Отличительные особенности теплопроводности: Урок физики в 8-м классе “Виды теплопередачи”

Содержание

Что это – теплопередача? Теплопередача в природе и технике

Поговорим о том, что такое теплопередача. Под данным термином понимают процесс переноса энергии в веществе. Он отличается сложным механизмом, описывается уравнением теплопроводности.

Разновидности теплообмена

Как подразделяется теплопередача? Теплопроводность, конвекция, излучение – три способа передачи энергии, существующие в природе.

Каждый из них имеет свои отличительные характеристики, особенности, варианты применения в технике.

Теплопроводность

Под количеством теплоты понимают сумму кинетической энергии молекул. Они при столкновении способны передавать часть своего тепла холодным частицам. Теплопроводность максимально проявляется в твердых телах, менее характерна для жидкостей, абсолютно не свойственна для газообразных веществ.

В качестве примера, подтверждающего способность твердых тел передавать тепло от одного участка к другому, рассмотрим следующий эксперимент.

Если на стальной проволоке закрепить металлические кнопки, затем поднести конец проволоки к горящей спиртовке, постепенно кнопки от нее начнут отпадать. При нагревании молекулы начинают двигаться с большей скоростью, чаще сталкиваются между собой. Именно эти частицы отдают свою энергию и тепло более холодным областям. Если в жидкостях и газах не обеспечивается достаточно быстрого оттока тепла, это приводит к резкому увеличению градиента температуры в горячей области.

Тепловое излучение

Отвечая на вопрос о том, какой вид теплопередачи сопровождается переносом энергии, необходимо отметить именно этот способ. Лучистый перенос предполагает передачу энергии путем электромагнитного излучения. Данный вариант наблюдается при температуре от 4000К, описывается уравнением теплопроводности. Коэффициент поглощения зависит от химического состава, температуры, плотности определенного газа.

Теплопередача воздуха имеет определенный предел, при увеличении потока энергии происходит рост градиента температуры, рост коэффициента поглощения. После того, как значение градиента температуры превысит адиабатический градиент, возникнет конвекция.

Что такое теплопередача? Это физический процесс передачи энергии от горячего предмета к холодному при их непосредственном контакте или через перегородку, которая разделяет материалы.

Если тела одной системы обладают разной температурой, в таком случае процесс передачи энергии происходит до тех пор, пока между ними не установится термодинамическое равновесие.

Особенности теплопередачи

Что такое теплопередача? В чем особенности данного явления? Его невозможно остановить полностью, можно только уменьшить скорость его протекания? Используется ли теплопередача в природе и технике? Именно теплообмен сопровождает и характеризует многие природные явления: эволюция планет и звезд, метеорологические процессы на поверхности нашей планеты. К примеру, совместно с обменом массой, процесс передачи тепла позволяет анализировать испарительное охлаждение, сушку, диффузию. Он осуществляется между двумя носителями тепловой энергии через твердую стенку, выступающую в роли границы раздела тел.

Теплопередача в природе и технике – это способ характеристики состояния отдельного тела, анализа свойств термодинамической системы.

Закон Фурье

Его именуют законом теплопроводности, поскольку он связывает полную мощность потерь тепла, перепад температур с площадью сечения параллелепипеда, его длиной, а также с коэффициентом теплопроводности. К примеру, для вакуума данный показатель практически равен нулю. Причина подобного явления заключается в минимальной концентрации материальных частиц в вакууме, которые могут переносить тепло. Несмотря на подобную особенность, в вакууме существует вариант передачи энергии путем излучения. Применение теплопередачи рассмотрим на основе термоса. Стенки его делают двойными для того, чтобы увеличить процесс отражения. Между ними откачивают воздух, снижая при этом потери тепла.

Конвекция

Отвечая на вопрос о том, что такое теплопередача, рассмотрим процесс переноса тепла в жидкостях либо в газах путем самопроизвольного либо вынужденного перемешивания. В случае принудительной конвекции перемещение вещества вызвано воздействием внешних сил: лопастей вентилятора, насоса. Применяется подобный вариант в тех ситуациях, когда естественная конвекция не является эффективной.

Естественный процесс наблюдается в тех случаях, когда при неравномерном нагревании происходит нагревание нижних слоев вещества. Уменьшается их плотность, они поднимаются вверх. Верхние слои, напротив, охлаждаются, тяжелеют, опускаются вниз. Далее процесс неоднократно повторяется, а при перемешивании наблюдается самоорганизация в структуру вихрей, из конвекционных ячеек формируется правильная решетка.

Благодаря естественной конвекции образуются облака, выпадают атмосферные осадки, осуществляется движение тектонических плит. Именно путем конвекции на Солнце формируются гранулы.

Правильное использование теплопередачи гарантирует минимальную потерю тепла, максимальное потребление.

Суть конвекции

Для объяснения конвекции можно использовать закон Архимеда, а также теплового расширения твердых тел и жидкостей. По мере повышения температуры происходит увеличение объема жидкости, уменьшение плотности. Под воздействием силы Архимеда вверх стремится более легкая (нагретая) жидкость, а холодные (плотные) слои попадают вниз, постепенно прогреваются.

В случае прогрева жидкости сверху теплая жидкость остается в исходном положении, поэтому не наблюдается конвекции. Именно так происходит круговорот жидкости, который сопровождается переносом энергии от прогретых участков к холодным местам. В газах конвекция происходит по аналогичному механизму.

С термодинамической точки зрения конвекцию рассматривают как вариант передачи тепла, при котором перенос внутренней энергии идет отдельными потоками веществ, нагретых неравномерно. Подобное явление встречается в природе и в быту. К примеру, отопительные радиаторы устанавливают на минимальной высоте от пола, вблизи подоконника.

Холодный воздух прогревается батареей, затем постепенно поднимается вверх, где он смешивается с холодными воздушными массами, опускаемыми от окна. Конвекция приводит к установлению в помещении равномерной температуры.

Среди распространенных примеров атмосферной конвекции приведем ветры: муссоны, бризы. Воздух, который нагревается над одними фрагментами Земли, охлаждается над другими, в результате чего происходит его циркуляция, осуществляется перенос влаги и энергии.

Особенности естественной конвекции

На нее влияет сразу несколько факторов. К примеру, воздействует на скорость естественной конвекции суточное движение Земли, морские течения, рельеф поверхности. Именно конвекция является основой выхода из кратеров вулкана и труб дыма, образования гор, парения различных птиц.

В заключение

Тепловое излучение является электромагнитным процессом со сплошным спектром, который испускается веществом, возникает благодаря внутренней энергии. Для того чтобы провести расчеты теплового излучения, в физике используют модель черного тела. Описывают тепловое излучение с помощью закона Стефана-Больцмана. Мощность излучения такого тела находится в прямо пропорциональной зависимости от площади поверхности и температуры тела, взятой в четвертой степени.

Теплопроводность возможна в любых телах, которые имеют неоднородное распределение температур. Суть явления заключается в изменении кинетической энергии молекул и атомов, определяющей температуру тела. В некоторых случаях теплопроводность считают количественной способностью определенного вещества проводить тепло.

Масштабные процессы обмена тепловой энергией не ограничиваются нагреванием поверхности земли солнечным излучением.

Серьезные конвекционные потоки в земной атмосфере характеризуются изменениями на всей планете погодных условий. При перепадах температур в атмосфере между полярными и экваториальными областями возникают конвекционные потоки: струйные течения, пассаты, холодные и теплые фронты.

Перенос тепла от земного ядра к поверхности вызывает извержения вулканов, возникновение гейзеров. Во многих регионах применяют геотермальную энергию для получения электрической энергии, обогрева жилых и промышленных помещений.

Именно теплота становится обязательным участником многих производственных технологий. Например, обработка и выплавка металлов, изготовление продуктов питания, переработка нефти, работа двигателей – все это осуществляется только при наличии тепловой энергии.

Теплоизоляция СТУ и СТУ-Ф

High temperature insulation of pipes

 

        Отдел продаж: +7 (496) 612-15-37, +7 (495) 643-32-68  e-mail: [email protected] 

 

     Высокотемпературная теплоизоляция  СТУ-Ф  для трубопроводов от -60 до +700*С.

                                     

 

       Производственная Компания “Комплексные Системы Теплоснабжения”

 – поставляет  высокотемпературную изоляцию СТУ-Ф. Данный класс изоляции позволяет решать проблемы изоляции как тепловых сетей надземной и канальной прокладки, так и паропроводов с температурой теплоносителя до + 700*С. Данный класс тепло-гидро изоляции применяется на уже  существующих тепловых сетях, требующих замены изношенной тепло-гидроизоляции, без демонтажа данных сетей.  С помощью высокотемпературной изоляции СТУ-Ф решается вопрос изоляции паропроводов с температурным режимом до +700*С.

 

 

Отличительные особенности изоляции СТУ:

 

1. Исключено применение пенопластов из-за непредсказуемости их качественного состояния при достижении температуры теплоносителя +90°С и более. Изоляция СТУ состоит из негорючих материалов и рабочая температура изделия составляет +700°С.

 

 

2. Изоляция СТУ поставляется в высокой предмонтажной готовности, укомплектованная необходимым инструментом и вспомогательными материалами, что позволяет значительно сократить сроки ведения монтажных работ.

 

3. Волокнистые изоляторы в каждом сегменте устанавливаются волокнами перпендикулярно изолируемой поверхности, что позволяет решить три проблемы:

 

  • Значительно снизить проминание теплоизоляционной конструкции, придать ей жесткость.
  • Разрушение синтетического связующего волокнистых изоляторов, связанное с тепловыми режимами и временным фактором, в изоляции СТУ не влияет на геометрические и прочностные характеристики изделия. Коэффициент теплопроводности, в связи с разрушением синтетического связующего, только улучшается.
  • В процессе исследования теплоизоляционных характеристик волокнистых изоляторов установлена следующая закономерность соотношения плотности, рабочей температуры и коэффициента теплопроводности:

    – при рабочей температуре до +100°С теплопроводность ниже у изоляторов с плотностью до 75 кг/м3,

    – при рабочей температуре +100°С и более, теплопроводность ниже у изоляторов с плотностью более 75 кг/м3.

 

 

        Поскольку сегменты изоляции СТУ при облегании трубы принимают форму равнобедренной трапеции, плотность в них дифференцированно увеличивается по мере приближения к изолируемой поверхности, за счет чего создается наиболее эффективный вариант работы волокнистых теплоизоляторов.

Если при Тср=+125°С у минплиты марки “П-75“ =0,082 Вт/мК, то у СТУ =0,0675 Вт/мК, что на 18% более эффективно.

 

 

       Изоляция СТУ поставляется с толщиной изоляционного слоя, заявленной Заказчиком. При температурах теплоносителя более 350 °С изоляция СТУ делается двухслойной.

       Если, в соответствии с техническим заданием Заказчика, теплоизоляция должна иметь другой покровный материал, поставляется базовая изоляция СТУ.

 

        При производстве СТУ изоляции используются только качественные материалы, производимые на территории России, не являющиеся дефицитной позицией, поэтому своевременное производство и отгрузка изоляции СТУ Заказчикам гарантирована.

 

 

        В изоляции СТУ-Ф, в верхней части последнего сегмента под покровным слоем закладывается планка фиксации, к которой при монтаже крепится горизонтальный нахлёст покровного слоя оцинкованными скобами с помощью механического степлера.

 

       При упаковке наносится соответствующая маркировка, например: СТУ-Ф-219-60-5, где СТУ-Ф – тип изоляции, 219 – наружный диаметр трубопровода (мм), 60 – толщина изоляционного слоя (мм), 5 -количество метров погонных в рулоне. Возможны другие варианты упаковки.

 

 

 

Модификации изоляции СТУ: 

 

изоляция СТУ
Покровный слой – стеклоткань – составляет единое целое с конструкцией. Может комплектоваться с любым гидроизоляционным материалом. 

 

 

изоляция СТУ-Ф
Покровный слой — алюминиевая фольга толщиной 50 мкм, кашированная на стеклоткань — составляет единое целое с конструкцией. Область применения: теплогидроизоляция трубопроводов.

При необходимости изоляция СТУ поставляется с усилением верхней части теплоизоляционного слоя, исключающем его деформацию при нагрузках, сопоставимых с весом взрослого человека.

 

 

Технические характеристики изоляции СТУ:

 

Т рабочая : -60 +400°С (спецзаказ – до +700°С) коэффициент теплопроводности:
при Т ср=+25°С – 0,0378 Вт/мК;
при Т ср=+125°С – 0,0675 Вт/мК плотность, p – 30 -120 кг/м3 : 
Горючесть – НГ.

 

   

Изоляция СТУ – лучшее решение для изоляции тепловых сетей надземной и канальной прокладки.

 

  

     Срок изготовления изоляции СТУ или СТУ-Ф от 3-х дней. Производим доставку собственным транспортом в регионы России и ближнего зарубежья.

    Производственная Компания “Комплексные Системы Теплоснабжения”  является поставщиком высокотемпературной изоляции СТУ-Ф в следующих регионах: Москва и Московская область, Белгород и Белгородская область, Архангельская область, Республика Карелия, Петрозаводск, Алтайский край, Воронеж, Ростов на Дону, Сахалинсая область, Южно-Сахалинск, Кемерово, Новосибирск, Барнаул, Оренбург, Иркутск, Республика Коми, Санкт-Петербург и Ленинградская область, Ненецкий автономный округ , Нарьян-Мар, Республика Татарстан, Казань, Великий Новгород, Вологда, Тверь. Рязанская область, Мордовская республика, Саранск, Волгоград, Калуга, Смоленск, Ярославль, Курск, Орел, Смоленск, Тула и Тульская область, Коломна, Астрахань, Иваново, Владимир, Смоленск, Брянск.Пермская область, Краснодарский край.

    

    Более подробную консультацию по применению высокотемпературной изоляции СТУ-Ф на Ваших тепловых сетях или паропроводах, а так же стоимость изоляции СТУ-Ф Вы можете получить у менеджеров отдела продаж по тел: (495) 643-32-68 или (496) 612-15-3

 

                                КАЧЕСТВО ПРОВЕРЕННОЕ ВРЕМЕНЕМ

                                                                                                 quality time-tested

 

 

 

 

 

Производство труб в ППУ и ППМ изоляции. Производство теплоизоляционных скорлуп ППУ.

 

 

 

 

Что ищут на нашем сайте: изоляция СТУ, изоляция СТУ-Ф, СТУ изоляция, СТУ ф изоляция, изоляция труб СТУ, производство изоляции СТУ, изоляция для труб СТУ, высокотемпературная изоляция СТУ, изоляция для паропроводов СТУ, изолирование паропровода изоляцией СТУ, производство изоляции для паропровода СТУ, трубы в СТУ изоляции, продажа изоляции СТУ, изолирование труб паропровода, трубы в изоляции СТУ.

Вольфрамсодержащие твердые сплавы

Описание

Вольфрамовые твердые сплавы – двухфазные спеченные металлокерамические материалы на основе карбида вольфрама на Co и Ni связках, получаемые методами порошковой металлургии. При этом содержание металло-связки меняется в достаточно узких пределах от 3 до 15%.
Такие твердые сплавы характеризуются высокими значениями физико-механических показателей, таких как теплопроводность, твердость, модуль упругости, ударная прочность, устойчивость к вибрации и т.д.
Твердые сплавы существенно более прочны и менее хрупки, нежели традиционные конструкционные керамики или керметы, что обуславливает возможность их работы с значительно большими нагрузками, а также обеспечивает их лучшую технологичность и эксплуатационную устойчивость. Уступают твердые сплавы конструкционным керамикам, в частности, карбидокремниевым керамикам, по износостойкости, что обусловлено меньшей твердостью; а также по химической стойкости. 


Твердые сплавы, выпускаемые ООО«Вириал», ВК8 и СВН8, соответствуют требованиям технических условий ТУ 1965-018–2304285-2009 и ТУ 1967-019–2304285-2009.


Различие этих твердых сплавов между собой проявляется, прежде всего, в коррозионной стойкости, сплавы с никелем более корозионностойкие.


Области применения

Изделия из вольфрамовых твердых сплавов находят применение в качестве пар трения подшипников скольжения и торцовых уплотнений, деталей запорной арматуры, штампов, пресс-форм и др.

Отличительные особенности трибологических вольфрамовых твёрдых сплавов компании «ВИРИАЛ»:


1. Высокая прочность и износостойкость, обеспечиваемая строгим соблюдением углеродного баланса сплавов, а также применением вакуум-компрессионного спекания, которое практически устраняет остаточную пористость в материале. Высокая прочность сплавов значительно снижает вероятность растрескивания изделий в процессе эксплуатации.
2. Низкий и стабильный коэффициент трения, обеспечиваемый микронным размером зерна карбида вольфрама, снижает энергозатраты оборудования.
3. Высокая коррозионная стойкость сплавов, способных работать в агрессивных жидкостях, например в пластовых жидкостях при добыче нефти и газа при температурах близких к кипению.

характеристики, отличительные особенности и виды

Медь является хорошим материалом с точки зрения теплофизических характеристик. Так, например, теплопроводность меди в пределах температуры от 0°С до 100°С лежит в пределах 390 Вт/(м*К). Это самый высокий показатель среди сравнительно дешёвых и доступных материалов. Более высокий показатель теплопроводности у серебра, но это дорогой материал. Именно поэтому все теплообменники холодильного контура делаются из медных труб, чтобы процессы теплообмена между различными средами проходили с минимальными потерями. Другим, безусловно, положительным качеством меди является ее хорошая устойчивость перед коррозией. Медь при контакте с атмосферным воздухом со временем достаточно быстро покрывается защитной пленкой из окиси. Именно она позволяет защищать наружную поверхность труб от коррозии при контакте с внешней средой.

Медные трубы максимально пригодны для холодильного контура и их применения не только в качестве теплообменников, но и в качестве соединительных частей между этими элементами. 

Все выпускаемые на сегодняшний день медные трубы можно классифицировать по различным типам:

  • поставка в бухтах или в отрезках; 
  • отожженные или не отожженные;
  • малого или большого диаметра;
  • тонкостенные или толстостенные;
  • бесшовные или шовные.

Поставка в бухтах или в отрезках

Медные трубы во многих случаях применяются для прокладки фреоновых трасс при монтаже полупромышленных и промышленных видов кондиционирования. В таких случаях трубопроводы представляют из себя прямые участки и поэтому чаще используются прямые, нарезанные трубы в виде отрезков. Соединяются такие медные трубопроводы с помощью пайки. В качестве соединительных элементов применяются  различные фитинги, сделанные из не отожжённой меди. Отрезки медных трубопроводов продаются по 5 метров. Поскольку на складах они хранятся в легкодоступном варианте, то концы труб плотно герметизируются во избежание попадания внутрь трубы различных загрязнений, влаги, пыли и посторонних предметов. Кроме того, при проведении монтажных работ не рекомендуется оставлять отрезки труб с открытыми концами, по тем же причинам.

Труба  в бухтах продается скрученная и упакованная в полиэтиленовую пленку или в картонную коробку. Размер бухты обычно бывает кратный числу 15 – 15 метров, 30 метров, 45 и 60 метров. Концы труб также плотно закрыты от попадания различных загрязнений. Медная труба в бухтах чаще используется, если фреоновую трассу или соединение между элементами холодильного контура надо прокладывать с несколькими поворотами, изгибами или в местах соединений отдельных кусков труб, если невозможно производить соединения с помощью пайки. Такая труба обычно имеет небольшой диаметр и широко применяется, если необходимо установить бытовой кондиционер.

Отожженные или не отожженные

Отожженные медные трубы почти всегда продаются в бухтах. Такая труба легко гнется и поддается механической обработке: развальцовка, обрезка, разбортовка. Отжигается труба промышленным способом при температуре 700°С, после чего она становится мягкой. Отжечь не отожженную трубу можно самому с помощью горелки, которой паяются межтрубные стыки. Можно смело говорить, что в бухтах медная труба отожженная, а в кусках трубки – не отожженная.

Отожженная труба имеет лучшие характеристики по разрывным удлинениям (до 60%) и немного хуже – на прочность(до 210000 кПа). Для не отожженной трубы эти показатели составляют до 15%, и до 300000 кПа соответственно. 

Другие виды труб

Здесь следует отметить, что одно время на рынке появилась тонкостенная медная труба (производство – Китай) с толщиной стенки 0,25 мм. Такую трубу не следует применять в холодильной технике, если устанавливается кондиционер. Также есть шовная медная труба. Хоть производитель и гарантирует ее герметичность, но при механических работах с ней шов теряет свою герметичность и происходит утечка холодильного агента. Такие трубки тоже не применимы в холодильной технике в кондиционировании.

Монтаж всех видов кондиционера производится с помощью подобных медных трубопроводов, которые соединяют внешний блок с внутренними блоками. После расположения на месте внешнего и внутреннего блока производится прорисовка и замер трассы как будут проходить подводящие и отводящие трубопроводы кондиционера.

К полученному размеру прибавляется от 0,5 до 1 метра трубы, и отрезается. Труба чаще используется отожженная, так как необходимо производить ее прокладку с изгибами. Отрезать и гнуть трубу следует специальными инструментами: труборез и трубогиб. Нельзя отрезать трубу неподходящими подручными средствами. Концы отрезанной трубы должны быть ровные, без задиров и шероховатостей. В случае, если они появились, их необходимо убрать. На сгибе труба не должна быть сплюснута, диаметр должен сохраняться по всей длине. Следует отметить, что диаметры жидкостного и газового трубопровода должны быть разными. Диаметры этих трубопроводов указаны в технической документации для кондиционера.

Отрезанные трубопроводы помещаются в теплоизоляцию. На концы трубопроводов надеваются накидные гайки, предварительно снятые с внутреннего и внешнего блока. Труба развальцовывается, и гайки завинчиваются на соответствующие штуцеры у наружного и внутреннего блока. Никакие прокладки при таком соединении не используются.

Для заполнения системы холодильным агентом систему следует отвакуумировать, и только после этого заполнять холодильным агентом. В случае, если длина трубопроводов превышает рекомендуемые значения для данного кондиционера, производится дозаправка системы.

Теплопроводность кирпича, коэффициенты для разных видов материала

Оглавление:

  1. Виды кирпичей
  2. Назначение и отличительные признаки материала
  3. Что такое теплопроводность

Новые материалы не могут не вызывать восхищение своими характеристиками и возможностями. Преимущества технологий строительства с их помощью неоспоримы. Искусственные и комбинированные строительные материалы превосходят традиционные сразу по нескольким важнейшим параметрам, зачастую – в несколько раз. Однако, традиционные материалы нельзя сбрасывать со счетов: кирпич, к примеру, был и остается востребованным.

Большинство зданий построено из кирпича: в этом не сложно убедиться. То есть, о способности этого материала успешно противостоять атмосферным явлениям, знают все.

Механическая прочность и долговечность этого материала также известна, как и экологическая безопасность. Кроме того, кирпич обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, морозостойкостью. Все эти качества делают его одним из лучших строительных материалов.

Виды кирпичей

Раньше этот материал выпускался двух видов: белый (силикатный) и красный (керамический) полнотелый. Иногда встречался керамический пустотелый. Современные керамические кирпичи бывают разных цветов и оттенков: желтые, кремовые, розовые, бордовые. Фактура их также может быть различной. Однако, по способу изготовления и составу они по-прежнему подразделяются на керамический и силикатный.

Общего у них, кроме геометрических параметров, нет ничего. Керамический состоит из обожженной глины (с различными добавками), а силикатный изготавливается из извести, кварцевого песка и воды. Эксплуатационные характеристики обоих видов регламентируются разными нормативными документами, что обязательно учитывается в строительной отрасли.

Большей популярностью пользуется керамический кирпич. Его разновидности: полнотелый, пустотелый, облицовочный с различной фактурой поверхности. Свойства этого строительного материала и его эстетические качества, разнообразие цветов и форм делают его уникальным и пригодным для возведения любых строений.

Назначение кирпичей различных видов и их отличительные признаки

Кирпич по назначению подразделяют на специальный, строительный и облицовочный. Для кладки стен применяется строительный, для облагораживания фасадов – облицовочный, а в особых случаях – специальный (например, для кладки печи, камина или печной трубы).

Полнотелый кирпич содержит не более 13% пустот: его используют для возведения стен (внешних и внутренних), столбов, колонн и так далее. Конструкции, построенные из такого материала, способны нести дополнительную нагрузку благодаря высокой прочности на сжатие, на изгиб, хорошей морозостойкости керамического полнотелого кирпича. Теплоизолирующие свойства зависят от пористости, от нее же зависит и водопоглощение, способность материала к сцеплению с кладочным раствором. Данный материал обладает не слишком хорошим сопротивлением к теплопередаче, в связи с чем стены жилых строений необходимо сооружать достаточной толщины или утеплять дополнительно.

У пустотелого кирпича объем пустот может доходить до 45% от общего объема изделия, поэтому его вес меньше, чем у полнотелого. Он пригоден для строительства легких перегородок и наружных стен, им заполняют каркасы многоэтажных зданий. Пустоты в нем могут быть как сквозными, так и закрытыми с какой-либо стороны. Форма пустот бывает круглой, квадратной, овальной, прямоугольной. Располагаются они вертикально и горизонтально (последний вариант менее удачен, так как такая форма – менее прочна).

У пустотелого кирпича объем пустот может доходить до 45% от общего объема изделия.

Пустоты позволяют экономить довольно много материала, из которого изготавливают кирпич. Кроме того, это значительно повышает его теплоизолирующие свойства. При этом важно, чтобы консистенция раствора была такой густоты, чтобы воздушные полости им не заполнялись.

Облицовочный кирпич применяют, соответственно, для облицовки зданий. Обычно, его размеры такие же, что и у стандартного, но в продаже есть и изделия с меньшей шириной. Чаще всего он изготавливается пустотелым, что определяет его высокие теплотехнические характеристики.

Среди специальных кирпичей чаще всего распространены огнеупорный (печной) и теплоизолирующий. И тот, и другой применяются для возведения каминов и печей (в том числе и мартеновских). Они изготавливаются из специальной, шамотной глины, но имеют разное назначение. Огнеупорный призван выдерживать температуры, превышающие 1600 °С, а теплоизолирующий – для предотвращения нагревания внешних стенок печей и потери тепла. Если возводить стены из этого материала, то они будут хорошо сохранять тепло. Но слабая прочность материала позволяет лишь заполнять им простенки.

Клинкерным кирпичом облицовывают цоколи зданий. Он обладает высокой морозостойкостью и механической прочностью благодаря применению тугоплавких глин при их изготовлении. Обжигание сырца производится при более высоких температурах, чем обычно.

Что такое теплопроводность

Этот термин обозначает способность материала передавать тепловую энергию. Эту способность, в данном случае, выражает коэффициент теплопроводности кирпича. У клинкерного этот показатель составляет порядка 0,8… 0,9 Вт/м К.

Силикатный обладает меньшей теплопроводностью и в зависимости от количества пустот, в нем содержащихся, подразделяется на: щелевой (0,4 Вт/м К), с техническими пустотами (0, 66 Вт/м К), полнотелый (0,8 Вт/м К).

Керамический является еще более легким, вследствие чего данный показатель у него еще более низкий. Для полнотелого кирпича он находится в пределах 0,5… 0,8 Вт/м К, для щелевого – 0,34… 0,43 Вт/м К и для поризованного – 0,22 Вт/м К. Кирпич пустотелый характеризуется коэффициентом теплопроводности, равным 0,57 Вт/м К. Данный показатель не постоянен и меняется в зависимости от пористости материала, количества и расположения пустот.

Утверждение, что кирпич обладает высокой теплопроводностью, не совсем корректно: некоторые виды этого материала проводят тепло даже хуже, чем газобетонные блоки. Сочетание прочностных качеств полнотелых кирпичей и теплоизолирующих свойств пустотелых (а еще лучше – поризованной керамики) позволяет возводить надежные и энергоэкономичные здания.

Влияние фракционного состава древесного заполнителя на физико-механические показатели арболита Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

С точки зрения управления учебным процессом интерес представляют следующие наборы правил:

1) А65 – правила для формирования заданий для самостоятельной работы;

2) A8 – набор правил, в соответствии с которыми происходит разработка контрольно-измерительных материалов KIM;

3) O1 – правила оценивания личностных характеристик учащегося;

4) O2, О6 – правила оценивания знаний, умений и навыков учащегося;

5) O3 – правила формирования индивидуальной траектории обучения;

6) O7 – правила, в соответствии с которыми происходит корректировка индивидуальной траектории обучения.

Выводы.

В ходе исследования была разработана диаграмма процесса обучения, в основу которой легла идея о необходимости управления учебным процессом в рамках дистанционного или электронного обучения. На основе диаграммы была разработана функциональная схема процесса обучения, которая позволила выделить входные и выходные данные каждого блока в процессе обучения, а также установить взаимосвязи между этими данными. Особенность предлагаемой модели заключается в попытке выявить про-

цессы, которыми можно управлять: формирование заданий для самостоятельной работы, разработка контрольно-измерительных материалов, оценивание личностных характеристик учащегося, оценивание знаний, умений и навыков учащегося, формирование индивидуальной траектории обучения, корректировка индивидуальной траектории обучения. Вторая особенность разработанной модели – определение элементов, вносящих неопределенность в принятие решений в ходе процесса обучения: нечеткость оценивания знаний, нечеткость определения уровня сложности заданий, нечеткость оценивания личностных характеристик учащегося, нечеткость при формировании индивидуальной траектории обучения.

Литература

1. Новиков, Д. А. Введение в теорию управления образовательными системами / Д. А. Новиков. – М., 2009.

2. Павлова, Л. Н. Функции педагогического управления ученическим коллективом: иерархия, управленческая компетентность, условия реализации / Л. Н. Павлова // Современные научные исследования и инновации. – 2013. – №10. – URL: http://web.snauka.ru/issues/2013/10/27928 (дата обращения: 25.06.2015).

3. Рыжкова, М. Н. Подход к моделированию процесса обучения в средней школе / М. Н. Рыжкова // Открытое и дистанционное образование. – 2014. – №4. – С. 62-68.

УДК 691.3

В. П. Сеничев, Л. М. Воропай, Ю. Р. Осипов

Вологодский государственный университет,

С. А. Шлыков

Вологодский институт права и экономики ФСИН России

ВЛИЯНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ДРЕВЕСНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АРБОЛИТА

В статье приведены результаты исследования древесно-цементного композита арболит. Установлено влияние размера частиц древесного заполнителя на массу, плотность, коэффициент теплопроводности, тепловое сопротивление и механическую прочность арболита. Определен характер и отличительные особенности разрушения данного композита. Установлены технологические параметры для получения оптимальных физико-механических показателей арболита. Предложена практическая замена части дорогостоящего заполнителя на более дешевый и легкодоступный материал.

Древесно-цементный композиционный материал, арболит, физико-механические характеристики, коэффициент теплопроводности, характер разрушения арболита.

The article presents the results of a study of wood-cement composite, arbolite. The effect of particle size of wood filler on the mass, density, thermal conductivity, thermal resistance and mechanical strength of the cement wood is determined. The nature and distinctive features of the fracture of the composite is defined. Technological parameters for obtaining optimal physical and mechanical properties of the cement wood are established. Practical replacement of the part of expensive filler to cheaper and more available material is proposed.

Wood-cement composite material, cement wood, physical and mechanical characteristics, thermal conductivity, fracture of the cement wood.

Введение. снижение материалоемкости и использование вто-

В настоящее время значительным резервом по- ричных ресурсов при производстве строительных вышения эффективности строительства является материалов и конструкций. Условиями развития

данного направления является широкое применение ресурсо- и энергосберегающих технологий.

Разработка композитов с улучшенными конструкционно-изоляционными свойствами и их широкое применение в строительстве в условиях экономии теплоэнергетических ресурсов имеет большое значение. Данным требованиям во многом отвечают целлюлозосодержащие композиты на основе цемента, из которых наиболее известным и эффективно применяемым является арболит.

Для производства арболита применяют различные органические заполнители. Все эти вещества, как целлюлозосодержащий растительный продукт, характеризуются рядом общих специфических свойств, оказывающих существенное влияние на процессы структурообразования, структурно-механические и теплотехнические свойства материала.

В настоящее время многие вопросы, связанные с производством арболита (например, проблема адгезии в системе древесина – цементный камень), остаются пока не вполне решенными. Наличие крайне противоречивых свойств у органического заполнителя и минерального связующего затрудняет получение композита высокой прочности и со стабильными физико-механическими свойствами.

Однако, несмотря на природную противоречивость компонентов арболита, структурообразование данного материала подчиняется общим закономерностям. Рассматривая эти закономерности, можно сказать, что существенными отличительными признаками применяемых материалов являются удельная поверхность частиц древесного заполнителя и степень уплотнения смеси [3].

В технологическом аспекте производство арболита имеет ряд специфических особенностей, главным образом связанных с получением древесного заполнителя. Размер, форма и однородность древесных частиц в общем объеме щепы, идущей на приготовление смеси, существенно влияют на структурообра-зование и качество конечного продукта. Для получения материала с высокими физико-механическими характеристиками, такого, как арболит конструкционного класса, рекомендуется применение технологической щепы с размерами частиц не более 4050 мм в длину, 10 мм в ширину и 5 мм в толщину. Применение в производстве конструкционного арболита мягких отходов лесопильных производств (стружки, опилок и др.) не допускается требованиями стандарта [1].

Получение арболита с установленными стандартом требованиями, но с использованием в качестве заполнителя опилок, стружки и других отходов лесопиления позволит значительно сократить производственные затраты, частично решит проблему утилизации безвозвратных отходов лесопильных производств, повысит конкурентоспособные свойства продукта.

В связи с этим была поставлена цель исследовать влияние фракционного состава древесного заполнителя на физико-механические характеристики арболита. В процессе проведения эксперимента решались следующие задачи:

– установить влияние фракционного состава древесного заполнителя (Уопилок, Ущепы) на плотность р (объемную массу) арболитового блока;

– определить зависимость коэффициента теплопроводности X и теплового сопротивления арболита от размера фракции древесного заполнителя;

– определить влияние фракционного состава древесного заполнителя на прочность арболита при сжатии СТсж;

– установить фракционный состав при оптимальных физико-механических показателях арболита и дать практические рекомендации.

Основная часть.

Подготовка экспериментальных образцов проводилась на участке предприятия «ПК Техстанки» г. Вологда, в сферу деятельности которого входит производство изделий из арболита. Предприятие производит мелкоштучные блоки размером 500 х х300х200 мм. Кратко производственную технологию можно представить в виде следующих операций.

В качестве сырья предприятие использует отходы соседних лесопильных производств. Породный состав – преимущественно ель и сосна. Сырье предварительно сортируется и измельчается в дисковой ножевой рубильной машине. Для получения однородной, регламентированной требованиями стандарта фракции щепа проходит одноуровневый отсев через сито с размерами ячейки 30 мм. Крупные частицы возвращаются на повторное измельчение в рубильную машину при помощи возвратного устройства. Далее из накопительного бункера щепа поступает в смеситель, куда определенным способом подаются составляющие смеси: портландцемент, сернокислый алюминий и вода.

Готовая арболитовая смесь укладывается в пятиместную форму-матрицу. Операции уплотнения и формообразования осуществляются методом вибропрессования. Далее заполненная форма транспортируется на склад первичной выдержки, где при постоянной температуре находится не менее 12 часов, после чего происходит распалубка изделия и укладка его для последующей выдержки.

Для изготовления экспериментальных образцов использовалась технологическая щепа, получаемая на производстве, и опилки, привезенные с соседних лесопильных рам и добавляемые в растворную смесь с разным соотношением к щепе. Условия эксперимента приведены в табл. 1.

Таблица 1

Составляющие экспериментального замеса

Номер замеса Технологическая щепа, м3 Опилки, м3 Цемент, кг А12 (804)3, кг Вода, л

1 1,3 0 360 12.5 200

2 1,15 0,15 360 12.5 200

3 1,1 0,2 360 12.5 200

4 1,05 0,25 360 12.5 200

5 1,0 0,3 360 12.5 200

6 0,9 0,4 400 12.5 200

Образцы находились в закрытых формах не менее 12 ч. при постоянной температуре 18-20 °С и средней влажности воздуха 65 %. После распалубки образцы взвешивались и складировались на выдержку в закрытом помещении при указанных средних температуре и влажности на срок 28 сут. В процессе затвердевания образцы взвешивались в возрасте 3, 7, 14 и 28 сут. Результаты эксперимента представлены в табл. 2.

Таблица 2

Зависимость массы арболита в процессе выдержки от фракционного состава древесного заполнителя

№ образца Фракционный состав заполнителя, м3 Масса арболита после выдержки, кг

щепа, м3 опилки, м3 1 сутки 3 сутки 7 сутки 14 сутки 28 сутки

1 1,3 0 22 20,5 19 18 16,5

2 1,15 0,15 24 22 20 20 19

3 1,1 0,2 31 27 25 23 22

4 1,05 0,25 24 23 22 22 22

5 1,0 0,3 24 22,5 21 21 21

6 0,9 0,4 26 25 24 24 24

Из полученных данных определялась зависимость плотности (объемной массы) арболита от фракционного состава заполнителя. Результаты представлены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость плотности от фракционного состава арболита

Далее из готовых образцов при помощи цепной пилы вырезались кубы с размерами граней 150* *150*150 мм и пластины с размерами 150*150* *25 мм по три с каждого образца.

При помощи измерителя теплопроводности ИТС-1 методом стационарного теплового потока в соответствии с ГОСТ 7076-99 [2] определялись значения коэффициента теплопроводности и теплового сопротивления. Результаты эксперимента представлены на рис. 2.

На заключительном этапе эксперимента определялась механическая прочность арболита при сжатии. Испытания проводились на образцах-кубах с применением гидравлического пресса П-50 ГОСТ 8905-73 с ценой деления 1 кН.

Рис. 2. Зависимость коэффициента теплопроводности от фракционного состава арболита

В процессе эксперимента были установлены специфические свойства арболита, выделяющие его из ряда материалов, проходящих подобные испытания. Главным образом данная особенность выражалась в характере разрушения. Если при испытаниях на прочность при сжатии кирпича, бетона, цементно-песчаной смеси и подобных структур разрушение наступает как у хрупких материалов, т. е. без заметной предварительной деформации и в короткие сроки, то процесс разрушения арболита протекает иначе. Перед своим полным разрушением испытуемый образец имеет свойство существенно изменять свои размеры и форму без разрыва структуры, а при снятии нагрузки частично восстанавливает их. Можно сказать, что арболит обладает достаточно высокими упруго-пластическими свойствами, что заметно выделяет его в ряде традиционных строительных материалов.

Проведя ряд наблюдений, за начало разрушения был принят момент, когда на испытуемом образце появлялся разрыв структуры, наблюдалось отслоение частиц материала от стенок, а стрелка шкалы прибора заметно не перемещалась. Результаты эксперимента представлены на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость прочности арболита при сжатии от фракционного состава

Выводы.

Увеличение в древесном заполнителе доли мелкой фракции повышает массу арболита. Даже в том случае, когда первоначальная масса образца с меньшим содержанием опилочной фракции превышает массу арболита с большим процентом опилок в заполнителе (возможно, из-за большего содержания свободной воды), в течение периода выдержки происходит обратное изменение и образец с большим

процентом опилочной фракции приобретает большую массу (табл. 2).

Введение в состав арболита опилок изменяет его плотность (объемную массу). С увеличением содержания опилок данный параметр в зависимости от соотношения фракций может возрастать с 550 до 800 кг/м3, т. е. на 45,4% от первоначальной плотности (рис. 1).

Фракционный состав арболита определенным образом влияет на коэффициент теплопроводности и тепловое сопротивление данного композита. При увеличении содержания опилочной фракции в заполнителе коэффициент теплопроводности арболита заметно возрастает, а тепловое сопротивление, соответственно, снижается. Следует отметить, что при минимальном показателе коэффициента теплопроводности, составляющем 0,08 Вт/м-К, и максимальном тепловом сопротивлении 0,42 м2-К/Вт арболит превосходит данной характеристикой многие строительные материалы, в том числе и дерево, являясь эффективным теплоизолятором. При своем максимальном значении X – 0,18 Вт/м-К, и, соответственно, минимальном Я – 0,16 м2-К/Вт, арболит соответствует требованиям существующего стандарта.

Содержание в древесном заполнителе арболита опилочной фракции существенно отражается на его механической прочности при сжатии. При определенных соотношениях фракций прочность при сжатии возрастает с 1,07 до 1,37 МПа, т. е. на 28,03 %, а максимальная разница в экспериментальных данных составляет 6 МПа или 58,82 % (рис. 3).

Важно отметить тот факт, что арболит как строительный материал представляет наибольшую ценность, сочетая в себе наиболее высокие физико-механические показатели. Отдельно рассмотренные экспериментальные данные не дают полной картины свойств и не могут служить объективной характеристикой данного композита. Оптимальные физико-механические показатели должны сочетать в себе высокую прочность при относительно небольшой

плотности и минимальном коэффициенте теплопроводности.

Анализируя результаты эксперимента, можно выделить из опытных образцов арболит, фракционный состав которого представляет собой следующее соотношение: 1,05 м3 технологической щепы и 0,25 м3 опилок (образец 4 – табл. 1). Именно с этой пропорцией связано резкое увеличение показателя прочности при сжатии (на 28 %), соответствующее относительно низкому коэффициенту теплопроводности (0,14 Вт/мК) и плотности 733 кг/м3. При максимальных прочностных показателях, принадлежащих образцу 6 (1,62 МПа), происходит заметное увеличение плотности (800 кг/м3) и коэффициента теплопроводности (0,18 Вт/мК).

Результаты исследования позволяют сказать, что в процессе производства арболита частичная замена технологической щепы на опилки или мелкую стружку позволяют получить материал конструкционного класса. При этом часть достаточно дорогой технологической щепы заменяется более дешевым и легко доступным заполнителем. Данная технология рекомендуется к применению в производственном процессе.

Литература

1. ГОСТ 19222 – 84. Арболит и изделия из него. Общие технические требования – Взамен ГОСТ 19222 – 73; введ. 01.01.1985. – URL: http://www.infosait.ru/norma_doc/ 3/3452/index.htm

2. ГОСТ 7076-99. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. – Взамен ГОСТ 7076-87 введ. с 1.04. 2000 г. постановлением Госстроя России от 24 декабря 1999 г. № 89. – URL: http://www.docload.rU/Basesdoc/6/6838/index. htm

3. Дворкин, Л. И. Строительные материалы из отходов промышленности: Учеб.-справочное пособие / Л. И. Дворкин. О. Л. Дворкин. – Ростов н/Д., 2007.

УДК 681.3.06

А. Н. Швецов, С. В. Дианов

Вологодский государственный университет

КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Работа поддержана грантом РФФИ №15-01-04713 а

На сегодняшний день не существует объективных критериев оценки эффективности функционирования систем организационного управления (СОУ). Авторами статьи предлагается для оценки деятельности определенного класса подобных систем использовать теорию систем массового обслуживания. Практическая реализация подхода рассмотрена на примере отдела по рассмотрению обращений граждан в органах государственного управления. Показано, что разработанная система критериев оценки эффективности СОУ может быть использована, в том числе применительно к автоматизированным информационным системам.

Системы организационного управления, мультиагентные системы, критерии эффективности функционирования, системы массового обслуживания.

Крупнопористые бетоны – разновидности и отличительные особенности

Крупнопористые бетоны нашли широкое применение в области строительства, так как имеют многочисленные характеристики, делающие его незаменимым составом.

[su_service title=»Используемые материалы» icon=»icon: gears» icon_color=»#288f60″]Для изготовления состава применяется ряд стандартных компонентов, к которым относится гравий или щебень в качестве заполнителя, что зависит от параметров, которые требуется получить в процессе строительства. При этом, данный материал может быть тяжелым или же пористым с относительно небольшим весом. В качестве вяжущего вещества применяется цемент, содержание которого регулируется согласно области применения. Основной отличительной характеристикой крупнопористых бетонов считается гранулированный тип заполнителя. Дополнительно, все зерна должны обладать примерно одинаковыми размерами.[/su_service]

Разновидности крупнопористых бетонов

Самой тяжелой разновидностью крупнопористого бетона считается тот вид состава, который содержит плотный песок. Как правило. Его зерна относительно малы и образуют однородную структуру с малым количеством воздушных пузырей. Отличительной особенностью является тот факт, что применяется особая технология смешивания бетона. Нет необходимости использовать такое количество вяжущего состава, которое слепит все зерна. Достаточно соединения их только в ключевых точках. Именно по этой причине итоговый вес кубометра не превышает 1800 килограмм, даже если применяются тяжелые пески.

Такие смеси могут обладать и более легкими показателями, например, объемный вес составов, полученных на известняке и пемзе, составляет всего 600-700 килограмм на кубометр.

[su_box title=»Преимущества и отличительные особенности.» box_color=»#184c70″]Прежде всего, сюда относится низкий показатель теплопроводности изделий из данного материала. Воздушные пузыри в структуре не позволяют распространяться и другим эффектам: звуковым волнам и вибрациям.

Процесс изготовления крупнозернистых смесей не отличается своей сложностью. В большинстве случаев, он происходит по стандартной схеме, когда все компоненты соединяются единовременно, но не в полном объеме. Но более профессиональным подходом, который часто используется на предприятиях, является смешивание цементного сусла. Заполнитель засыпается только после того, как вяжущее вещество и вода составляют однородную массу. Доля воды составляет от 50 до 100 литров на один кубометр бетона, что обеспечивает высокий показатель пористости, а также химическую реакцию со всеми составляющими.

Другой отличительной особенностью крупнопористого бетона является необходимость укладки специальными способами. Когда состав залит в опалубку, то утрамбовывание не должно производиться. Его выполнение повлечет за собой увеличение плотности за счет исключения воздушных пор. Морозостойкость подобного состава находится на удовлетворительном уровне, но может быть увеличена введением добавок определенного типа.[/su_box]

Теплопроводность – обзор

1 Введение

Металлы обычно характеризуются высокой теплопроводностью κ. Тепло переносится электронами проводимости, и учет теплопроводности очень похож на учет электропроводности σ. Закон Видемана-Франца

связывает два явления через число Лоренца L . Но именно изолятор — алмаз — имеет самую высокую из известных материалов по теплопроводности при комнатной температуре.В этом случае тепло переносится фононами.

На рис. 16.1 показан пример температурной зависимости теплопроводности в чистом металлическом элементе (Al), концентрированном сплаве (стали), чистом изоляторе (MgO) и сильно неупорядоченном изоляторе (стекле). Чистые металлы и изоляторы имеют максимум теплопроводности намного ниже комнатной температуры. С ростом беспорядка решетки разного рода этот максимум уменьшается по высоте и смещается в сторону несколько более высоких температур. В очень нечистых или неупорядоченных материалах максимум отсутствует.

Рис. 16.1. Теплопроводность κ( T ) чистого алюминия, чистого MgO, стекла и нержавеющей стали. Данные Touloukian et al. (1970).

Для наших теоретических моделей, в частности для тех, которые относятся к решеточной части проводимости, будет характерно то, что они дают только качественные описания. Таким образом, они дают схему для полуэмпирического анализа и установления тенденций, но мы не можем надеяться на точные численные предсказания.

В этой книге основное внимание уделяется тому, что влияет на теплопроводность реальных материалов.Более подробные теоретические трактовки можно найти в обзорах Klemens (1958, 1969, 1993) и Beck et al. (1974). Parrot and

Stuckes (1975) и Berman (1976) дают общие обзоры теплопроводности, частично в том же духе, что и здесь, а Slack (1979) рассмотрел теплопроводность изоляторов при высоких температурах. Ziman (1960) дает подробный отчет с многочисленными ссылками на работы до 1958 года.

Теплопроводность | Фторохимикаты | Дайкин Глобал

Полимерные смолы являются универсальными материалами благодаря таким свойствам, как технологичность и относительная прочность.Однако их относительно низкая теплопроводность может представлять собой инженерную проблему при применении вблизи источника тепла или при замене металла.

Требуемые электрические свойства смол варьируются в зависимости от применения. Daikin предлагает как электроизоляционные, так и электропроводящие решения.

  • – Производительность и охлаждение полупроводников / надежной электроники

Стремление упаковать все большее количество вычислительной мощности во все меньшие полупроводниковые корпуса приводит к возрастающей инженерной задаче по отводу рассеиваемого тепла от электронных компонентов.

С развитием 5G и высокочастотных сигналов необходимо улучшить теплопроводность материалов подложки при сохранении низких диэлектрических свойств для целостности сигнала.

  • – Электрификация автомобилей

Компоненты электронной трансмиссии, такие как двигатели, инверторы и аккумуляторные батареи, выделяют меньше тепла, чем двигатели внутреннего сгорания; однако их производительность и безопасность также более чувствительны к повышению температуры.

При проектировании этих компонентов необходимо учитывать тепловые свойства каждого слоя, чтобы обеспечить достаточный поток тепла от источника к стоку.

Пластмассы являются хорошей альтернативой металлам из-за более низкой стоимости инструментов и универсальности дизайна. В некоторых применениях, заменяющих металл стандартными пластиками, ухудшается теплопроводность. Требуются пластмассы с высокой теплопроводностью.

Теплопроводность | Определение и пример

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры, а для паров она также зависит от давления.В целом:

Большинство материалов практически однородны. Поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (k y , k z ), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, k x = k г = к г = к. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное).Поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Из предыдущего уравнения следует, что поток тепла проводимости увеличивается с увеличением теплопроводности и увеличивается с увеличением разности температур. В общем, теплопроводность твердого тела больше, чем у жидкости, которая больше, чем у газа. Эта тенденция во многом обусловлена ​​различиями в межмолекулярных расстояниях для двух состояний вещества. В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью среди всех сыпучих материалов.

Теплопроводность жидкостей (жидкостей и газов)

В физике жидкость — это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости являются подмножеством фаз материи и включают жидкости , газы , плазму и, в некоторой степени, твердые пластмассы. Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше, а движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого, перенос тепловой энергии менее эффективен.Теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией. В газах теплопроводность обусловлена ​​диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.

Теплопроводность газов

Влияние температуры, давления и химических соединений на теплопроводность газа можно объяснить с точки зрения кинетической теории газов .Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами при отсутствии конвекции. Таким образом, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов, которые предотвращают крупномасштабную конвекцию . Чередование газового кармана и твердого материала вызывает передачу тепла через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней молекулярной скорости и особенно длине свободного пробега молекулы.Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, причем более крупные молекулы с большей вероятностью столкнутся, чем мелкие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, пройденное энергоносителем (молекулой) до столкновения. Легкие газы, такие как водород и гелий, обычно имеют высокую теплопроводность , а плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, имеют низкую теплопроводность.

Как правило, теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.

Теплопроводность жидкостей

Как уже писалось, в жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы объяснения теплопроводности жидкостей изучены недостаточно. Жидкости, как правило, обладают лучшей теплопроводностью, чем газы, а способность течь делает жидкость подходящей для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отводить, пропуская жидкость через теплообменник.Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.

Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.

Жидкий натрий используется в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов , поскольку он имеет высокую теплопроводность и низкое сечение поглощения нейтронов, необходимые для достижения высокого потока нейтронов в реакторе. Высокие свойства теплопроводности эффективно создают резервуар теплоемкости, который обеспечивает тепловую инерцию против перегрева.

Специальный справочник: Теплофизические свойства материалов для ядерной энергетики: Учебное пособие и сбор данных. IAEA-THPH, МАГАТЭ, Вена, 2008 г. ISBN 978–92–0–106508–7.

»

Вода и пар являются общими теплоносителями, используемыми для теплообмена в первом контуре (от поверхности твэлов к потоку теплоносителя) и во втором контуре. Он используется из-за его доступности и высокой теплоемкости, как для охлаждения, так и для обогрева.Особенно эффективен перенос тепла посредством испарения и конденсации воды из-за ее очень большой скрытой теплоты парообразования .

Недостатком является то, что реакторы с водяным замедлителем должны использовать первичный контур высокого давления для поддержания воды в жидком состоянии и достижения достаточного термодинамического КПД. Вода и пар также реагируют с металлами, обычно используемыми в таких отраслях, как сталь и медь, которые быстрее окисляются необработанной водой и паром.Практически на всех тепловых электростанциях (угольных, газовых, атомных) вода используется в качестве рабочего тела (используется в замкнутом контуре между котлом, паровой турбиной и конденсатором) и теплоносителя (используется для обмена отработанного тепла на тепло). водоем или уносят путем испарения в градирне).

Теплопроводность воды

Теплопроводность пара

IAEA-THPH, МАГАТЭ, Вена, 2008 г. ISBN 978–92–0–106508–7.

Гелий  это химический элемент с атомным номером  2,  , что означает, что в атомной структуре есть 2 протона и 2 электрона. Химический символ для гелия равен He .

Это бесцветный, без запаха, без вкуса, нетоксичный, инертный, одноатомный газ, первый в группе благородных газов в периодической таблице. Его температура кипения самая низкая среди всех элементов.

Из-за относительно низкой молярной (атомной) массы гелия его теплопроводность, удельная теплоемкость и скорость звука в газовой фазе выше, чем у любого другого газа, кроме водорода.Благодаря своей инертности и высокой теплопроводности, нейтронной прозрачности, а также тому, что он не образует радиоактивных изотопов в реакторных условиях, гелий используется в качестве теплоносителя в некоторых газоохлаждаемых ядерных реакторах (например, в высокотемпературных газоохлаждаемых реакторах — ВТГР).

Специальный справочник: Теплофизические свойства материалов для ядерной энергетики: Учебное пособие и сбор данных. IAEA-THPH, МАГАТЭ, Вена, 2008 г. ISBN 978–92–0–106508–7.

Теплопроводность твердых тел

Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:

  • миграцией свободных электронов
  • решеточными колебательными волнами (фононами)
9 теплопроводность, приводящая к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:

k = k e + k ph

Теплопроводность металлов

Металлы являются твердыми телами, и как таковые, они обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные позиции в кристаллической решетке. Металлы, в целом, имеют высокую электропроводность , высокую теплопроводность и высокую плотность. Соответственно перенос тепловой энергии может быть обусловлен двумя эффектами:

  • миграцией свободных электронов
  • решеточными колебательными волнами (фононами).

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как: уникальной особенностью металлов является наличие носителей заряда, а именно электронов .Электрическая и теплопроводность металлов происходит от того факта, что их внешних электронов делокализованы . Их вклад в теплопроводность называется электронной теплопроводностью , k e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, обусловленный потоком фононов. Напротив, для сплавов вкладом k ph в k уже нельзя пренебречь.

При заданной температуре тепло- и электропроводность металлов пропорциональны , но повышение температуры увеличивает теплопроводность при уменьшении электропроводности. Это поведение количественно выражено в законе Видемана-Франца . Этот закон гласит, что отношение электронного вклада теплопроводности ( k ) в электропроводность (σ) металла пропорционально температуре (T).

Качественно эта взаимосвязь основана на переносе тепла и электричества с участием свободных электронов в металле. Электропроводность уменьшается с увеличением скорости частиц, потому что столкновения отклоняют электроны от поступательного переноса заряда. Однако теплопроводность увеличивается со средней скоростью частиц, увеличивая прямой перенос энергии. Закон Видемана-Франца обычно хорошо соблюдается при высоких температурах.Однако в области низких и промежуточных температур закон нарушается из-за неупругого рассеяния носителей заряда.

Следует отметить, что общая корреляция между электропроводностью и теплопроводностью не выполняется для других материалов из-за повышенной важности переносчиков фононов для теплоты в неметаллах.

Теплопроводность неметаллов

Для твердых неметаллических тел , k определяется в первую очередь k ph , которая увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой.Решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k ph , причем кристаллические (хорошо упорядоченные) материалы, такие как кварц , имеют более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло, при достаточно высоких температурах k ph ∝ 1/Т.

квантов колебательного поля кристалла называются « фононов ». Фонон — это коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости. Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированного вещества, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k ph может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий.В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью (k = 1000 Вт/м·К) среди всех объемных материалов.

Теплопроводность диоксида урана

Большинство PWR используют урановое топливо , которое находится в форме диоксида урана . Диоксид урана представляет собой полупроводниковое твердое вещество черного цвета с очень низкой теплопроводностью . С другой стороны, диоксид урана имеет очень высокую температуру плавления и хорошо известное поведение . UO2 прессуется в гранул , которые затем спекаются в твердое тело.

Эти таблетки затем загружаются и помещаются в топливный стержень (или топливную чеку), изготовленный из сплавов циркония из-за их очень низкого поперечного сечения поглощения (в отличие от нержавеющей стали). Поверхность трубы, которая покрывает таблетки, называется оболочкой твэла . Топливные стержни являются основным элементом тепловыделяющей сборки.

Теплопроводность диоксида урана очень низкая по сравнению с металлическим ураном, нитридом урана, карбидом урана и циркониевым плакирующим материалом.Теплопроводность является одним из параметров, определяющих среднюю температуру топлива . Эта низкая теплопроводность может привести к локализованному перегреву в центральной линии топлива, поэтому этого перегрева следует избегать. Перегрев топлива предотвращается за счет поддержания стационарной пиковой линейной скорости нагрева (LHR) или коэффициента горячего канала теплового потока – F Q (z) ниже уровня, при котором происходит плавление центральной линии топлива. Расширение топливной таблетки при расплавлении центральной линии может привести к тому, что таблетка создаст нагрузку на оболочку вплоть до разрушения.

Теплопроводность твердого UO 2 с плотностью 95% оценивается по следующей зависимости [Клименко; Зорин]:

, где τ = T/1000. Неопределенность этой корреляции составляет +10% в диапазоне от 298,15 до 2000 К и +20% в диапазоне от 2000 до 3120 К. А.В. Клименко и В.М. Зорин. MEI Press, 2003.

Специальная ссылка: Теплофизические свойства материалов для ядерной энергетики: Учебное пособие и сбор данных.IAEA-THPH, МАГАТЭ, Вена, 2008 г. ISBN 978–92–0–106508–7.

Теплопроводность циркония

Цирконий представляет собой блестящий серо-белый прочный переходный металл, в меньшей степени напоминающий гафний и титан. Цирконий в основном используется в качестве огнеупора и замутнителя, хотя небольшие количества используются в качестве легирующего агента для повышения коррозионной стойкости. Циркониевый сплав (например, Zr + 1% Nb) широко используется в качестве оболочки топлив ядерных реакторов. Желаемыми свойствами этих сплавов являются низкое сечение захвата нейтронов и коррозионная стойкость при нормальных условиях эксплуатации.Циркониевые сплавы имеют более низкую теплопроводность (около 18 Вт/м·К), чем чистый металлический цирконий (около 22 Вт/м·К).

Специальный справочник: Теплофизические свойства материалов для ядерной энергетики: Учебное пособие и сбор данных. IAEA-THPH, МАГАТЭ, Вена, 2008 г. ISBN 978–92–0–106508–7.

Характеристики Титан || КОБЕ СТАЛЬ, ООО.

Характеристики Примеры Репрезентативные приложения
Превосходная коррозионная стойкость Совершенно устойчив к морской воде Теплообменники, конструкционные материалы
Легкий Легкий эквивалент 60% нержавеющей стали Двигатели самолетов
Высокая прочность Прочность на растяжение 275-735 МПа
в технически чистом титане и 620-1800 МПа в титановых сплавах
Отличная эластичность Модуль продольной упругости (модуль Юнга), эквивалентный
примерно 50% нержавеющей стали
Головки клюшек для гольфа, пружины
Превосходная прочность при низких температурах Как технически чистый титан, так и титановые сплавы не становятся хрупкими
при экстремально низких температурах.
Баллоны со сжиженным кислородом
Низкая теплопроводность Теплопроводность эквивалентна примерно 8% алюминия,
соответствует нержавеющей стали
Приспособление и инструменты для расплавленного металла
Легкое повышение температуры Теплоемкость эквивалентна примерно 60% нержавеющей стали Кастрюли и сковороды
Высокая устойчивость к термоусадке Степень теплового расширения эквивалентна примерно 50% нержавеющей стали Строительные материалы,
оборудование для производства полупроводников
Высокое электрическое сопротивление Электрическое сопротивление в 30 раз выше, чем у меди, превосходное сопротивление сварке
Шовная сварка элементов крыши и т.д.
Чрезвычайно низкий магнетизм Магнитная проницаемость 1.00005 Электронные устройства (шаговые и др.)
Сверхпроводимость Проявление в сплаве на основе Ti-Nb Суперасинхронные двигатели, поезда с магнитным поплавком
Отличная биосовместимость Меньше ионов в организме. Меньшая токсичность Искусственные суставы, корни зубов и сердечные клапаны
Нежный для кожи Превосходный эффект контроля аллергии на металлы Часы, шнурки на шею
Окклюзия водорода Проявление в сплаве на основе Ti-Fe Питатели газообразного водорода
Короткий период полураспада радиоактивности Период полураспада короче, чем у железа, никеля и хрома Суда для захоронения и хранения радиоактивных отходов
негорючий Утвержден как негорючий материал (Утвержденный №НМ-8596) Строительный материал
Изображение высокого класса Используется как корпус для высококлассных камер и персональных компьютеров Корпуса высококлассных камер и персональных компьютеров
Отличные дизайнерские свойства Доступно окрашивание катодной оксидной обработкой Памятники

Теплопроводность химических элементов

Теплопроводность химических элементов

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м.К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал путем теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. Всего:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) .Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

 

Теплопроводность металлов

Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:

  • миграция свободных электронов
  • решетчатые колебательные волны (фононы)

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:

k = k e  + k ph

Металлы  являются твердыми телами и, как таковые, обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные положения в кристаллической решетке. Металлы обычно имеют высокую электропроводность , высокую теплопроводность и высокую плотность. Соответственно, транспорт тепловой энергии может быть обусловлен двумя эффектами:

  • миграция свободных электронов
  • решетчатых колебательных волн (фононов).

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:

k = k e  + k ph

Уникальной особенностью металлов с точки зрения их структуры является наличие носителей заряда, а именно электронов .Электрическая и теплопроводность металлов обусловлена ​​ тем, что их внешних электронов делокализованы . Их вклад в теплопроводность обозначается как электронная теплопроводность , k e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, обусловленный потоком фононов. Напротив, для сплавов вкладом k ph в k уже нельзя пренебречь.

Теплопроводность неметаллов

Для неметаллических твердых тел , k  определяется в первую очередь k ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами.Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k ph , при этом кристаллические (хорошо упорядоченные) материалы, такие как кварц , имеют более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло. При достаточно высоких температурах k ph ∝ 1/T.

квантов колебательного поля кристалла называются « фононами ». Фонон — это коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости.Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированного вещества, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k ph  может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий. В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью (k = 1000 Вт/м·К) среди всех объемных материалов.

 

Теплопроводность жидкостей и газов

В физике жидкость – это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости  являются подмножеством фаз материи и включают жидкости , газы , плазму и, в некоторой степени, пластичные твердые тела. Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше, а движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого состояния, перенос тепловой энергии менее эффективен. Таким образом, теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией.В газах теплопроводность обусловлена ​​диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.

Теплопроводность газов

Влияние температуры, давления и химических соединений на теплопроводность газа можно объяснить в рамках кинетической теории газов . Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами при отсутствии конвекции. Следовательно, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают широкомасштабную конвекцию .Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней молекулярной скорости и особенно длине свободного пробега молекулы. Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, причем более крупные молекулы с большей вероятностью столкнутся, чем мелкие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, пройденное энергоносителем (молекулой) до столкновения.Легкие газы, такие как водород и гелий , обычно имеют высокую теплопроводность . Плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, обладают низкой теплопроводностью.

В общем случае теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.

Теплопроводность жидкостей

Как уже писалось, в жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы объяснения теплопроводности жидкостей изучены недостаточно.Жидкости, как правило, обладают лучшей теплопроводностью, чем газы, а способность течь делает жидкость подходящей для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отводить, пропуская жидкость через теплообменник. Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.

Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.

Свойства других элементов

сообщить об этом объявлении

(PDF) Свойства материалов на основе графена, контролирующих теплопроводность их полимерных нанокомпозитов

Наноматериалы 2020,10, 2167 16 из 20

29.

Парвез, К.; Ву, З.-С.; Ли, Р .; Лю, Х .; Граф Р.; Фэн, X .; Мюллен, К. Расслоение графита в графен в

водных растворах неорганических солей. Варенье. хим. соц. 2014, 136, 6083–6091. [CrossRef]

30.

Амбрози, А.; Чуа, CK; Латифф, Н.М.; Лу, AH; Вонг, CHA; Eng, AYS; Бонанни, А .; Пумера, М.

Графен и его электрохимия – обновление. хим. соц. 2016, 45, 2458–2493. [CrossRef]

31.

Низкий, К.Т.Дж.; Уолш, ФК; Чакрабарти, М.Х.; Хашим, Массачусетс; Хуссейн, М.А. Электрохимические подходы к производству

чешуек графена и их потенциальное применение. Углерод 2013, 54, 1–21. [CrossRef]

32.

Чесельски А.; Samor

х

, П. Графен посредством жидкофазного эксфолиации с помощью ультразвука. хим. соц.

2014

,43,

381–398. [CrossRef] [PubMed]

33.

Du, W.; Цзян, X .; Чжу, Л.От графита к графену: прямое расслоение графита в жидкой фазе для получения

однослойного и малослойного чистого графена. Дж. Матер. хим. А 2013,1, 10592–10606. [CrossRef]

34.

Zhong, Y.L.; Тиан, З .; Саймон, врач общей практики; Ли, Д. Масштабируемое производство графена с помощью мокрой химии: прогресс и

задач. Матер. Сегодня 2015, 18, 73–78. [CrossRef]

35.

Бьянко, А.; Ченг, Х.-М.; Эноки, Т .; Гогоци, Ю.; Больно, Р.Х.; Кораткар, Н.; Киотани, Т.; Монтиу, М .;

Парк, ЧР; Таскон, Дж. М. Все в семействе графенов — рекомендуемая номенклатура для двумерных

углеродных материалов. Углерод 2013, 65, 1–6. [CrossRef]

36. Фу, Ю.; Ханссон, Дж.; Лю, Ю.; Чен, С .; Зери, А .; Самани, М.К.; Ван, Н.; Ни, Ю .; Чжан, Ю .; Чжан, З.-Б.; и другие.

Материалы на основе графена для терморегулирования. 2D Матер. 2019,7, 12001. [CrossRef]

37.

Фанг, Х.; Бай, С.-Л.; Вонг, К.П. Разработка микроструктуры графена для получения композитов

с высокой теплопроводностью.Композиции Часть А Прил. науч. Произв. 2018, 112, 216–238. [CrossRef]

38.

Чжан М.; Ли, Ю .; Су, З .; Вей, Г. Последние достижения в области синтеза и применения нанокомпозитов графен-полимер

. Полим. хим. 2015,6, 6107–6124. [CrossRef]

39.

Боттари, Г.; Эрранц, М.

Б

.; Вибмер, Л.; Волланд, М.; Rodr

í

guez-P

é

рез, л.; Гульди, Д.М.; Хирш, А .; Март

í

n, N.;

Д’Суза, Ф.; Торрес Т. Химическая функционализация и характеристика материалов на основе графена. хим. Soc.Rev.

2017,46, 4464–4500. [CrossRef]

40.

Kim, J.Y.; Ли, Дж.-Х.; Гроссман, Дж. К. Тепловой перенос в функционализированном графене. АСУ Нано

2012

,6, 9050–9057.

[CrossRef]

41.

Ди Пьеро, А.; Бернал, М.М.; Мартинес, Д.; Мортазави, Б.; Саракко, Г.; Фина, А. Ароматические молекулярные соединения

между листами графена: скрининг молекулярной динамики для повышения теплопроводности.RSC Adv.

2019,9, 15573–15581. [CrossRef]

42.

Martinez Gutierrez, D.; Ди Пьеро, А .; Печчиа, А .; Сандонас, Л.М.; Гутьеррес Р.; Бернал, М.; Мортазави, Б.;

Куниберти, Г.; Саракко, Г.; Фина, А. Термический мост графеновых нанолистов через ковалентные молекулярные соединения:

Исследование сильной связи неравновесных функций Грина и функционала плотности. Нано Рез.

2019

,12, 791–799.

[Перекрестная ссылка]

43.

Ли, К.; Дюшемен, И.; Сюн, С.; Соломон, GC; Донадио, Д. Механическая настройка теплового переноса в молекулярном соединении

. Дж. Физ. хим. C 2015, 119, 24636–24642. [CrossRef]

44.

Bernal, M.M.; Ди Пьеро, А .; Новара, К.; Гиоргис, Ф .; Мортазави, Б.; Саракко, Г.; Фина, А. Edge-Gfted

Молекулярные соединения между графеновыми нанопластинками: прикладная химия для улучшения теплопередачи в

наноматериалах. Доп. Функц. Матер. 2018, 28, 1706954.[CrossRef]

45.

Хан, Х.; Чжан, Ю .; Ван, Н.; Самани, М.К.; Ни, Ю .; Миджбил, З.Ю.; Эдвардс, М.; Сюн, С.; Сааскилахти, К.;

Муругасан, М.; и другие. Функционализация опосредует перенос тепла в графеновых нанохлопьях. Нац. коммун.

2016,7, 11281. [CrossRef] [PubMed]

46.

Ван М.; Ху, Н.; Чжоу, Л.; Ян, К. Улучшенный межфазный термический перенос через границы раздела графен-полимер

за счет прививки полимерных цепей. Углерод 2015, 85, 414–421.[CrossRef]

47.

Ван Ю.; Жан, Х.Ф.; Сян, Ю .; Ян, К.; Ван, CM; Чжан, Ю.Ю. Влияние ковалентной функционализации на тепловой перенос

через границы раздела графен-полимер. Дж. Физ. хим. C

2015

,119, 12731–12738. [CrossRef]

48.

Шен, X.; Ван, З .; Ву, Ю.; Лю, Х .; Ким, Дж.-К. Влияние функционализации на теплопроводность

графен/эпоксидных композитов. Углерод 2016, 108, 412–422. [Перекрестная ссылка]

49.

Гу, Дж.; Ян, X .; Лв, З.; Ли, Н .; Лян, К.; Чжан, К. Функционализированные графитовые нанопластинки/эпоксидная смола

нанокомпозиты с высокой теплопроводностью. Междунар. J. Тепломассообмен. 2016, 92, 15–22. [CrossRef]

50.

Песня, С.Х.; Парк, К.Х.; Ким, Б.Х.; Чой, Ю.В.; Джун, Г.Х.; Ли, ди-джей; Конг, Б.С.; Пайк, К.В.; Jeon, S. Повышение теплопроводности

эпоксидно-графеновых композитов с использованием неокисленных чешуек графена с нековалентной функционализацией

.Доп. Матер. 2013, 25, 732–737. [CrossRef]

Полимеры | Бесплатный полнотекстовый | Теплопроводность графен-полимерных композитов: механизмы, свойства и применение

Механизм теплопроводности графена в полимерах более сложен. В целом графен имеет очень большую удельную поверхность. При добавлении в полимер образуется большое количество интерфейсов [41]. Эти интерфейсы приведут к рассеянию фононов и введут сверхвысокое межфазное тепловое сопротивление. Поэтому передача тепла через границу графен-полимер затруднена [42].Существует много исследований, посвященных механизмам теплопроводности на границе раздела графен-полимерных композитов [2,3,4,29]. Поскольку существуют несоответствия между графеном и полимером, интерфейс будет приводить к рассеянию фононов и препятствовать передаче тепла [43]. Например, предположим, что за одно и то же время Δt тепло передается от одной стороны графена к другой. Но в полимере тепло проходит на очень короткое расстояние, связанное с рассеянием фононов. Когда загрузка наполнителя ниже порога перколяции, наполнители не могут соединяться друг с другом, образуя путь теплопроводности.При этом межфазное тепловое сопротивление графена и полимера будет основным фактором, определяющим теплопроводность композита. Было доказано, что модификация поверхности графена является применимым методом для улучшения взаимодействия интерфейса графен-полимер и эффективным методом для снижения межфазного теплового сопротивления. В композите графен действует как канал с высокой теплопроводностью, а модифицированная поверхность обеспечивает ковалентные и нековалентные связи с молекулярными цепями полимерной матрицы, что облегчит передачу фононов от графена к полимеру, а также будет способствовать переносу фононов. переход от полимера к графену [44].Во многих исследованиях ученые считали, что молекулярные цепи полимера и молекулярные цепи на поверхности графена могут переплетаться друг с другом и образовывать прослойку. Этот промежуточный слой уменьшит межфазное рассеяние фононов и сведет к минимуму термическое сопротивление интерфейса за счет переплетения молекулярных цепей [45,46].

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.