Теплопроводность порошков алюминиевых сплавов

• Автор: Воробьёв, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новоуральск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

. ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Глава 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ГАЗОПРОВОДНОСТИ ДИСПЕРСНЫХ

МАТЕРИАЛОВ (аналитический обзор)

1.1. Коэффициент теплопроводности дисперсных материалов и методы

его определения

/■щ 1.1.1. Состояние свободной насыпки

1.1.2. Состояние предварительного уплотнения

1.2. Газопроницаемость дисперсных материалов и методы её определения

1.2.1. Уравнение для расчёта газопроницаемости

1.2.2. Экспериментальные методы изучения проницаемости
1.3. Теплопроводность дисперсных материалов при механическом перемешивании
1.4. Выводы и постановка задачи исследований
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОРОШКОВ
Щ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
2.1. Предмет исследования
2.1.1. Интервал нагрева порошков
2.2. Методика измерений и схема экспериментальной установки
2.3. Основные результаты измерений и их обсуждение
2.3.1. Теплопроводность порошков в состоянии свободной насыпки
2.3.2. Теплопроводность порошков в состоянии предварительного уплотнения
2.4. Выводы

Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРОШКОВ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
ЗЛ. Выбор методики испытаний и описание измерительной установки
3.2. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.3. Выводы
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОРОШКОВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ОТ
ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ
4.1. Анализ связи между пористостью и воздухопроницаемостью
4.2. Зависимость газовой составляющей эффективной
теплопроводности от газопроницаемости
4.3. Выводы
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОРОШКОВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ МЕХАНИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
5.1. Выбор методики испытаний и описание экспериментальной установки
5.2. Спекание порошков при механическом перемешивании
5.3. Результаты измерения теплопроводности порошков при перемешивании
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Условные буквенные обозначения, терминология и размерность всех физических величин приняты в соответствии с Международной системой единиц СИ [1], Государственным стандартом [2] и сборником рекомендуемых терминов [3].
^ - коэффициент эффективной! теплопроводности
дисперсной системы, Вт / (м • К);
^ - коэффициент эффективной теплопроводности
дисперсной системы в режиме механического перемешивания, Вт / (м • К);
^ - коэффициент теплопроводности вещества
частиц, Вт / (м • К);
^ - теплопроводность каркаса, образованного
частицами порошка, Вт / (м • К);
^ - коэффициент теплопроводности газа, Вт / (м • К);
^ - теплопроводность, обусловленная газовым
компонентом,
- коэффициент теплопроводности воздуха,
X о а
с> Ср, СУ

Р,Ра
А, Аа

- температуропроводность,
- теплоёмкость, теплоёмкость изобарная, изохорная,
- термодинамическая температура,
- давление, атмосферное давление,
- длина свободного пробега молекул при давлении Р, Ра,
- перепад давления на образце,
- универсальная газовая постоянная,
- коэффициент динамической вязкости,
Вт / (м • К) Вт / (м • К)
м2 /с
Дж/(кг-К)

Па;
Дж/(кмоль-К);
Н-с/м2;
Зависимость теплопроводности от размера частиц
Оценивая влияние дисперсности частиц, следует подчеркнуть двоякую роль этого фактора: с одной стороны им определяется теплопроводность каркаса, с другой - размеры порового пространства, обеспечивающего теплоперенос посредством газовой фазы. Полученные экспериментальные данные позволяют судить о вкладе каждого из указанных каналов в передачу тепла. Остальными составляющими теплопередачи - конвективной и радиационной, как было отмечено ранее, можно пренебречь.
В табл. 2.5. приведены значения эффективной теплопроводности исследуемых порошков сплавов для четырёх уровней давления газовой среды и температурах 300 К, 400 К, 500 К и 600 К. Представленные результаты для Р=5.3 Па с достаточной степенью точности отражают теплоперенос по каркасу, поскольку согласно [11, 12], начиная с давления порядка 133 Па и ниже влияние газовой составляющей становится практически незаметным, что прослеживается на полученных кривых. Каркасная составляющая теплового потока определяется теплопроводностью частиц и зоной контакта. Тепловой поток в области контакта сжимается, возрастает интенсивность взаимодействия фононов друг с другом, что проявляется в значительном увеличении термического сопротивления до уровня на столько высокого, что им в основном контролируется Хк.
Более совершенная округлая форма частиц сплава С7 в сравнении с С5-1, уменьшая пористость упаковки материала, увеличивает площадь межчастичных контактов, что, как следует ожидать, способно повысить теплопроводность каркаса. Действительно, как в области начальных температур, где имеет место прямолинейность хода кривой А.Э=Г(Т), так и в остальном диапазоне значений Т признаки этого явления прослеживаются по всем фракциям. Так как радиус пятен касания пропорционален бч/2 [11], то естественна прямая зависимость Як от размера частиц. При давлениях 93.3 Па и выше газовая фаза "шунтирует" каркасную составляющую