Залежність від пористості у волокнистих матеріалів

Звертає на себе увагу дуже слабка залежність від пористості у волокнистих матеріалів. Мабуть, це пов'язано з тим, що волокна в таких матеріалах розташовані перпендикулярно до вектора теплового потоку, звідси ефективна теплопровідність такої системи в основному визначається контактними термічними опорами між сусідніми волокнами. Існуючі розрахункові формули для визначення ефективного коефіцієнта теплопровідності пористих матеріалів описані в роботі. Експериментальні дані вказують на залежність коефіцієнта теплопровідності при однаковій пористості від розміру і форми пір. Вплив цих двох параметрів пов'язане з появою вільної конвекції в порах і зазвичай лежить в межах 10-15%. Слід зазначити, що при малих густинах пористих систем вільна конвекція може стати основним механізмом переносу тепла в них, причому коефіцієнт ефективної теплопровідності при зменшенні може навіть збільшуватися. Однак в системах пористого охолодження вільна конвекція не відіграє суттєвої ролі через наявність інтенсивного направленого потоку фільтруються газів.

При високих температурах доводиться враховувати не тільки зміна з температурою теплопровідності твердого каркаса і теплопровідності газу, але і додатковий перенос тепла випромінюванням. При цьому вважається, що випромінювання входить в ефективний коефіцієнт у вигляді доданка. Стінки пір можна представити у вигляді екранів, що сприймають енергію випромінювання та одночасно испускающих її. Чим більше таких екранів, тим менше внесок випромінювання в загальний перенос тепла. Розглянемо процес «радіаційної теплопровідності» на прикладі найпростішої пористої осередки, що має форму паралелепіпеда висотою. Нехай температура його верхньої стінки більше температури нижньої стінки, а бічні поверхні в теплообміні випромінюванням не беруть участь. Використовуючи коефіцієнт «радіаційної теплопровідності», можна виразити формулою, аналогічною рівнянню Фур'є для молекулярної теплопровідності. При цьому для малих різниць температур.

При низьких температурах зазвичай багато менше коефіцієнта молекулярної теплопровідності твердих речовин. Але із зростанням температури спостерігається швидке зміна співвідношення між «радіаційної» і молекулярної складовими коефіцієнта теплопровідності, причому збільшення розміру пор приводить до істотного зростання внеску випромінювання. Геометрія пористого середовища сильно впливає на величину. Іноді вводять спеціальний множник, що враховує форму пор; для витягнутих у напрямку градієнта температур циліндрів він дорівнює 1, для сфер -0,66, для циліндрів, перпендикулярних потоку тепла, -0,8. Облік кутового розподілу випромінювання в кубічної порі з ребром в припущенні значної ступеня чорноти г призводить до наступного виразу.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru

MAXCACHE: 0.48MB/0.00067 sec