Каркасна теплопровідность пористих металевих матеріалів
Рубрика:
| 1Косторнов, АГ, 1Шаповал, АА, Шаповал, ІВ 1Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича Національної академії наук України, Київ |
| Косм. наука технол. 2021, 27 ;(2):70-77 |
| Мова публікації: Українська |
Анотація: Досліджено вплив фізичних характеристик і параметрів металевих волокнистих матеріалів на їхню теплопровідність. Такі пористі матеріали призначені, зокрема, для ефективного застосування у двофазних теплопередавальних пристроях (теплових трубах). Застосування теплових труб у авіаційних і космічних апаратах забезпечує ряд теплофізичних переваг. Наприклад, теплові труби суттєво розширюють можливості повітряного охолодження теплонавантажених технічних пристроїв. Теплопровідність капілярно-пористих матеріалів-структур, які є важливими елементами теплових труб, істотно впливає на інтенсивність двофазного теплообміну всередині теплових труб. Каркасна теплопровідність є еквівалентом теплопровідності матеріалів, таких, зокрема, які є умовно суцільними середовищами. Дослідження впливу структурних характеристик пористих матеріалів, таких як пористість і розміри дискретних часток-волоконець (фракцій досліджуваних матеріалів), виконано з використанням спеціального експериментального обладнання, розробленого і створеного в Інституті проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України. Пористі металеві структури (покриття), виготовлені з мідних, нікелевих і сталевих волокон (МВМ), досліджено в умовах, аналогічних щодо умов функціонування теплових труб космічного призначення. Значення пористості дослідних зразків матеріалів змінювалися від 40 до 93 %.
Результати досліджень показали, що на значення теплопровідності пористих матеріалів істотно впливають такі фізичні характеристики капілярних структур: 1) теплопровідність металевих матеріалів (фракцій-волоконець); 2) пористість капілярно-пористих металевих матеріалів (структур). Розміри дискретних часток-волоконець також впливають на значення теплопровідності МВМ, але меншою мірою.
Отримані у роботі результати узагальнено емпіричними залежностями-формулами, що дозволяє виконувати інженерні розрахунки теплопровідності металевих волокнистих матеріалів. Результати досліджень призначено для їхнього практичного інженерного застосування у авіаційному та космічному приладо- і апаратобудуванні. Зокрема, наведені результати є необхідними при розробці та створенні ефективних теплових труб з металевими волокнистими капілярними структурами.
|
| Ключові слова: каркасна теплопро-відність, металеві волокнисті матеріали, розміри волоконець, характеристики і геометричні параметри волоконець |
References:
1. Vishenskiy S. А., Kashtan V. S., Konoval V. P., Lutsik R. V., Neduzhiy N. A., Tsaturyants A. B. (1988). Characteristics of capillary-porous materials. Kyiv: High school, 168 p. [in Russian].
2. Voronin V. G., Revyakin А. V., Sasin V. J., Tarasov V. S. (1976). Low temperature heat pipes for aircraft. Moscow: Engineering, 200 p. [in Russian].
3. Dulnev G. N., Zarichnyak Y. P. (1974). Thermal conductivity of mixtures and composite materials. Leningrad: Energy, 264 p. [in Russian].
4. Ivanovskiy М. N., Sorokin V. P.,Yagodkin I. V. (1978). The physical basis of heat pipes. Moscow: Atomizdat, 256 p. [in Russian].
5. Kostornov A. G. (1977). Fibrous materials. Encyclopedia of Inorganic Materials in 2 vol. Kyiv: The main edition of the Ukrainian Soviet Encyclopedia, Vol. 1, 204—205 [in Russian].
6. Kostornov A. G. (1983). Permeable metallic fiber materials. Kyiv: Technique, 128 p. [in Russian].
7. Kostornov A. G. (2003). Material science of dispersed and porous metals and alloys. Kyiv: Scientific thought, Vol. 2, 550 p. [in Russian].
8. Kostornov A. G., Galstyan L. G. (1984). Thermophysical properties of porous fiber materials. Powder Metallurgy, № 3, 88—92. [in Russian].
9. Оdеlеvskiy V. I. (1951). Calculation of the generalized conductivity of heterogeneous systems. J. Techn. Phys., 21(6), 667—685 [in Russian].
10. Skorokhod V. V. (1967). Some physical properties of highly porous bodies. Powder Metallurgy, № 6, 33—38 [in Russian].
11. Martynenko O. G., Mikhalevich A. A., Shikov V. K. (Еds). (1987). Handbook of Heat Exchangers in 2 vol. Moscow: Energoatomizdat, Vol. 2, 352 p. [in Russian].
12. Shapoval A. A., Panov Y. M., Shapoval І. V., Ditkivska O. S.. (2019). Porous coatings and structures for the intensification of boiling processes on metallic heat-stressed surfaces. Ukr. Conf. with Int. Participation «Shemistry, Physics and Technology of Surface» and Workshop «Metal-Based Biocompatible Nanoparticles: Synthesis and Applications», Ukraine, Kyiv, May 15—17. Book of abstracts. p. 166.
13. Singh B. S., Dybbs A., Lyman F. A. (1973). Experimental study of the effective thermal conductivity of liduid saturated sintered fibre metal wicks. Int. J. Heat and Mass Transfer», № 16, 145—155.
2. Voronin V. G., Revyakin А. V., Sasin V. J., Tarasov V. S. (1976). Low temperature heat pipes for aircraft. Moscow: Engineering, 200 p. [in Russian].
3. Dulnev G. N., Zarichnyak Y. P. (1974). Thermal conductivity of mixtures and composite materials. Leningrad: Energy, 264 p. [in Russian].
4. Ivanovskiy М. N., Sorokin V. P.,Yagodkin I. V. (1978). The physical basis of heat pipes. Moscow: Atomizdat, 256 p. [in Russian].
5. Kostornov A. G. (1977). Fibrous materials. Encyclopedia of Inorganic Materials in 2 vol. Kyiv: The main edition of the Ukrainian Soviet Encyclopedia, Vol. 1, 204—205 [in Russian].
6. Kostornov A. G. (1983). Permeable metallic fiber materials. Kyiv: Technique, 128 p. [in Russian].
7. Kostornov A. G. (2003). Material science of dispersed and porous metals and alloys. Kyiv: Scientific thought, Vol. 2, 550 p. [in Russian].
8. Kostornov A. G., Galstyan L. G. (1984). Thermophysical properties of porous fiber materials. Powder Metallurgy, № 3, 88—92. [in Russian].
9. Оdеlеvskiy V. I. (1951). Calculation of the generalized conductivity of heterogeneous systems. J. Techn. Phys., 21(6), 667—685 [in Russian].
10. Skorokhod V. V. (1967). Some physical properties of highly porous bodies. Powder Metallurgy, № 6, 33—38 [in Russian].
11. Martynenko O. G., Mikhalevich A. A., Shikov V. K. (Еds). (1987). Handbook of Heat Exchangers in 2 vol. Moscow: Energoatomizdat, Vol. 2, 352 p. [in Russian].
12. Shapoval A. A., Panov Y. M., Shapoval І. V., Ditkivska O. S.. (2019). Porous coatings and structures for the intensification of boiling processes on metallic heat-stressed surfaces. Ukr. Conf. with Int. Participation «Shemistry, Physics and Technology of Surface» and Workshop «Metal-Based Biocompatible Nanoparticles: Synthesis and Applications», Ukraine, Kyiv, May 15—17. Book of abstracts. p. 166.
13. Singh B. S., Dybbs A., Lyman F. A. (1973). Experimental study of the effective thermal conductivity of liduid saturated sintered fibre metal wicks. Int. J. Heat and Mass Transfer», № 16, 145—155.
https://doi.org/10.1016/0017-9310(73)90258-5