|
Таблица 2.3.
Свойства образцов МПГ-6 при 293 К
73
Номер
образца
Плотность,
г/см
3
Температуропроводность,
мм
2
/с
Теплопроводность,
Вт/(м К)
№ 1
1,783
97.0
120.4
№ 2
1,825
113.2
143.8
№ 3
1,776
96.1
118.7
№ 4
1,664
80.5
93.3
Рис. 2.21.
Теплоемкость графита марки МПГ_6:
1
– результаты измерений на
установке LFA - 427,
2
–
C
, λ - калориметр,
3
– DSC 404 F1,
4
– уравнение (1).
На рис. 2.21 приведены результаты измерений теплоемкости,
полученные всеми тремя методами. Видно, что данные хорошо согласуются
между собой. Среднеквадратичное отклонение экспериментальных точек от
аппроксимирующей зависимости
C
P
(T)=0.636+3.09×10
-3
t
‒
3.724×10
-6
t
2
+ 2.609×10
-9
t
3
-6.92×10
-13
t
4
(2.11)
74
составляет 0.7%. Здесь
t
=
T
– 273.15, размерность
C
P
(
T
) – Дж/(г К),
T
–
К. В пределах оцениваемых погрешностей измеренные значения
теплоемкости МПГ-6 согласуются со справочными данными для POCO
графита [86]. Это подтверждает тот факт, что теплоемкость графитов
практически не зависит от технологии их получения и пористости [87].
Рис. 2.22.
Результаты измерений температуропроводности образцов МПГ-6:
1
–
образец № 1;
2
– № 2;
3
,
4
–№ 3 (две серии экспериментов);
5
– № 4.
На рис. 2.22 приведены результаты измерений температурной
зависимости коэффициента температуропроводности четырех образцов
графита марки МПГ-6, полученных как при нагреве, так и при охлаждении
для постоянной толщины образца. Можно заметить сильное изменение
a
в
интервале температур 293–800 К и значительное расслоение результатов для
разных образцов (30–50%). Воспроизводимость данных проверялась в
экспериментах с третьим образцом МПГ-6. Отличие результатов двух серий
не превышало 2.7%,что меньше, чем оцениваемые погрешности измерений
температуропроводности.
75
Рис. 2.23.
Теплопроводность образцов МПГ-6:
1
– образец № 1,
2
– № 2,
3
– № 3,
4
– № 4.
Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности связаны
известным соотношением:
=
a C
P
(2.12)
Используя результаты наших измерений по температуропроводности
a
,
данные по теплоемкости (2.11), плотности (табл. 2.3) и тепловому
расширению МПГ-6 можно рассчитать теплопроводность графита (рис. 2.23).
Из рисунка видно, что коэффициент теплопроводности изменяется
менее сильно, чем температуропроводность. Практически эквидистантное
расположение температурных зависимостей теплопроводности образцов
МПГ-6 (рис. 2.23) позволяет надеяться на получение достаточно простой
обобщающей зависимости.
76
Ранее [78] было показано, что теплопроводность поликристаллических
графитов в диапазоне температур от комнатной до 3300 K может быть
описана эмпирической зависимостью вида
λ(T) ~
1/
T
, которая, однако, не
учитывает пористость образца. Согласно общим представлениям теории
фонон-фононного взаимодействия [89] изменение теплопроводности в
области промежуточных температур (выше комнатной, но ниже температуры
Дебая) имеет вид
λ(T) ~ T
n
exp(b/T)
. Однако использование этого выражения
для аппроксимации первичных экспериментальных данных по МПГ-6
приводит к систематическим отклонениям сглаженных значений. Хороших
результатов удалось добиться с помощью эмпирической зависимости:
( )
exp
t
T
A
B
C
(2.13)
Используя (2.13) определялась теплопроводность образца при
комнатной температуре
293
и строились безразмерные зависимости
293
( ) /
T
. Из рис. 2.24 видно, что приведенная теплопроводность для всех
образцов практически совпадает между собой. Совместная обработка
результатов измерений дала уравнение:
293
( ) /
0.351 0.675exp
597
t
T
(2.14)
Среднеквадратичное отклонение первичных данных от (4) составило 2%.
Как указывалось ранее в главе 1, теплопроводность графитов в
значительной степени определяется пористостью [90]. Для графитов одной
марки пористость однозначно связана с макроскопической плотностью
образцов. Это подтверждают результаты наших измерений при комнатной
температуре (табл. 2.3, рис. 2.25). В интервале плотностей 1,66-1,825 г/см
3
теплопроводность образцов МПГ-6, со среднеквадратичным отклонением
0.6%, описывается зависимостью:
293
= 5246.2 – 6.2051 + 1.86803 10
-3 2
,
(2.15)
77
где измеряется в Вт/(м К), в г/см
3
.
Рис. 2.24.
Нормированная на λ293 теплопроводность образцов МПГ_6:
1
– образец
№ 1,
2
– № 2,
3
– № 3,
4
–№ 4,
5
– уравнение (3).
Рис. 2.25.
Зависимость теплопроводности образцов МПГ-6 от макроскопической
плотности при 293.15 К. Точки – экспериментальные значения, линия – уравнение
(5).
Do'stlaringiz bilan baham: |
