ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплопроводность волокнистых материалов с хаотическим расположением волокон при нормальном давлении из "Теплопроводность смесей и композиционных материалов " Эмпирические формулы. Волокнистые материалы с хаотической структурой используются преимущественно в качестве тепловой изоляции в широком диапазоне температур. Для них характерна малая объемная плотность 10 р 150 кг/м и соответственно высокая пористость 0,7 Ш2 0,99. [c.132] Процесс переноса тепла в волокнистых материалах с хаотическим расположением волокон в объеме изучается многими исследователями с конца XIX века до наших дней. К числу наиболее ранних можно отнести работу Шумайстера (1887 г.). Большая часть работ носила экспериментальный характер. [c.132] На основе обработки результатов измерений делались попытки построения эмпирических зависимостей, связывающих эффективную теплопроводность волокнистого материала с диаметром волокна d, объемной плотностью р, объемной т или весовой п концентрацией и т. п. [c.132] В формулах (5-1) и (5-2) приняты следующие единицы измерения Я в ккал/ м-ч-град) плотность р в г/см весовая концентрация п в процентах диаметр волокна й в мкм причем обе формулы пригодны лишь для р 0,15. [c.133] Эмпирические соотношения типа (5-1) — (5-3) позволяют оценить эффективную теплопроводность конкретного материала. Заметим, что авторы предлагаемых расчетных формул не всегда оговаривают границы их применимости (диапазон изменения плотности, толщину слоя, диаметр волокон, температуру, род и давление газа-наполнителя и т. п.). [c.133] Кроме того, эмпирические зависимости часто не содержат таких важных параметров, как теплопроводность компонент, степень черноты поверхности волокон, существенно влияющих на величину эффективной теплопроводности. [c.133] Здесь через оц и а обозначены численные коэффициенты, величина которых характеризует объемную концентрацию указанных двух моделей в рассматриваемой системе. [c.133] Шумайстер полагал, что перенос тепла в такой модели осуществляется только за счет теплопроводности материала волокон и газа Хг, а численные значения коэффициентов принял ап = /з, aJ.=Vз. [c.133] Оценим величину параметров б, а и У, входящих в формулу (5-5). Среднее расстояние между волокнами б зависит от поперечного размера волокон, пористости материала и характера структуры. Известные в литературе способы оценки среднего расстояния между волокнами дают значения б, существенно отличающиеся между собой. [c.135] Значение среднего расстояния между волокнами в объемной хаотической структуре может быть получено более простым путем, из чисто геометрических соображений вне связи с конкретным направлением теплового потока в системе. [c.136] Пригодность аналитических выражений (5-6) — (5-9) для оценки среднего расстояния между волокнами можно проверить либо прямыми экспериментами, либо косвенно измерением эффективной теплопроводности волокнистых материалов. Результаты измерений среднего расстояния между волокнами представлены на рис. 5-3. [c.137] что кривые зависимостей (5-6) — (5-9) имеют одинаковый качественный ход, однако при большой пористости (ш2 0,9) количественное расхождение становится значительным (200—300%), хотя и сопоставимым с разбросом экспериментальных точек. [c.137] Расчет по формуле (5-6) дает максимальные значения среднего расстояния между волокнами, расчет по (5-9) — минимальные. [c.137] Как будет показано в 5-5, изучение влияния среднего расстояния между волокнами б на молекулярный перенос тепла газом между волокнами в значительной мере будет затруднено необходимостью учета контактных тепловых сопротивлений между волокнами. Поэтому способы оценки параметра б следует проверять сопоставлением расчетных и измеренных значений эффективной теплопроводности при высоких температурах, когда переносом тепла по контактам волокон можно пренебречь. [c.137] Параметр У, учитывающий влияние степени черноты поверхностей, ограничивающих слой волокнистого материала толщиной /с, и оптическую толщину слоя т = а/с с коэффициентом ослабления а, определяется из табл. 2-1 или по графику на рис. 2-4. [c.138] расчет эффективной теплопроводности объемных волокнистых материалов с хаотической структурой проводится по следующей схеме по формулам (5-8), (5-12), (5-5) определяется теплопроводность газовой компоненты между волокнами Ягм затем по формуле (1-32) вычисляется эффективная теплопроводность. [c.138] Вернуться к основной статье