ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Главапятая ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТКАНИ Общая характеристика волокнистых материалов из "Теплопроводность смесей и композиционных материалов " Влияние микротрещин на теплопроводность. Технологические особенности процесса спекания и физические свойства компонент порождают значительные температурные напряжения и растрескивание у ряда минералокерамических материалов. [c.123] Пренебрежение влиянием микротрещин при аналитической оценке теплопроводности трещиноватых материалов приводит к значительным (до 400%) ошибкам. [c.124] Одна из первых попыток учета влияния микротрещин на эффективную теплопроводность трещиноватых минералокерамик из окислов алюминия и кремния была предпринята в работе [34]. Было показано, что учет влияния микротрещин на основе модели, рассмотренной в 1-9, существенно снижает погрешность расчета теплопроводности трещиноватых минералокерамик (рис. 4-20). Однако параметры и 5з, характеризующие относительные размеры фактического пятна контакта спеченных зерен и толщину микротрещин, были определены подбором (т. е. подгонкой к результатам измерений). Несмотря на лучшее соответствие расчетных и опытных величин, вопрос независимого обоснования величины подобранных параметров у и б оставался неразрешенным. [c.124] Расчеты эффективной теплопроводности напыленных покрытий из окиси алюминия по измеренным значениям фактического пятна контакта (рис. 4-20) снизили максимальное расхождение расчетных и опытных данных на порядок (40% вместо 400%). [c.125] Несколько увеличенное расхождение расчетных и опытных значений в области повышения температур, вероятно, объясняется ростом размеров фактического пятна контакта и уменьшением толщины трещин с ростом температуры или с газовы-делением при нагреве. [c.125] Выявление того факта, что параметром, определяющим теплопроводность покрытия, является размер пятна фактического контакта, открыло авторам работы [15] способы увеличения пятен контакта путем введения модифицирующих присадок, что в свою очередь позволило в четыре раза увеличить теплопроводность покрытий термоэмиссионных преобразователей при сохранении электроизолирующих свойств. [c.125] Для упрощения представим, что весь напыленный материал состоит из частиц, близких по форме (рис. 4-21,6) и контактирующих одна с другой. Поперечное сечение фактического пятна контакта обозначим 5ф = 4г/г. Относительные размеры фактического пятна контакта могут быть оценены либо прямым путем, при анализе микрошлифов, либо косвенно, по результатам измерения таких механических свойств напыленного слоя, как прочность на разрыв в направлении потока или эффективного модуля упругости, которая прямо пропорциональна отношению площади фактического пятна контакта (пятно спекания) к поперечному сечению частицы в плоскости сплющивания. [c.126] Модель структуры анизотропных систем с сообщающимися порами можно построить с учетом опыта моделирования изотропных систем с взаимопроникающими компонентами. Модель должна отражать деформированность частиц, наличие сообщающихся пор, заполненных второй компонентой, и наличие сужений поперечного сечения и микрозазоров на стыке частиц. Элементарная ячейка модели анизотропной трещиноватой структуры с сообщающимися порами, представляющая собой /а сплющенной частицы, изображена на рис. 4-22, а. Разобьем далее элементарную ячейку системой адиабатных плоскостей 1 —Г и 2 —2, параллельных общему направлению потока, на отдельные участки, тепловые сопротивления которых обозначим через Ни. .., п. Схема соединения тепловых сопротивлений отдельных участков приведена на рис. 4-22, б. Выразим тепловые сопротивления отдельных участков через их геометрические параметры и теплопроводность компонент. [c.126] Здесь I — размер элементарной ячейки в направлении потока (степень де-формированности частиц в направлении потока) Ф — функция, учитывающая изменение теплсГвого сопротивления твердой частицы из-за растекания потока по всему поперечному сечению бруса с пятном контакта (см. 1-9). [c.127] Зная схему соединения тепловых сопротивлений / , отдельных участков (рис. 4-22, б) и их значения, нетрудно найти эффективное (эквивалентное) тепловое сопротивление Я элементарной ячейки, т. с. [c.128] Приравнивая выражения (4-24) и (4-25), получим формулу для расчета теплопроводности трещиноватых структур с взаимопроникающими компонентами в направлении, параллельном минимальному размеру частиц. [c.128] Формула (4-26) позволяет рассчитать теплопроводность трещиноватой структуры с сообщающимися порами, если известны геометрические параметры I и О. Степень деформированности частиц можно определить из анализа микрощлифов в плоскости, параллельной потоку, как среднее значение отношения минимальных /мин и максимальных /макс размеров деформированных частиц (рис. 4-21, б), т. е. [c.128] Общий объем элементарной ячейки У=У1+У2 выражается через ее геометрические параметры следующим образом У=Ы . [c.128] Пример. Расчет эффективной теплопроводности спеченного никеля в воздухе при атмосферном давлении (Я=760 мм рт. ст.) и температуре Т= =293° К. Исходные параметры приведены в табл. 4-2. [c.129] Расчет целесообразно проводить по следующей схеме. [c.129] Обычно для большинства пористых спеченных материалов с пористостью 2 0,4 г/1 0,1, а теплопроводность газа в порах значительно ниже теплопроводности твердой компоненты, т. е. Vr l. [c.130] Тогда теплопроводность каркаса вычисляем по формуле (4-22) Ф= = 2/Уз=0,87, Я. = (92-0,365)/(0,53-0,87) =72,8 вт/(м-град). [c.130] Расхождение между рассчитанным и экспериментальным значением теплопроводности системы составляет 9,8%. [c.130] Вернуться к основной статье