TÍNH HỆ SỐ DẪN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU PHỨC HỢP

Trong tính toán kỹ thuật thường có yêu cầu xác định hệ số dẫn nhiệt  của vật liệu. Vật liệu phức hợp rất hay dùng trong kỹ thuật. Chúng có thành phần và kết cấu rất đa dạng. Việc xác định  bằng thực nghiệm rất tốn kém và hiện chỉ có số liệu thực nghiệm cho các thành phần vật liệu đồng chất đơn giản. Đề tài này muốn tìm 1 công thức đơn giản cho phép tính  của vật liệu phức hợp theo các thông số của các thành phần....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
TÍNH HỆ SỐ DẪN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU PHỨC HỢP -1- TÍNH HỆ SỐ DẪN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU PHỨC HỢP THE CALCULATE TO HEAT CONDUCTIVITY COEFFICIENT OF MIXED MATERIAL 1. Đặt vấn đề: Trong tính toán kỹ thuật thường có yêu cầu xác định hệ số dẫn nhiệt λ của vật liệu. Vật liệu phức hợp rất hay dùng trong kỹ thuật. Chúng có thành phần và kết cấu r ất đa dạng. Việc xác định λ bằng thực nghiệm rất tốn kém và hiện chỉ có số liệu thực nghi ệm cho các thành phần vật liệu đồng chất đơn gi ản. Đ ề tài này mu ốn tìm 1 công th ức đ ơn gi ản cho phép tính λ của vật liệu phức hợp theo các thông số của các thành phần. 2. Phát biểu bài toán: Cho trước khối vật liệu kích thước F x δ không đồng nhất, gồm n thành phần phân bố đều. Mỗi thành phấn i có hệ số dẫn nhiệt λi và thành phần thể tích ri = Vi / V đã biết. Cần xác định hệ số dẫn nhiệt λ của vật liệu theo ri, λi và n. 3. Các giả thiết nghiên cứu: 1) Mỗi thành phần được phân bố đều và đẳng hướng trong vật. 2) Nếu tách ra và giữ nguyên thể tích V i của mỗi thành phần, thì hệ số dẫn nhiệt λi của nó không đổi và bằng λi đã cho. 3) Mỗi thành phần có pha không đổi, có thể ở thể rắn hoặc lỏng, hoặc khí, có thể tích riêng vi và khối lượng riêng ρi không đổi.Hình 1.1 Mặt trờ4. Lập công thức tính λ (ri, λ i, n): i Nếu tách riêng mỗi thành phần thứ i, giữ Hình 1. Mô tả bài toán tính λ (ri, λi, n) nguyên thể tích Vi của nó và xếp lần lượt các lớp theo hướng δ, thì theo 3 giả thiết trên, nhiệt trở của chúng không đổi, tức là có: δ δ n V V R = = ∑ i , trong đó chiều dày δi của lớp thứ i không bị nén là: δ i = i = i = ri .δ λ i=1 λi F V /δ δ riδ n n ri −1 Giải phương trình = ∑ sẽ tìm được λ (n, ri , λi ) = (∑ ) , [W / mK ] λ i=1 λi i =1 λi 5. Hệ quả của công thức (4): Khi hỗn hợp gồm 2 thành phần, có thể tích r 1, r2 của chúng theo khối lượng riêng ρ của hỗn hợp và ρ1, ρ2 của các thành phần, như là nghiệm của hệ phương trình:  r1 = ( ρ − ρ 2 ) /( ρ1 − ρ 2 )  r1 + r2 = 1 ⇒  r1 ρ1 + r2 ρ 2 = ρ r2 = ( ρ1 − ρ ) /( ρ1 − ρ 2 ) Thay r1, r2 vào công thức tổng quát sẽ có: λ1λ2 ( ρ1 − ρ 2 ) λ (λ1 , ρ1 , λ2 , ρ 2 , ρ ) = λ1 ( ρ1 − ρ ) + λ2 ( ρ − ρ 2 ) 6. Kiểm tra sai số của công thức so với thực nghiệm: Sau đây sẽ xác định sai số tương đối ε = (1 − λt / λTN giữa λt tính theo công thức và λTN đã được đo bằng thực nghiệm của 5 loại vật liệu hỗn hợp của 2 pha rắn + rắn, rắn + khí và khí + khí. -2- Bảng 1. Bảng tính λ vài vật liệu phức hợp và sai số so với thực nghiệm. ρ [kg/m3] / ri [%] λ Thành phần λ t, , [W/mK] đo ε, % Vật liệu ρ1 ρ2 ρh λ1 λ2 λTN [W/mK] 1 2 Xi Vữa Cát 2000 1500 1800 0,98 1,38 1,12 1,109 1,1 măng KhôngGạch xốp Gạch 1800 1,2 1200 0,77 0,026 0,07 0,073 4,2 ...