Главная -> Словарь

Зависимости теплопроводности

График зависимости теплоемкости жидких и парообразных нефтепродуктов от температуры, учитывающий природу нефтепродукта, приведен на рис. 4.

При линейной зависимости теплоемкости от температуры средняя теплоемкость равна полусумме истинных теплоемкостеи в начале процесса и в конце его, т. е.

Как убедимся далее, теплоемкость твердых тел значительно меньше теплоемкости жидкости и газов. Поэтому тогда, когда теплоемкости при высоких температурах неизвестны, их можно вычислить, допуская линейное возрастание теплоемкости с температурой. Принято считать, что при помощи такого приема можно получить значения, мало отличающиеся от истинных . В указанных работах рассматривается и другой простой метод определения температурной зависимости теплоемкости соединения —-метод аддитивности,'основанный на изучении теплоемкости тела или системы без изменения его агрегатного состояния.

Недостаточно изучены теплоемкости тел или систем при различных значениях давления и температуры. О температурной зависимости теплоемкости веществ в жидком состоянии известно очень немного, вследствие чего многие исследователи считают ее величиной постоянной.

Пример расчета. Составить уравнение зависимости теплоемкости ацетилена от температуры, пользуясь экспериментальными данными, приведенными в табл. 6.

Пример. Составить уравнение зависимости теплоемкости ацетилена от температуры, использовав для расчета данные, приведенные в табл. 6.

Пример расчета уравнения зависимости теплоемкости ацетилена от температуры

В приведенных выше примерах расчета коэффициентов эмпирического уравнения зависимости теплоемкости от температуры

Выше уже было указано, что метод акад. Чебышева применим только в тех случаях, когда численные значения зависимой переменной известны для равноотстоящих друг от друга значений независимой переменной . По этой причине указанный метод, например, не может быть использован для составления уравнения зависимости теплоемкости бензола от температуры по экспериментальным данным, представленным в табл. 11.

Однако, так как для жидкостей нет общих теоретических уравнений зависимости теплоемкости от температуры , то для расчета теплосодержания жидкостей приходится пользоваться теплоемкостью, определенной экспериментально, либо применять не вполне точные эмпирические уравнения.

При этом кривые зависимости теплоемкости от температуры сходных по структуре органических веществ, относящихся, например, к классу алифатических соединений, совмещаются при соответствующем подборе масштаба по ординате или, другими словами, семейство кривых зависимости теплоемкости для соединений одного класса может быть выражено одним уравнением

. В /127/ даны примеры расчетов температурной зависимости теплопроводности на основе У1.2.6.

В монокристалле графита теплоперенос осуществляется в основном вдоль базисных плоскостей. При этом теплопроводность монокристалла, как и электропроводность, анизотропна, но величина анизотропии существенно ниже . Однако в поликристаллических графитах отношение коэффициентов теплопроводности, измеренных параллельно базисным плоскостям и перпендикулярно к ним, может достигать большей величины; так, для пиролитических графитов это отношение составляет 100-500 . Изучение температурной зависимости теплопроводности, выполненное во многих работах , позволило установить, что описывающая ее кривая имеет максимум.

На рис. 46 приведены зависимости теплопроводности от температуры измерения для различных типов углеродных материалов — высокосовершенного пиролитического графита, прошедшего высокотемпературную обработку пиролитического графита , искусственных поликристаллических графитов . Технологические факторы, формирующие плотность графита - вид сырья и его гранулометрический состав, уплотняющие пропитки, повышая плотность, вызывают рост теплопроводности графита. Связь плотности

ных материалах. На рис. 47 представлены зависимости теплопроводности от температуры обработки по данным Джемесона и др. для опытного материала на основе кокса "Кендал", по данным Мейсон Дж., Книбса Р. полуфабрикатов английского графита марки PGA и отечественного среднезернистого - ВПП . Видно, что примерно до 1600°С теплопроводность незначительно увеличивается с повышением температуры обработки. Выше 1800 °С происходит резкий рост теплопроводности, поскольку она соответствует изменению степени совершенства кристаллической структуры материала. Степень совершенства выше 1800 °С также интенсивно растет. Между обратными величинами теплопроводности и диаметра кристаллитов графитовых материалов существует зависимость, близкая к линейной.

До температур —150-ь—130 °С фонон-фононное взаимодействие мало, и длина свободного пробега фононов определяется рассеянием на границах кристаллитов. Поэтому теплопроводность пропорциональна концентрации фононов, т.е. теплоемкости. При температурах, выше указанных, вследствие рассеяния энергии при фонон-фононном взаимодействии длина свободного пробега уменьшается. При температуре, когда рассеяние на колебаниях кристаллической решетки и на статических дефектах и неоднородностях становятся равными друг другу , на кривой температурной зависимости теплопроводности появляется максимум. Когда теплоемкость достигает постоянного значения, длина свободного пробега определяется рассеянием на собственных колебаниях решетки — теплопроводность снижается правее максимума, т.е. обратно пропорционально температуре.

Скорость распространения фононов определяется упругими ; свойствами кристаллической решетки. Для монокристалла графита в направлении оси а скорость фононов 8а — 1,23- 10е см/с, а в направлении оси с vc = 3,9- 105 см/с. Эта величина слабо меняется с изменением температуры. Поэтому характер температурной зависимости теплопроводности определяется соотношением величин теплоемкости и средней длины свободного пробега фононов и их изменением с изменением температуры. Теплоемкость графита увеличивается с ростом температуры и затем достигает определенной величины, определяемой законом Дюлонга и Пти. Длина свободного пробега фононов зависит от нескольких факторов и может изменяться в широких пределах. Средний свободный пробег складывается как минимум из двух компонентов согласно соотношению 1/L = 1//1-+ 1//2, где /i — средний свободный пробег фо-нона, связанный с рассеянием на собственных колебаниях решетки

взаимодействие еще очень мало, и длина свободного пробега фононов определяется главным образом рассеянием на границах кристаллитов, т. е. до этих температур длина свободного пробега фононов является величиной постоянной и равной среднему размеру кристаллитов в материале. В этом интервале температур теплопроводность возрастает пропорционально удельной теплоемкости. При дальнейшем повышении температуры длина свободного пробега фононов уменьшается за счет фонон-фононного взаимодействия. Эти два процесса приводят к появлению максимума температурной зависимости теплопроводности. Наконец, удельная теплоемкость становится постоянной, а длина свободного пробега фононов, и соответственно, теплопровод- , , ность изменяются обратно про^ р., порционально температуре. У §: углеграфитовых материалов с ?; аморфной или мелкокристал- ^' лической структурой, где дли- Б" на свободного пробега фоно- § нов мала и практически