在传热分析中,热扩散率a(单位是m2/s)是热导率λ与比热容c和密度ρ的乘积之比。热导率只说明物体传导热量速度快慢,虽然水的γ是空气的22.8倍,但空气的Cv只是水的1/3483,所以,同体积的空气比水增温快得多。表征物体增温快慢的物理量是热扩散系数K,也称导温率。

热扩散率又叫导温系数,它表示物体在加热或冷却中,温度趋于均匀一致的能力;相当于物体的蓄热能力,而分子为热导率,故两者之比反映了物质热量扩散的能力。这个综合物性参数对稳态导热没有影响,但是在非稳态导热过程中,它是一个非常重要的参数。

中文名

热扩散率

外文名

thermal diffusivity

定义

相当于物体的蓄热能力

又称

导温系数

比热容

热导率除以容积热容量

单位

m2/s

基本介绍

在传热分析中,

热扩散率a

(单位是m^2/s)是热导率λ与比热容c和密度ρ的乘积之比。

a=λ/(ρ·c)

其中:热导率λ(单位:W/(m·K))

比热容(单位:J/(kg·K))

密度(单位:kg/(m^3))。

热扩散率又叫导温系数,它表示物体在加热或冷却中,温度趋于均匀一致的能力。这个综合物性参数对稳态导热没有影响,但是在非稳态导热过程中,它是一个非常重要的参数。

对于普通的岩石来说,~10m^2/s。在300K,空气的热扩散率是0.000024m^2/s。

对于空气的热扩散率与绝对温度之间的关系。

热扩散率

的测量采用非稳态法,常用激光脉冲法。仪器的测量原理是:在一个四周绝热的薄圆片试样的正面,辐照一束垂直于试样正面的均匀的激光脉冲,试样被单面加热,测出在一维热流条件下试样背面的温升曲线,计算求得

热扩散率

值。

影响因素

土壤在一定的热量得失的情况下,其温度的变化快慢可由土壤热扩散率来表示。由上式可知,凡影响土壤热导率和土壤热容量的因子都影响土壤热扩散率的大小,如土壤有机质的含量、土壤孔隙度的大小及土壤湿度等。但是,土壤热扩散率与土壤湿度的关系比较复杂,因为土壤水分含量的变化同时对土壤热导率和土壤热容量产生影响,因此土壤热扩散率与土壤湿度并非简单的线性关系。根据试验和观测表明,在土壤湿度较小的情况下,随着土壤湿度的增大土壤热扩散率增加,但当土壤湿度超过一定数值以后,因热导率的增加不显著,而热容量仍随湿度线性增加,所以土壤热扩散率反而下降了。

应用

对于热扩散率大的土壤,如湿润的黏土,白天,当有太阳辐射能的收人时,它可以很快地将表层得到的热量传递到土壤深层,这样土壤表层温度就不会过高;夜间,当土壤表面由于地面有效辐射失去热量时,它又可以把土壤深层的热量很快传递到土壤表层来,使土壤表层的夜间温度不致太低。因此这种土壤的地面温度不易出现极端值,即白天地温过高,夜间地温又过低。这对作物的生长是非常有利的。相反,如果土壤的热扩散率很小,如干燥的泥炭土,白天,它不易将地表的热量迅速传递到土壤深层,使白天地表温度过高,夜间,它又不易将土壤深层的热量传递到土壤表面,致使夜间地表面温度过低。所以这种土壤很容易出现极端温度,使生长在它上面的作物极易受到冻害或热害的威胁。