Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Пивинский Ю.Е. -> "Кварцевая керамика" -> 59

Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.

Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. Кварцевая керамика — М.: «Металлургия», 1974. — 264 c.
Скачать (прямая ссылка): kvartz-keramika.djvu
Предыдущая << 1 .. 53 54 55 56 57 58 < 59 > 60 61 62 63 64 65 .. 88 >> Следующая

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Теплоемкость
Экспериментально полученная авторами зависимость истинной теплоемкости кварцевой керамики от температуры представлена на рис. 93 [45]. Характер зависимости хорошо согласуется с теоретической зависимостью, полученной Дебаем [174] для материалов, у которых основное тепло при нагреве идет на увеличение энергии комплексов, связанных между собой атомов и ионов, а число свободных электронов мало. С повышением температуры от комнатной до 500°С истинная теплоемкость кварцевой керамики вначале возрастает интенсивно, а после 500°С — постепенно.
182
В диапазоне 20-800°С аналитическая зависимость истинной теплоемкости от температуры в градусах Кельвина с точностью до 2% может быть выражена уравне-нием
, = 0,0718 (1 +5,56- 10-37-2,6Ы0 6 Г*)-
(69)
Так как теплоемкость материала в первую очередь определяется процессами движения атомов и молекул, то теплоемкость кварцевой керамики должна соответствовать теплоемкости кварцевого стекла того же химического состава. Поэтому целесообразно также привести имеющиеся в литературе данные по теплоемкости кварцевого стекла.
По данным [181], истинная молярная теплоемкость кварцевого стекла в интервале 298—2000°К определяется уравнением
0,30

025


0,20


0,15
Рис. 93. Истинная теплоемкость кварцевой керамики
с= 13,38 + 3,68-10-3Т-3,45-10*Х X Т~~2 ккал/(моль°К)..
(70)
По данным [;1«2, 183], истинная теплоемкость кварцевого стекла равна:
т °к 73 173 273 373 573 773
с ккал/(кг-°С) ' ' ' ' . 0,0434 0,1128 0,1657 0,201 0,245 0 270
С, ккалДкг Ч • • • • 973 \т 1373 1573 1773 1973
С, ккал/(кг X) : ". ". : '. 0,281 0,289 0,294 0,316 0,339 0,352
Хорошее соответствие данных авторов книги по истинной теплоемкости кварцевой керамики в диапазоне 20—800°С с теплоемкостью кварцевого стекла (расхождение не превышает 2%), а также одинаковая химическая основа дают основания для использования приведенных данных по теплоемкости кварцевого стекла при расчетах процессов теплопроводности в кварцевой керамике и при более высоких температурах.
183
Теплопроводность
Теплопроводность материалов, в частности, кварцевой керамики, определяется прежде всего структурой, пористостью и наличием примесей. Для кварцевой керамики, как и для кварцевого стекла, характерна аморфная структура, и процессы передачи тепла обусловливаются в первую очередь фононной проводимостью.
Экспериментально теплопроводность кварцевой керамики в зависимости от температуры и пористости была изучена авторами данн.ой книги [45].
Теплопроводность определялась методом квазистационарного теплового режима при граничных условиях второго рода (постоянный во времени и по поверхности
тепловой поток). Метод
о
У
800 °С
Рис, 94. Зависимость теплопроводно сти от температуры (цифры иа кри вых — пористость керамики)
^ II позволяет определить В течение одного эксперимента теплопроводность и теплоемкость. По найденным значениям этих свойств и плотности материала вычисляли коэффициент температуропроводности.
Для определения теп-лофизических свойств образцы изготовляли в виде пластин размерами 70Х X70X12 мм3. Ошибка измерения не превышала 8%. Перед испытаниями установку проверяли, определяя теплопроводность пластин из прозрачного плавленого кварца, рекомендованного в качестве эталона в диапазоне значений коэффициента теплопроводности от 1 до 5 ккал/(ч - м-°С).
На рис. 94 показана зависимость теплопроводности кварцевой керамики от температуры при различных значениях пористости. Для сравнения приведена также зависимость к прозрачного плавленого кварца, по обобщенным литературным данным [184]. В диапазоне от 100 до 800°С зависимость теплопроводности от температуры с точностью до 2% описывается уравнением Х = А10 (1 +ВТ), (71)
184
Таблица 12. Значения постоянных А, В и Х,0 для материалов разной пористости
Пористость А В-10» Х0, ккал/ (ч-м°С) Пористость А В-10» Я.0, ккал/ (ч-м°С)
1,5 ¦ 6,8 0,993 0,833 0,690 0,715 0,78 6,56 16,0 28,0 0,840 0,900 0,800 0,500 0,38 0,26
Значения постоянных А, В и Я0 приведены в табл. 12.
Общей закономерностью является линейное увеличение теплопроводности с ростам температуры. Это согласуется с теоретическими данными по температурной зависимости теплопроводности аморфных материалов с фононной (решетчатой) проводимостью.
Доля теплопроводности воздуха, накодящегося в порах, и переноса тепла за счет теплообмена излучением через поры ничтожно мала по сравнению с фононной проводимостью основного материала. Иначе интенсивность увеличения теплопроводности с ростом температуры должна возрастать по мере увеличения пористости.
До 130—150°С зависимость теплопроводности от температуры отличается от линейной. Наиболее значительно отклонение от линейной зависимости для материала пористостью 1,5% и слабо выражено для образцов с большей пористостью.
При сравнении температурной зависимости коэффициента теплопроводности керамики пористостью 1,5% и прозрачного кварцевого стекла можно выделить два диапазона температур — от 30 до 400°С и выше 400°С. До 400°С обе кривые подобны. С ростом температуры наблюдается быстро нарастающее расхождение из-за более интенсивного увеличения теплопроводности прозрачного кварца. При 400°С Я плотной керамики составляет 80% от Я прозрачного стекла, при 800°С — всего 47%.
Предыдущая << 1 .. 53 54 55 56 57 58 < 59 > 60 61 62 63 64 65 .. 88 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed