[科普中国]-有效热导率-

工程应用意义

有效热导率可用来概括其它更多、更复杂的因素。这种处理方法在工程近似计算中是有意义的，如下：

（1）把热导率随温度而变化的物体视为热导率为某一常值（有效热导率）的物体；

（2）把几种不同材料迭加而成的复合板视为某种均匀材料的板，以统一的有效热导率去等效代替复合板内的不同热导率，对各种工业炉墙常按此法处理；

（3）把在各向异性介质中沿某一方向进行的导热过程视为是在各向同性介质中进行。在一定条件下用一个标量来描写导热能力，此标量即为有效热导率；

（4）把含热源的导热区域视为无源的情形，修改原有热导率而引入有效热导率。对热辐射既有吸收性又有穿透性的透明平板，有渗流的岩石等可视为属此情形；

（5）把既有导热又有对流两种过程同时存在的区域人为地视为只有单纯的导热过程。用有效热导率来表示导热与对流同时作用的传热能力。在计算诸如铸造等液态金属凝固过程时，常用此种方法；

（6）把既有导热又有传质的综合过程视为单纯的导热过程，用有效热导率去等价地代替综合的传热能力。潮湿土壤的热导率、炼焦中煤的焦化过程都属此列。

上述几种有效导热的情形可分两大类：一类是，如（1）（2）（3），把复杂的材料予以理想化，把本不能用一定值去描述材料实际热导率的问题人为地用有效热导率代替。这种等效性是有条件的，不顾条件随意推广是不行的。另一类是，如（4）（5）（6）所列，把本不是单纯导热现象人为地折合成某种导热现象，且用有效热导率去描述，在这里，有效热导率不仅与材料性能有关，还与过程特点有关。不顾过程的特点，随意应用有效热导率是不行的。2

有效热导率的计算根据以上分析，有效热导率的计算可分为以下几种情况。

热导率为常数的平板**（1）无热源的情形**

如图，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：，通过平板的热流量q处处想等，且为：。