堆積顆粒體的熱傳導(dǎo)特性研究.pdf

1、對(duì)于堆積顆粒傳熱問題的研究，在許多領(lǐng)域都有較大的應(yīng)用價(jià)值，例如:糧食的儲(chǔ)存，煤炭的堆積、燃燒，混凝土的凝結(jié)，金屬材料的先進(jìn)成型工藝，保溫與耐火材料的選用，滾筒式干燥機(jī)和堆積床、流化床的設(shè)計(jì)等。目前的許多研究，通常都著眼于堆積顆粒微觀傳熱機(jī)理的理論研究，或者是某些特定的顆粒材料，在特定條件下的導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，這些都無法為日常的工程應(yīng)用提供足夠的數(shù)據(jù)支持。
　　針對(duì)目前堆積顆粒導(dǎo)熱系數(shù)研究中所存在的這一問題，本文開展了以下工作:

2、>　　首先，對(duì)影響堆積顆粒導(dǎo)熱系數(shù)的因素，從機(jī)理的角度進(jìn)行了討論，整理歸納了部分學(xué)者的研究成果。從理論角度得出了在有序堆積的條件下，影響堆積顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)的因素只有堆積顆粒的分形維數(shù)和材料的導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)論。
　　第二，在保護(hù)熱板法的基礎(chǔ)上，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，用于測(cè)量堆積顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)。主要的改進(jìn)之處包括:采取了可變樣品厚度的設(shè)計(jì)，通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，求解出不受冷熱板表面接觸熱阻影響的導(dǎo)熱系數(shù)和冷熱板接觸熱阻的大小;增加設(shè)

3、計(jì)了用于保持堆積顆粒樣品形態(tài)的保護(hù)圈，對(duì)其尺寸進(jìn)行了仿真;增加了壓板、真空罩等其他設(shè)備。
　　第三，針對(duì)玻璃微珠樣品，進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)，初步地得出了玻璃微珠堆積體的導(dǎo)熱系數(shù)受其粒徑分布影響的規(guī)律。這些規(guī)律有:
　　(1)對(duì)于堆積顆粒，導(dǎo)熱系數(shù)不受粒徑絕對(duì)大小的影響，而只受到堆積形態(tài)的影響。對(duì)于顆粒粒徑均勻集中在一個(gè)粒徑值左右的情形，堆積形態(tài)的影響可以使用孔隙率這一參數(shù)來進(jìn)行表達(dá)。對(duì)于玻璃微珠，在不受外界壓緊力的條件下，若其粒徑

4、集中分布在某一值的附近，則其導(dǎo)熱系數(shù)分布在0.08W/(mK)附近，隨著溫度的上升而緩慢下降。
　　(2)當(dāng)玻璃微珠受到壓緊力之后，導(dǎo)熱系數(shù)隨著壓緊力的增大，首先顯著上升，然后趨于平緩，最終穩(wěn)定在0.1W/(mK)附近。通過將空間參數(shù)帶入第二章所給的計(jì)算式算得，壓緊力對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響體現(xiàn)在對(duì)孔隙率的影響上，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較高的一致性，因此可以認(rèn)為，該式適用于粒徑集中分布的顆粒在不同壓緊條件下的導(dǎo)熱系數(shù)求解。
　　(3)當(dāng)多