聚合物/中空微球复合材料传热的理论模型

分析了中空微球填充聚合物复合材料的传热机理，指出其热传递主要以固体和气体的热传导、中空微球表面之间的热幅射和中空微球内气体的自然对流三种方式进行。基于最小热阻力法则和比等效导热系数相等法则，建立了热量传递的理论模型，并推导出了等效导热系数的计算式。应用该式估算了中空微球填充聚丙烯复合材料的等效导热系数（keff），并将其与数值模拟结果进行比较，发现当中空微球含量不高（φf≤20％（体积分数））时，等效导热系数的理论估算值和数值模拟值的变化趋势相似。随着中空微球含量增加，等效导热系数线性递减，当中空微球含量一定时，等效导热系数随着中空微球粒径的增加而有所下降。     

不同形状颗粒弥散复合材料的等效导热系数

根据最小热阻力法和比等效导热系数法对不同形状颗粒弥散复合材料的等效导热系数进行预测。采用以颗粒在传热方向上的特征长度为边长的立方体体积与实际颗粒体积之比作为形状因子,对不同颗粒形状等效为立方体时的无量纲相对特征长度进行修正,基于形状因子进一步推导了适用于不同形状颗粒弥散复合材料在中低体积分数情况的等效导热系数通用计算公式。此通用计算公式与实验值及其它模型计算值吻合较好,对于导热增强型复合材料,体积分数一定时,其等效导热系数与颗粒形状因子呈正比,增加颗粒在传热方向上的尺寸能有效提高复合材料的导热性能。     

热塑性复合材料等效导热系数测定方法

为了提高热塑性复合材料的导热性,为热塑性复合材料的开发与应用提供依据,研究了一种热塑性复合材料等效导热系数测定方法。将聚酰亚胺模塑粉、胶体石墨和炭纤维作为原料,制备热塑性复合材料,搭建复杂环境下导热系数测试实验平台,通过稳态法对理论上单一材料的导热系数进行计算。把填料转换成体积含量,研究热塑性复合材料导热性能,发现填充石墨和炭纤维的热塑性复合材料导热性能有很大的不同,需研究一种通用的热塑性复合材料等效导热系数测定方法。生成等效结构,在此基础上,依据常物性、无内热源与稳态热传导对热塑性复合材料等效导热系数进行测定,利用从底向上的计算方式求出等效导热系数。通过实验测试平台测量炭纤维填充热塑性复合材料和石墨填充热塑性复合材料,结果表明,所提测定结果基本分布于实测数据周围。通过人为添加满足正态分布的实验误差当成实验测量值对等效导热系数进行测定,所提方法可在测量误差情况下给出准确的热塑性复合材料等效系数测定结果。可见所提方法测定结果准确。     

多相固体的等效导热系数

文章以复合材料为背景,叙述了多相固体宏观等效导热系数的理论和建立预报设计公式的基本方法;具体地导出了单向纡维复合材料和空心微珠复合材料等效导热系数的组分设计公式。     

气凝胶及其纤维复合材料等效导热系数预测

为了研究气凝胶及其纤维复合材料的隔热性能,分别数值重构了几种气凝胶及其纤维复合材料的微细观随机结构,采用格子Boltzmann方法数值求解了它们的等效导热系数,同时用基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪测量了它们在复杂环境下的等效导热系数。研究表明:骨架连续的开孔型微观结构比骨架不连续的颗粒型微观结构更符合气凝胶的实际结构,开孔型结构等效导热系数的数值预测值与实验值的偏差大部分在±10%内;气凝胶的密度值会影响它的隔热性能,且存在着最佳的密度使得气凝胶的等效导热系数最低;纤维复合气凝胶的等效导热系数随着纤维体积分数的增加而增加;纤维在垂直于热流方向的水平面内随机排布时对气凝胶的隔热性能影响最小。     

含分布式内热源复合平板等效导热系数模型

复合材料广泛应用于能源工业等诸多领域，其等效导热系数是预测复合材料温度分布的关键参数。现有复合材料等效导热系数模型的分析对象大多不含内热源，对于核反应堆燃料等含分布式内热源复合材料的等效导热系数的研究还不够深入。该文针对含分布式内热源两相复合平板的导热问题，推导了预测其平均温度的等效导热系数理论模型，通过与无内热源情况对比，分析了内热源分布等因素的影响规律。将内热源随机分布对平均温度的影响分解为均匀分布加扰动的形式，分析了内热源偏离均匀分布时对等效导热系数的影响。结果表明：在一定条件下(如内热源分布较分散),内热源非均匀分布对平均温度的影响较小。研究结果可为今后研究核反应堆燃料的等效导热系数奠定基础。     

玻化微珠保温砂浆导热系数模型研究

基于最小热阻力法则和均匀化方法估算了玻化微珠保温砂浆的等效导热系数.用ANSYS模拟玻化微珠保温砂浆二维单元胞体的热传导,发现对热阻网络的横向热阻的极端考虑会给计算结果带来误差.用ANSYS计算的三维单元体模型的等效导热系数值与3种理论计算值进行比较,发现用假设横向热阻无穷小与假设横向热阻无穷大求得的单元体等效热阻的平均值作为单元体的等效热阻来求单元体等效导热系数更精确,最后实验也验证了这一结论.实验值与本文提出的理论模型计算值偏差仅为0.2%,证明用该方法来估算玻化微珠保温砂浆的导热系数是可行的.     

基于球型填充相复合材料有效导热系数的计算

文章运用数值单元体法建立了计算填充二硫化钼聚甲醛基复合材料有效导热系数的模型,提出了用有限元法和用求单元体模型的等效热阻来确定该复合材料等效导热系数2种计算方法,通过计算表明2种方法的计算结果比较接近,并运用上述方法研究了二硫化钼含量对聚甲醛基复合材料导热系数的影响规律.     

聚合物/中空微球复合材料理论传热模型的实验验证

应用导热系数测量仪，测量了中空微球填充聚丙烯复合材料的等效导热系数（keff），并对前期研究中所得到的等效导热系数公式进行了初步验证．结果表明，除个别点外，keff的理论估算值和实测值有较好的一致性．当中空微球体积分数φf≤20％时，随着φf的增加，keff大致呈线性减小．当φf较低时，keff随中空微球粒径的增加而有所下降．     

烟草导热系数与含水率、堆密度的综合关系

综合了本课题组长期对烟草导热系数的研究成果，推导出了烟叶和烟丝堆积床等效导热系数与含水率及堆密度的关系式，其计算值与实验值很吻合，并给出了根据一般含湿状态的实验数据得到的若干种不同产地不同级别烟草导热系数基准参数．这一工作为建立烟草热物性数据库奠定了的基础，并推进了对多孔介质导热系数研究的深度．     

基于分形理论的石墨泡沫新材料导热系数

新型导热材料石墨泡沫具有很好的热物理性质.文中应用分形理论讨论了这种新型多孔材料的分形特性,并在此基础上建立了石墨泡沫材料的导热模型.采用热阻法给出了石墨泡沫材料的等效导热系数的关系式.在空腔边长为200～500μm,对应的体孔隙率为82%～73%条件下,计算了石墨泡沫的体积分形雏数和等效导热系数.这种新的研究方法对多孔材料热物性研究有一定指导意义.     

泡沫型多孔介质等效导热系数的计算

该文根据泡沫状多孔材料的结构特点,建立了一种简化的单元体模型,利用最小热阻法分别导出连通孔型多孔材料气固两相的综合导热系数、辐射等效导热系数和材料总等效导热系数的计算公式。将计算结果与不同来源的实验数据进行比较,结果表明,公式计算值与相应材料的实验值有较好的一致性,同时合理反映出热辐射在多孔介质传热中的重要作用。该文所得计算公式简单方便,具有一定实用价值。     

一种基于数据筛选的导热系数计算方法

导热系数测量过程中实验数据的准确性是导热系数计算的关键。实验数据不准确,直接影响导热系数的精度。现有的导热系数测量计算中对数据是否准确没有很好的评判准则或方法。鉴于此,本文提出了一种以斜率相对标准差为依据筛选数据的导热系数计算新方法。该方法以斜率相对标准差为准则判断并筛选实验数据,利用最小二乘法拟合筛选后的数据求解导热系数。将该方法应用于乙二醇标定溶液的导热系数计算中,同传统算法相比,新方法数据处理简单、计算导热系数精度提高明显、能够广泛地应用到导热系数测量实验中,测量结果明显优于传统算法。     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

套管式地埋管换热器设计计算方法

 以线热源理论为基础建立套管式地埋管换热器换热的简化模型,给出基于热响应试验的套管式换热器设计计算方法。以湖南省韶山市一实际工程为实例对钻孔现场进行测试,采用该方法可计算出其综合导热系数和钻孔内总热阻。同时对该工程的另一钻孔进行双U测试及计算,以此作对比分析。考察两组测试在综合导热系数、钻孔内总热阻、换热温差和换热量上的内在联系。计算结果和测试结果表明,该计算方法在套管式换热器设计上具有适用性,避开了钻孔内层层热阻的复杂计算,简化了计算过程,可为实际工程提供计算参考。     

描述微纳米多孔复合绝热材料的单元体传热模型

根据硬硅钙石-气凝胶复合绝热材料的微观结构特点,建立了描述材料内气固耦合导热的三维单元体传热模型.通过模型计算对硬硅钙石型硅酸钙、气凝胶及硬硅钙石-气凝胶复合绝热材料的导热系数进行了对比研究.结果表明:硬硅钙石型硅酸钙密度是影响复合绝热材料有效导热系数的关键因素,而气凝胶密度的影响不大;在高温下,复合绝热材料的导热系数要明显低于硬硅钙石型硅酸钙及二氧化硅气凝胶的导热系数.     

空心玻璃微球热导率的测定

介绍了一种用探针法测定多功能材料空心玻璃微球热导率的方法。在自制的探针内设置加热电阻和测量热电偶，温度信号经８０３１单片机处理后送到４８６ＰＣ储存，通过曲线拟合计算求得热导率。     

高压流体气液相导热系数模型的建立

对温度Ｔ、导热系数λ和压力ｐ三者之间的关系进行了分析,建立了一个能够同时预测纯组分气液相导热系数的统一模型,它能够描述高压流体和超临界流体的导热系数随温度和压力的变化。在较宽的温度和压力范围内（Ｔ＝８０～１４００Ｋ,ｐ＝０．１～３５０ＭＰａ）,对油气藏流体中常见组分的气液相导热系数进行了计算,２２个组分３２６３个数据点的拟合结果的平均相对误差为１２．５３％。通过引入常规的状态方程混合规则,将模型拓展应用于混合物导热系数的计算,１３种二元和三元混合物２６０个数据点的平均相对误差为１１．１９％;对３个石油馏分２２个点导热系数的预测结果的平均相对误差为８．８９％