Разработка процессов технологии, моделей и методов расчета теплопроводности графитопластов

• Автор: Карпов, Юрий Григорьевич
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 238 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

В в е д е н и е .

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Основные технологические процессы изготовления теплообменных аппаратов из графитоплас

1.2.Основные факторы, влияющие на теплопроводность графитопласта

1.3. Структурные модели дисперсных материалов.

1.4. Методы и способы определения термического контактного сопротивления

1.5. Выводы и постановка задачи исследования Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ТЕПЛО И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ГРАФИТОПЛАСТОВ.
2.1.Описание экспериментальных установок для изготовления и определения тепло и электропроводности образцов
2.2.Изучение влияния размера частиц наполнителя на свойства монофракционного графитопласта
2.3.Экспериментальное исследование влияния грансостава наполнителя на тепло и электропроводность графитопласта
2.4.Влияние способа прессования и времени термообработки на свойства графитопласта
2.5.Определение расчетного числа фракций графитопласта с полифракционным наполнителем
2.6.Методика расчета перераспределения концентрации частиц графита мелкой фракции вблизи
крупных
Глава 3. СТРУКТУРНЫЕ МОДЕМ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОПРОВОД
НОСТИ ГРАФИТОПЛАСТА.
3.1.Теоретическая модель контактной тепло и электропроводности монофракционного гра
фито пласта
3.2.Аналитические исследования проводимости модели контактирующих частиц наполнителя
3.3.Определение геометрических параметров модели.
3.4.Моделирование процесса теплопроводности графитоплаота с полифракционным наполнителем.
3.5.Исследование проводимости модели дисперсного материала с полифракционным наполнителем.
Глава 4. ИШЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧТА И КОНТРОЛЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГРАШТОПЛАСТОВ.
4.1.Методы определения коэффициента теплопроводности графитопласта с монофракционным наполнителем. .
4.2.Методика расчта эффективной теплопроводности графитопласта с полифракционным наполните
4.3.Определение коэффициента теплопроводности графитопласта по данным технологического контроля
4.4. Выбор числа образцов для технологичес кого контроля теплопроводности графито
пласта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


При большой концентрации наполнителя в материале почти все частицы находятся в контакте с другими и образуют сложную цепь проводящих мостиков. Тепло- и электропроводность для такого материала зависит не только от числа параллельных проводящих цепочек, но и от геометрических параметров контакт между частицами, взаимного пространственного расположения контактирующих частиц. Геометрические характеристики контакта частиц материала с монодисперсным наполнителем зависят от большого числа факторов. Наибольшее влияние оказывают : форма, шероховатость, волнистость, прочностные характеристики материала частиц, технологические параметры изготовления композиционного материала. На проводимость материала с контактирующими частицами полидиспер-сного наполнителя значительное влияние оказывает также взаимное расположение частиц крупного и мелкого размера. В формировании контакта между отдельными элементами наполнителя немаловажную роль играют случайные процессы, определяющие движение каждой частицы вовремя изготовления дисперсного материала. Этот небольшой перечень факторов, оказывающих существенное влияние на характер контакта между частицами наполнителя, указывает на большие трудности в определении контактного сопротивления. Методики расчёта контактного сопротивления [ ,^ , основанные на теоретических и экспериментальных исследованиях соприкосающихся поверхностей позволяют определить термическое сопротивление ; если для зоны контакта известны : класс точности обработки соприкасающихся поверхностей, площадь контакта, теплофизические свойства материалов и среды в зоне контакта, усилие сжатия контактирующих поверхностей. Непосредственное измерение этих величин для контактирующих частиц в изготовленном материале невозможно, что ограничивает применение результатов исследований [ , ] . Таким образом, при изучении и расчёте контактного сопротивления между частицами в дисперсном материале можно говорить только о некоторых усреднённых параметрах контакта, определяемых косвенным путём [] . Технология изготовления дисперсных материалов оказывает существенное влияние на структуру и свойства как отдельных компонентов смеси, так и на систему в целом [] . К технологическим параметрам изготовления изделий из искусственного дисперсного материала относятся : способ приготовления пресспорош-ка, способ прессования изделий, давление, температурный режим прессования и термообработки изделий после прессования. Способы изготовления пресспорошка или отдельно наполнителя и связующего, давление и температурный режим прессования определяются физико-химическими свойствами применяемых материалов. Изготовление изделий из дисперсного материала может осуществляться либо прошивным способом либо прессованием в глухую матрицу. При прессовании относительно тонких изделий прошивным способом из дисперсной среды с наполнителем в виде чешуек, волокон или частиц, имеющих вытянутую форму, структура композиционного материала приобретает преимущественную ориентацию [] . Теплофизические свойства такого материала зависят от направления теплового потока по отношению к направлению преимущественной ориентации частиц [, ] . Термическая обработка изделий оказывает большое влияние на теплофиэические свойства тех дисперсных материалов, для которых в качестве связующего используются полимеры. В зависимости от температуры и времени термообработки можно получать изделий с большим диапазоном теплофизических и химических свойств материала. Изучению влияния термообработки на теплофизические свойства дисперсного материала в литературе не уделяется особого внимания, хотя для полимеров с наполнителем этот процесс изготовления изделий играет самую существенную роль в формировании свойств материала. Так в [] приведен диапазон изменения коэффициента теплопроводности графитоплас-та при различных режимах термообработки и он составляет + 0 Вт/ (м • К). Нижняя граница диапазона относится к графитопласту, не прошедшему термообработки, верхняя - к термообработанному графитопласту. Возможности регулирования свойствами материала термообработкой очень большие .