тические характеристики твёрдой фазы, ее позиции дополнительно усиливаются, а роль среды затушевывается.
На фоне монолитов порошки явно выигрывают:
- нисколько не боятся теплосмен, которые в монолитных конструкциях сопровождаются появлением опасных термических напряжений;
- могут легко заполнять пространство сложной конфигурации, с вентилями и соединительными фланцами, как на рис. 3-562.
Принципиальное отличие порошков от монолитов - слабое влияние материала частиц на теплопроводность порошка. Сравните между собой теплопроводность вольфрама и диоксида циркония (приложение 1) - 170 и 1,7 Вт/(м*К)- “день и ночь”, разница - два порядка! А в порошках- меньше двукратной (рис. 4-563).
Столь малое отличие объясняется тем, что решающее значение имеет контактное термическое сопротивление между отдельными частицами, которое “заслоняет” собой тепловое сопротивление самих частиц. Поэтому влияние газовой среды выглядит более значительным, чем в пористых материалах, и теплопроводность отчетливо зависит от молекулярной массы газа.
Роль материала ощущается при высокой температуре, но проявляется своеобразно - через излучательную способность и механические свойства. Излучение, конечно, прибавляет к теплопроводности. Насколько? А тем больше, чем крупнее частицы. Ведь каждая частица - своего рода маленький экран, и согласно (10.6) приведённая степень черноты практически обратно пропорциональна числу экранов n. Крупнее частица - меньше экранчиков – больше степень черноты – интенсивнее перенос тепла.
Здесь все понятно, но чем объяснить вклад механических свойств в теплопроводность? Очень просто – размером контактного пятна, который зависит от предела текучести. А поскольку этот размер к тому же пропорционален давлению, теплопроводность разнится по высоте засыпки. Вместе с пластической деформацией может развиваться процесс спекания, и такое “смыкание” порошка, конечно, значительно увеличивает теплопроводность, а главное, делает этот досадный эффект необратимым. Поэтому аварийные “забросы” температуры для порошковой теплоизоляции чреваты неприятными последствиями. Порошок может превратиться в монолит, теплопроводность возрастет вместе с жесткостью, а термические напряжения придутся на весьма непрочное образование и спровоцируют растрескивание.
Гранулированные материалы
Здесь мы имеем дело тоже с частицами, только крупными. Обычно это керамическая дробь диаметром 1-3 мм (диоксид циркония ZrO2, корунд Al2O3), полые микросферы диаметром 0,04 - 0,12 мм (стеклянные или зольные из отвалов ТЭС), макросферы диаметром 0,5 - 10 мм (фарфоровые или корундовые). Такой «горох» выпускали наши родные предприятия- ВНИИАШ и Бокситогорский завод.
Закономерности те же, что наблюдаются в порошках - индифферентность по отношению к материалу частиц (теплопроводность чугунной и керамической дроби отличаются не более, чем в полтора раза), увеличение теплопроводности с ростом размера частиц и при замене тяжёлых окружающих газов лёгкими.
Поскольку решающая роль контактного сопротивления сохраняется, из-за относительно большой поверхности частиц на теплопроводности сказываются такие факторы, которые не проявлялись на порошках - имеет значение шероховатость и твёрдость поверхности (твёрдые и гладкие частицы сминаются в меньшей степени, эффективная теплопроводность меньше благодаря малому “пятну” контакта).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.