ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перенос тепла газом из "Тепловая изоляция в технике низких температур" Сопоставление экспериментальных данных для зернистого слоя с вычисленными по формуле (30), полученной на основе формулы (13), (см. рис. 6) подтверждает правильность последней формулы и ее применимость к пористым материалам. [c.91] Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов возрастает с увеличением давления в большинстве случаев быстрее [19, 20, 123], чем это следует из уравнения (13). Авторы работы [123] пытаются объяснить это влиянием конвекции. Действительная причина заключается в сложной структуре изоляционных материалов, не дающей возможности описать перенос тепла в них газом при использовании лишь одного характеристического размера — среднего диаметра пор. Коэффициент теплопроводности зернистых теплоизоляционных материалов, зерна которых имеют пористую структуру, может быть вычислен по уравнению (30) с использованием уравнений (33) — (35). Более простую формулу, применимую к любым теплоизоляционным материалам, можно получить на основе следующих соображений. [c.91] Теплоизоляционный материал можно рассматривать как дисперсную среду, которая пронизана порами различных размеров, соединенными между собой как последовательно, так и параллельно. Допустим, что отдельные поры имеют форму капилляров и последовательно соединяются в параллельные каналы, не сообщающиеся между собой и проходящие через весь слой материала. [c.91] Нетрудно показать, что достаточно общая форма уравнения (124) не изменяется и в случае, если каналы сообщаются между собой и поры имеют произвольную форму. Изоляционные порошки имеют сложную структуру, некоторые из них содержат поры с размерами, различающимися на несколько порядков. Все же в первом приближении можно допустить, что они содержат поры двух размеров, соответствующих средним размерам пустот между зернами и микропор в зернах. В этом случае уравнение (124) должно быть ограничено двумя членами. [c.92] Объем пустот между частицами зернистых материалов составляет обычно 40—50% от объема материала. Объем пор в теплоизоляционных материалах составляет большей частью 90—95% от общего объема. Следовательно, на долю объема пор в зерНах приходится 40—55% от объема материала, т. е. объемы пор и пустот приблизительно равны. [c.93] В этом случае объем пор в зернах, имеющих диаметр меньше среднего, должен составлять приблизительно 25% от общего объема пор материала. [c.93] Значения 1 для большинства испытанных материалов хорошо удовлетворяют этому условию. Согласно уравнению (31) величина 2 должна равняться /з диаметра зерен. Это условие также удовлетворительно выполняется для большинства материалов. Мипора представляет собой не зернистый, а ячеистый материал и зависимость ее коэффициента теплопроводности от давления хорошо описывается уравнением (125) без последнего члена. [c.95] Значения постоянных Я1 и Яг должны быть равны проводимости пор и пустот при р- оо. На практике они большей частью близки между собой. [c.95] Таким образом, зная средние размеры частиц и пор в частицах изоляционного порошка, коэффициент теплопроводности при высоком вакууме и атмосферном давлении и принимая г Хг, можно найти приближенно зависимость коэффициента теплопроводности от давления. [c.95] На рис. 35 нанесены зависимости коэффициента теплопроводности образцов аэрогеля кремниевой кислоты при атмосферном давлении от размеров пор. Средний диаметр пор в зернах определен по формуле (123) на основании измерений адсорбции азота и метилового спирта. Кривые нанесены по уравнению (126), в котором Яо + 2 = 0,013 и = 0,0080 вт м-град) для образцов аэрогеля со средней плотностью 80 кг]м , Яр 2 = 0,016 и Я] = 0,0175 вг/(л грасЗ) для образцов плотностью 160 кг м . При увеличении диаметра пор теплопроводность аэрогеля приближается к теплопроводности других теплоизоляционных материалов с такой же плотностью (см. рис. 22). [c.96] Минимальная величина коэффициента теплопроводности аэрогеля (или другого тонкопористого материала) с плотностью около 80 кг/м при атмосферном давлении и 190° К, составляющая приблизительно 0,013 вт м- град), определяется переносом тепла через пустоты между зернами и не может быть существенно уменьшена. [c.96] Опытные данные значения диаметра пор превышают иногда в 1,5—2 раза вычисленные по формуле (128). Причина расхождения заключается, по-видимому, в отличии реальных волокнистых материалов с хаотически расположенными волокнами от модели, положенной в основу расчета. Действительно, у образца 4 (рис. 36) с волокнами, расположенными в соответствии с принятой моделью перпендикулярно тепловому потоку, диаметр пор, по опытным данным, не больше, а меньше значения, вычисленного по формуле (128). [c.98] Вернуться к основной статье