平壁导热计算器
傅里叶定律 Q=λAΔT/δ:一维稳态平壁的导热热阻、热流量与热流密度在线计算
适用场景
按傅里叶导热定律计算一维稳态平壁(金属壁、保温层、均温板等)的导热热阻 Rth=δ/(λA)、通过热流量 Φ=ΔT/Rth 与热流密度 q=Φ/A。 适用于电子散热热阻链路中的壁体段、设备保温层导热与壁面温差核算的方案阶段计算; 多层复合壁须分层算热阻后串联,瞬态升降温、圆筒壁与局部小面积热源的扩散热阻不在本页范围。
常见材料 k 参考:纯铜 ≈ 400、铝合金 ≈ 200、钢 ≈ 50、塑料 ≈ 0.2 W/(m·K)。
Q = kAΔT/L,R = L/(kA)。等效面积 25.00 cm²、等效厚度 3.00 mm。增大面积、减小厚度和提高导热系数都能降低热阻。
平壁导热公式 Q=λAΔT/δ 里各量是什么含义、用什么单位?
一维稳态平壁导热(傅里叶定律):Q(或 Φ)为通过壁面的热流量,单位 W;λ(也记作 k)为材料导热系数,W/(m·K);A 为垂直于热流方向的导热截面积,m²;ΔT 为壁面两侧温差,℃(温差数值与 K 相同);δ(也记作 L)为导热路径上的壁厚,m。本计算器面积收 mm²、厚度收 mm,内部按 δ[m]=δ[mm]/1000、A[m²]=A[mm²]/10⁶ 换算。写成热阻形式为 Q=ΔT/Rth,其中 Rth=δ/(λA),单位 ℃/W;热流密度 q=Q/A,本页按 W/cm² 输出。
导热系数 λ 怎么取?为什么要自己填?
λ 是材料属性而不是几何量,同一材料在不同牌号、热处理状态和温度下 λ 值差异显著(例如压铸铝合金明显低于纯铝,不同牌号铜合金也不一样)。本计算器不内置材料 λ 数据库,值由设计输入:必须由材料手册或供应商资料按实际牌号、状态与工作温度查取。输入框下方给出的纯铜 ≈ 400、铝合金 ≈ 200、钢 ≈ 50、塑料 ≈ 0.2 W/(m·K) 只是判断量级的参考,不能直接用于正式计算。
多层复合平壁(保温层+金属壁)怎么算?
稳态下一维热流依次穿过各层,各层热阻串联:Rth=δ₁/(λ₁A)+δ₂/(λ₂A)+…=Σδᵢ/(λᵢA),总热流量仍为 Q=ΔT/Rth,ΔT 取最外两侧表面的总温差;各层界面温度按 Q 在每层热阻上的温降逐段推算。本计算器只算单层平壁,不能用「等效厚度」简单替代多层结构——那等于默认各层 λ 相同,保温层与金属的 λ 可相差上千倍,结果会完全失真。多层时请分层计算热阻后手工串联相加。
什么情况下不能用这个公式?
本式是稳态导热公式,前提是温度场不随时间变化:壁内每一点的温度和通过壁面的热流量都已稳定。开机升温、停机降温、交变热负荷等瞬态过程中壁体自身在蓄热/放热,Q≠λAΔT/δ,必须引入材料密度、比热按非稳态导热(热容、热扩散率)分析。此外本式假设热流垂直穿过等截面壁面、温度只沿厚度方向变化:热源为局部小面积接触时存在扩散热阻,曲面壁(圆筒壁)应按圆柱坐标导热公式,这两种情况本计算器均不适用。
平壁导热与热阻计算相关工程知识
傅里叶定律、导热系数取值与多层壁热阻串联
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