ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Олейник Метрологические задачи в области теплофизических измерений из "Теплофизические свойства твердых веществ _1971 " Перечисленные цели и задачи метрологии полностью относятся и к теплофизике. [c.7] Основные задачи, решаемые метрологическими институтами на настоящем этапе в области теплофизики, сводятся к следующему. [c.8] В силу специфических причин граница раздела твердых и жидких сред обладает в некоторых случаях контактным термическим сопротивлением, которое проявляется в виде температурного скачка на границе. Наличие такого скачка при теплообмене между твердым телом и жидким гелием И было установлено Капицей [1]. Теория эффекта Капицы разработана Халатниковым [2, 3], который показал, что при температурах, близких к абсолютному нулю, доминирующим механизмом теплообмена является излучение (поглощение) звуковых квантов с колеблющейся поверхности твердого тела. [c.9] Аналогичное сопротивление обнаружено при охлаждении каналов жидкими металлами [4, 5]. При этом интенсивность теплообмена существенно (почти вдвое, согласно эксперименту) снижается. Так как с ростом температуры на передний план выступает передача энергии при соударениях носителей тепла с границей раздела [2], то в случае теплообмена стенки с жидким металлом ударный механизм передачи тепла окажется определяющим. В отличие от [2], где можно было пренебречь плотностью гелия по сравнению с плотностью твердого тела и рассматривать теплообмен при температурах, близких к абсолютному нулю, для жидких металлов необходимо учесть, что их плотность и температура сравнимы по величине с плотностью и температурой Дебая твердого тела. Поэтому для них необходимо провести специальный расчет ударного механизма теплообмена. [c.9] Пусть плоскость yz является граничной, а ось х направлена внутрь жидкого металла. Рассмотрим падение из твердого тела на границу раздела плоской продольной волны. Известно, что поле скоростей в жидкости можно задать с помощью скалярного потенциала ф, а вектор смещения и в твердом теле — в виде суммы потенциальной и соленоидальной частей, т. е. [c.9] Из (12) и (18) видно, что фононное контактное теплосопротивление определяется соотношением между плотностями и скоростями звука в рассматриваемых средах. В приведенных расчетах нигде не фигурирует скорость потока жидкого металла и параметры, характеризующие режим его течения. Известно, что теплоотдача при вынужденной конвекции жидкости может быть выражена соотношением между безразмерными критериями Нуссельта, Рейнольдса и Прандтля, т. е. интенсивность теплообмена будет определяться и скоростью потока жидкости. Однако специфика жидких металлов заключается в том, что они имеют очень низков значение числа Прандтля по сравнению со всеми другими жидкостями [9]. Поэтому для них передача тепла турбулентной конвекцией отступает на второй план по сравнению с чрезвычайно высоким коэффициентом теплопроводности. А так как основное термическое сопротивление находится при этом в узком пристеночном слое, в котором тепло переносится к жидкому металлу или от него за счет обычной теплопроводности, то тем самым правомерность предпринятого рассмотрения жидкого металла как неподвижного при расчете контактного теплосопротивления получает достаточное обоснование. При решении же гидродинамической задачи о нахождении коэффициента теплообмена между жидким металлом и твердой стенкой учет режима течения обязателен. [c.13] В настоящее время имеется очень много устройств, которые автоматически записывают [4] диаграмму напряжение — деформация. Однако для наших образцов такие установки непригодны, так как пластическая деформация в них мала. Достаточно сказать, что перед разрушением образцов их относительное укорачивание составляет 0,11%. [c.15] Условная диаграмма зависимости механического напряжения от температуры строилась на основе измерений относительного укорачивания образцов в процессе эксперимента. [c.15] На рис. 1 и 2 показаны зависимости предела прочности от деформации при различных температурах для образцов п- и р-типа. В обоих случаях имеются некоторые закономерности в экспериментальных кривых. [c.15] Для образцов п-типа (рис. 1) в области телшератур 300—470° К относительная деформация перед разрывом составляет 0,12—0,15%. При дальнейшем увеличении температуры относительная деформация увеличивается на 0,3—0,31%. При этом наблюдается некоторый прирост в прочности материала. [c.15] Почти та же картина наблюдается для образцов р-типа (рис. 2). На рис. 3 приведена температурная зависимость предела прочности исследуемых сплавов в режиме сжатия. [c.15] По аналогии с п-типом можно написать то же и для / -типа. Парадоксальный факт резкого увеличения прочности на сжатие исследуемых сплавов лри высоких температурах, по-видимому, может быть объяснен появлением в этих условиях способности материала к пластической деформации. При низких температурах (300—400° К) способность к пластическим сдвигам по атомным плоскостям в кристаллической решетке исследуемых сплавов, по-видимому, полностью отсутствует, он хрупко разрушается при небольших значениях приложенных внешних напряжений. [c.16] Выше 550° К у поликристаллического образца изменяется тип разрушения с хрупкого на вязкий и обнаруживается значительное пластическое уменьшение длины при статическом сжатии. [c.16] Сопоставляя данные по сжатию исследуемых материалов, можно прийти к выводу о том, что при температуре 500—550° К он делается достаточно пластичным, чтобы выдерживать довольно значительное формоизменение. [c.16] По-видимому, в области температур 520—560° К очень выгодно использовать указанные материалы, так как одновременно увеличивается их вязкость и прочность. [c.16] Исследование микротвердости термоэлектрических материалов проводилось на микротвердомер е ПМТ-3. Для определения микротвердости была выбрана нагрузка 30 Г, при которой полученные отпечатки не имели трещин. Средняя микротвердость при комнатной температуре равнялась для п-типа 47,95 и для р -типа 40,12 кПмм . Зависимость коэффициента линейного расширения от температуры при различных концентрациях для п- и р-типа в исследованной области температур носит линейный характер. [c.16] Исследования механических свойств указанных сплавов привели к следующим выводам. [c.16] Коэффициенты термического расширения (к.т.р.) твердых тел, используемые для расчета внутренних напряжений и объемных изменений в материалах и конструкциях, играют важную роль в инженерной практике. Кроме того, они входят в фундаментальные термодинамические уравнения состояния твердого тела и широко используются в теоретических расчетах. Так, в работе [1] было показано, что при помош,и к.т.р. можно оценивать величину запасенной энергии в облученных материалах, содержащих высокую концентрацию межузельных атомов. [c.17] Вернуться к основной статье