | 1.09  | 
云母  | 50  | 0.43  | 
硬橡皮  | 0  | 0.15  | 
鋸屑  | 20  | 0.052  | 
軟木  | 30  | 0.043  | 
玻璃毛  | --  | 0.041  | 
85%氧化鎂  | --  | 0.070  | 
TDD(巖棉)保溫一體板  | 70  | 0.040  | 
TDD(XPS板)保溫一體板  | 25  | 0.028  | 
TDD(真空絕熱)保溫一體板  | 25  | 0.006  | 
TDD真空絕熱保溫板  | 25  | 0.006  | 
| ABS | -- | 0.25 | 
液體分成金屬液體和非金屬液體兩類,前者導熱系數較高,后者較低。在非金屬液體中,水的導熱系數zui大,除去水和甘油外,絕大多數液體的導熱系數隨溫度升高而略有減小。一般來說,溶液的導熱系數低于純液體的導熱系數。表2列出了幾種液體的導熱系數值。
表 2 液體的導熱系數
液體  | 溫度,℃  | 導熱系數λ,W/m·K  | |
醋酸  | 50%  | 20  | 0.35  | 
丙酮  | 30  | 0.17  | |
苯胺  | 0~20  | 0.17  | |
苯  | 30  | 0.16  | |
氯化鈣鹽水  | 30%  | 30  | 0.55  | 
乙醇  | 80%  | 20  | 0.24  | 
甘油  | 60%  | 20  | 0.38  | 
甘油  | 40%  | 20  | 0.45  | 
正庚烷  | 30  | 0.14  | |
水銀  | 28  | 8.36  | |
硫酸  | 90%  | 30  | 0.36  | 
硫酸  | 60%  | 30  | 0.43  | 
水  | 30  | 0.62 | 
氣體的導熱系數隨溫度升高而增大。在通常的壓力范圍內,其導熱系數隨壓力變化很小,只有在壓力大于196200kN/m^2 ,或壓力小于2.67 kN/m 2 (20mmHg) 時,導熱系數才隨壓力的增加而加大。故工程計算中常可忽略壓力對氣體導熱系數的影響。
氣體的導熱系數很小,故對導熱不利,但對保溫有利。常見的幾種氣體的導熱系數值見表3 。
表 3 氣體的導熱系數
氣體  | 溫度,℃  | 導熱系數λ,W/m·K  | 
氫  | 0  | 0.17  | 
二氧化碳  | 0  | 0.015  | 
空氣  | 0  | 0.024  | 
空氣  | 100  | 0.031  | 
甲烷  | 0  | 0.029  | 
水蒸汽  | 100  | 0.025  | 
氮  | 0  | 0.024  | 
乙烯  | 0  | 0.017  | 
氧  | 0  | 0.024  | 
乙烷  | 0  | 0.018  | 


