Экспериментальное исследование теплопроводности, удельного электрического сопротивления и излучательной способности графита в области температур 2300-3300 К
Впервые реализован высокотемпературный (2300−3300 К) вариант метода радиального теплового потока при использовании двух полых цилиндров с разной толщиной стенки для определения теплопроводности, удельного электрического сопротивления, интегральной полусферической и спектральной нормальной излучательной способности графита. Действительная температура наружной поверхности цилиндра определяется… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Экспериментальные методы исследования теплопроводности и излучательной способности графита в области температур выше 2300 К
- 1. 1. Методы и результаты исследования теплопроводности
- 1. 1. 1. Методы прямого электрического нагрева образцов
- 1. 1. 2. Методы косвенного нагрева
- 1. 1. 3. Нестационарные методы
- 1. 2. Методы и результаты исследования излучательной способности графита.'
- 1. 2. 1. Интегральная полусферическая излучательная способность
- 1. 2. 2. Нормальная спектральная излучательная способность
- 1. 3. Выводы. Постановка задачи
ГЛАВА 2. Метод двух полых тонкостенных цилиндров с различной толщиной стенки и его экспериментальная реализация для исследования теплопроводности и излучательной способности графита при высоких температурах.
2.1. Основы метода.:.
2.2. Принципиальная схема установки.
2.2.1. Рабочая камера.
2.2.2. Источник нагрева.
2.2.3. Система температурной диагностики.
2.2.4. Газо-вакуумная система.
2.3. Результаты исследований теплопроводности и излучательной способности и погрешность измерений для графитов МПГ-6 и МПГ-7.
2.4. Результаты исследования теплопроводности и излучательной способности графита
ДЕ-24 с применением потенциальных зондов в температурном диапазоне 2300−3000 К.
2.4.1. Проведение вспомогательных экспериментов и их результаты.
2.4.1.1. Определение изотермического участка.
2.4.1.2. Выбор расстояния между зондами.
2.4.1.3. Учет линейного теплового расширения.
2.4.1.4. Определение поправки на ослабление интенсивности сигнала температуры в стекле смотрового окна.
2.4.1.5. Учет отражения от стенок камеры.
2.4.1.6. Воспроизводимость первичных экспериментальных величин.
2.4.1.7. Вклад конвективной части теплообмена.
2.4.2. Основной эксперимент, его результаты и погрешность измерений.
2.4.2.1. Проведение основного эксперимента.
2.4.2.2. Результаты.
2.5. Предварительные
выводы.
ГЛАВА 3. Особенности изучения теплопроводности графита DE-24 в области температур 3000−3300 К.
3.1. Сущность метода последовательных приближений.
3.1.1. Решение дифференциального уравнения теплопроводности в приближении постоянных свойств (первое приближение).
3.1.21 Численное решение разностного уравнения теплопроводности в приближении переменных свойств (второе приближение).
3.2. Результаты исследований и обсуждение полученных результатов.
3.2.1. Теплопроводность.
3.2.2. Излучательная способность.
3.3. Температурная зависимость удельного электрического сопротивления в диапазоне температур 2300−3300 К.
3.4. Связь между тепло- и электропроводностью. Фононная модель теплопроводности.
ГЛАВА 4. Нарушение стационарного теплового режима при температурах выше 3300К.
ГЛАВА 5. Расчет погрешностей в определении значений измеренных характеристик.
5.1. Проверка нормального распределения генеральной совокупности экспериментальных данных.
5.2. Определение корреляционной зависимости между входными величинами.
5.3. Бюджет неопределенности теплопроводности, интегральной полусферической излучательной способности и спектральной нормальной излучательной способности.
5.3.1. Бюджет неопределенности теплопроводности, определенной методом двух полых цилиндров с различной толщиной стенки.
5.3.2. Бюджет неопределенности теплопроводности, определенной методом, учитывающим температурную зависимость теплопроводности и удельного электрического сопротивления на интервале изменения температуры по толщине стенки образца.
5.3.3. Бюджет неопределенности удельного электрического сопротивления.
5.3.4. Бюджет неопределенности интегральной полусферической излучательной способности.
5.3.5. Бюджет неопределенности спектральной нормальной излучательной способности.
ВЫВОДЫ.
Список используемой литературы.
- 1. 1. Методы и результаты исследования теплопроводности
Список литературы
- Anacker W.F., Mannkopff R. Das Warmeleitvermogen von Kohtenstoff in der Nahe der Sublimationstemperatur.//M. Naturwissenschaften, 1959, V.46, N.6, p. 199.
- Bapat S.C., Nickel H. Thermal Conductivity and Electrical Resistivity of Poco Grade AXF-Q1 Graphite to 3300°K. //Carbon, 1973, V. ll, p.323.
- Bapat S.G. Thermal Conductivity and Electrical Resistivity of Thermal Two Types of ATJ-S Graphite to 3500° K. // Carbon, 1973, V. l 1, p.511.
- Daniliants G.I., Evseev A.V., Kirillin A.V., Khodakov K.A. Experimental Study of Radiation and Transport Properties of High Temperature Materials. // Proc.2th Asian Thermophysical Properties Conf. 1989, p.231.
- Euler Von J. Die axiale Temperaturverteilung im Inneren der Anode des Kohlebogens und das Warmeleitvermogen von Graphit bei hohen Temperaturen. // Annalen der Physik, 1956, V. l8, N.6, s.367.
- Euler Von J. Uber das Warmeleitvermogen kunstlich hergestellter Graphitstifte bei Temperaturen zwischen 3300 und 3700° K. // Die Naturwissenschaften, 1952, Jg.39, Heft 24, s.568.
- Gouffe A. // Rev. Optique, 1945, V.24, p.l.
- Grenis A. F., Levitt A. P. // In: Proceeding of the Fifth Conference on Carbon, N. Y., MacMillan Co., 1963, v. 2, p. 631.
- Lincoln R.C., Heckman R.C. Negative-pulse thermal-diffusivity measurements of ATJ-S graphite to 3500K. // High Temp.-High Press., 1975, V.7, p.71−77.
- Neel D., Pears C. Progress in International Research on Thermodynamics and Transport Properties, Academic Press, New York (1962).
- Pottlacher G., Hixson R.S., Melnitzky S., Kaschnitz E., Winkler M.A., Jager H. // Thermochimica Acta, 1993, V.218, p.183.
- Powell R.W., Schofield F.H. The Thermal and Electrical Conductivities of Carbon and Grafite to High Temperatures. // Proc. Phys. Soc., 1939, V.51, p.153.
- Rasor N.S., McClelland J.D. Thermal Properties of Graphite, Molybdenum and Tantalum to their Destruction Temperatures. //J.Phys.Chem.Solids, 1960, V.15, p. 17.
- Rasor N.S., McClelland J.D. Thermal Property Measurements at Very High Temperatures. // The Rev. of Science Instruments, 1960, V.31, N.6, p.595.
- Ronchi C., Heinz W., Musella M., Selfslag R., Sheindlin M. A Universal Laser-Pulse Apparatus for Thermophysical Measurements in Refractory Materials at Very High Temperatures. // International J. of Thermophysics, 1999, V.20, № 3, p.987.
- Strauss H.E. Studies of Thermal Conductivity of Polycrystalline Grafite at High Temperature. // Proc. 4th Conf. Carbon., 1960, p.473.
- Taylor E.B., Groot H. Thermophysical properties of POCO graphite. // High Temp. -High Pressures, 1980, v. 12, N 2, p. 147.
- Thermophysical Properties of High Temperature Solid Materials. V.l. Ed. Touloukian Y.S.N. Y.: Macmillan Company, New York, Collier-Macmillan Limited, London, 1967.
- Банаев A.M., Чеховской В. Я. Экспериментальное определение коэффициента теплопроводности. // ТВТ, 1965, Т. З, № 1, с. 37.
- Башарин А.Ю., Кириллин А. В., Шейндлин М. А. Методика экспериментального исследования оптических характеристик тугоплавких материалов при сверхвысоких температурах. // ТВТ, 1984, Т.22, № 1, с. 131.
- Вельская Э.А., Тарабанов А. С. Экспериментальное исследование теплопроводности углеграфитовых материалов высокой пористости. // ИФЖ, 1970, T. XVIII, № 4, с. 696.
- Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. // М., Высшая школа, 1967.
- Бойко Н.В., Шпильрайн Э. Э. Некоторые вопросы методики экспериментального исследования теплопроводности материалов при высоких температурах. // ТВТ, 1964, Т.2, № 4, с. 549.
- Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. // М., Наука, 1977.
- Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. // М., Высшая школа, 2001.
- Гордов А.Н. Основы пирометрии. // М., Металлургия, 1971.
- Графит как высокотемпературный материал. Под редакцией Власова К. П. // М.: Мир, 1964.
- Губарев В. Белый архипелаг Сталина. Документальное повествование о создании ядерной бомбы, основанное на рассекреченных материалах «Атомного проекта СССР». // М., Молодая гвардия, 2004, с. 432.
- Дмитриев A.A., Лутков А. И. Интегральная полусферическая степень черноты графитов. // ТВТ, 1975, т. 13, с. 957.
- Дульнев Г. Н., Парфенов В. Г., Сигалов A.B. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. // М., Высшая школа, 1990, с. 70.
- Ефремова Н.Ю. Оценка неопределенности в измерениях. Практическое пособие. // Минск, БелГИМ, 2003.
- Зейгарник В.А. Теплопроводность графитов РВ и Н. // Химия твердого топлива, 1968, № 3, с. 100.
- Зеодинов М. Г., Костановский A.B., Лапин В. И., Рогатнев Н. Т. Портативный пирометр для измерения температуры движущихся объектов. // В кн: Высокоскоростная фотография и фотоника. М., Изд-во ВНИИОФИ, 1997, с. 37.
- Излучательные свойства твердых материалов справочник под общей редакцией Шейндлина А. Е. // М.: Энергия, 1974.
- Исаченко В.П., Осипова В. А., Сукомел A.C. // Теплопередача. М., Энергия, 1975.
- Калиткин H.H. Численные методы. // М., Наука, 1978, с. 36.
- Карлслоу Г., Эгер Д. // М., Наука, 1964.
- Костановский A.B., Зеодинов М. Г. Малогабаритная модель абсолютно черного тела вместо температурной лампы СИ-10−300. // Приборы, 2004, № 12, с. 32.
- Костановский A.B., Зеодинов М. Г., Костановская М. Е. Теплопроводность и излучательная способность графита DE-24 при температурах 2300−3000 К. // Измерительная техника, 2010, № 12, с. 38.
- Костановский A.B., Зеодинов М. Г., Костановская М. Е. Экспериментальное определение излучательной способности изотропного графита при температурах выше 2300 К. // ТВТ, 2001, Т. 39, № 1, с. 163.
- Костановский A.B., Костановская М. Е. О возможности повышения степени совершенства модели абсолютно черного тела. // ТВТ, 2001, Т.39, № 2, с. 347.
- Костановский A.B., Костановская М. Е., Зеодинов М. Г. Особенности определения теплопроводности графита при температурах 3000−3300 К. // Измерительная техника, 2011, № 5, с. 37.
- Костановский, A.B., Зеодинов М. Г., Костановская М. Е. Определение фиксированной температуры при использовании эвтектик металл-углерод. // Измерительная техника, 2007, № 6, с. 55.
- Костановский, A.B., Зеодинов М. Г., Костановская М. Е. Определение теплопроводности и излучательной способности графита при высоких температурах. // ТВТ, 2005, V.43, № 5, с. 791.
- Костановский, A.B., Нефедкина Л. Б., Костановская М. Е. Высокотемпературная модель абсолютно черного тела. // ТВТ, 1997, Т.35, № 1, с. 122.
- Латыев Л.Н., Чеховской В. Я., Шестаков E.H. Экспериментальное определение излучательной способности вольфрама в видимой области спектра в диапазоне температур 1200—2600°К. //ТВТ, 1969, Т.7, № 4, с. 666.
- Лебедев C.B., Савватимский А. И. Электросопротивление графита в широкой области конденсированного состояния. // ТВТ, 1986, Т.24, № 5, с. 892.
- Лутков А.И. // Сборник материалов V конференции по теплофизическим свойствам веществ. Киев: Наука, 1976.
- Лутков А.И. Тепловые и электрические свойства углеродных материалов. // М., Металлургия, 1990.
- Лыков A.B. Теория теплопроводности. // М.: Высшая школа, 1967.
- Матвеев A.M. Электродинамика. // М., Высшая школа, 1980.
- Никоненко В.А., Походун А. И., Матвеев М. С., Сильд Ю. А., Неделько А. Ю. Метрологическое обеспечение в радиационной термометрии: проблемы"й решения. // Приборы, 2008, V. 100, № 10, с. 12.
- Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. // М., Энергия, 1969.
- Островский B.C., Виргильев Ю. С., Костиков В. И., Шипков H.H. Искусственный графит. // М., Металлургия, 1986.
- Пелецкий В.Э., Тимрот Д. Л., Воскресенский В. Ю. Высокотемпературные исследования тепло- и электропроводности твердых тел. // М.: Энергия, 1971.
- Петров В.А. Излучательная способность высокотемпературных материалов. // М., Наука, 1969.
- Петров В.А., Чеховской В. Я., Шейндлин А. Е. // В кн.: Доклады научно-технической конференции МЭИ по итогам научно-исследовательских работ за 1966—1967 гг., теплофизическая подсекция. М., Изд-во МЭИ, 1967, с. 171.
- Руководство по выражению неопределенности измерения: Перевод с англ. под науч. ред. проф. Слаева В. А. // С.-Петербург, ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, 1999.
- Свойства конструкционных материалов на основе углерода. // Справочник под ред. В. П. Соседова М., Металлургия, 1975.
- Сергейчев К. Ф., Лукина Н. А., Большаков А. П., Арутюнян Н. Р., Власов И. И., Ралъченко В. Г. Рост поликристаллического алмаза в плазме СВЧ-факела. // Прикладная физика, 2009, № 6, с. 107.
- Сильд Ю.А., Матвеев М. С., Походун А. И., Визулайнен Е. В. Исследование нового излучателя ВНИИМ для метрологического обеспечения радиационной термометрии. // Приборы, 2008, Y.100, № 10,с.46.
- Сковородько С.Н., Асиновский Э. И., Киселев В. И., Менделеев В .Я., Полищук В. П. Исследование фазовых превращений на поверхности графита при температуре около ЗкК. // Препринт, ОИВТ РАН, М., 2004.
- Тамм И.Е. Основы теории электричества. // М., Наука, 1976.
- Хрусталев Б. А, Раков A.M. Методы определения интегральных и спектральных излучательных свойств материалов при высоких температурах. // Сб.: Теплообмен, гидродинамика и теплофизические свойства веществ. М.: Наука, 1968. с. 280.
- Хрусталев Б.А. Степень черноты трубчатого излучателя при наличии неизотермичности. // Сб.: Теплообмен, гидродинамика и теплофизические свойства веществ. М.: Наука, 1968.
- Чеховской В. Я, Петров В. А., Петрова И. И. Влияние температуры термообработки пирографита на его коэффициент теплопроводности и удельное электросопротивление. //ТВТ, 1971, Т.9, с. 851.
- Чеховской В. Я, Петров В. А., Петрова И. И., Люкшин E.H. Теплопроводность пирографита при высоких температурах. // ТВТ, 1971, Т.9, № 1, с. 80.
- Шипков H.H., Костиков В. И., Непрошин Е. И., Демин A.B. Рекристаллизационый углерод. // М.: Металлургия, 1979.
- Шулепов C.B. Физика углеродных материалов. // Челябинск, Металлургия, 1990.
- Шульман А.Р., Федоров В. Н., Шепсенвол М. А. Теплопроводность окиси алюминия при высоких температурах.//ЖТФ, 1952, V.22, с. 1271.с.219.