堆積顆粒體的熱傳導特性研究.pdf

1、對于堆積顆粒傳熱問題的研究，在許多領域都有較大的應用價值，例如:糧食的儲存，煤炭的堆積、燃燒，混凝土的凝結，金屬材料的先進成型工藝，保溫與耐火材料的選用，滾筒式干燥機和堆積床、流化床的設計等。目前的許多研究，通常都著眼于堆積顆粒微觀傳熱機理的理論研究，或者是某些特定的顆粒材料，在特定條件下的導熱系數的實驗，這些都無法為日常的工程應用提供足夠的數據支持。
　　針對目前堆積顆粒導熱系數研究中所存在的這一問題，本文開展了以下工作:

2、>　　首先，對影響堆積顆粒導熱系數的因素，從機理的角度進行了討論，整理歸納了部分學者的研究成果。從理論角度得出了在有序堆積的條件下，影響堆積顆粒的導熱系數的因素只有堆積顆粒的分形維數和材料的導熱系數的結論。
　　第二，在保護熱板法的基礎上，對原有的實驗裝置進行了改進，用于測量堆積顆粒的導熱系數。主要的改進之處包括:采取了可變樣品厚度的設計，通過嚴格的數學推導，求解出不受冷熱板表面接觸熱阻影響的導熱系數和冷熱板接觸熱阻的大小;增加設

3、計了用于保持堆積顆粒樣品形態(tài)的保護圈，對其尺寸進行了仿真;增加了壓板、真空罩等其他設備。
　　第三，針對玻璃微珠樣品，進行了多組實驗，初步地得出了玻璃微珠堆積體的導熱系數受其粒徑分布影響的規(guī)律。這些規(guī)律有:
　　(1)對于堆積顆粒，導熱系數不受粒徑絕對大小的影響，而只受到堆積形態(tài)的影響。對于顆粒粒徑均勻集中在一個粒徑值左右的情形，堆積形態(tài)的影響可以使用孔隙率這一參數來進行表達。對于玻璃微珠，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，則其導熱系數分布在0.08W/(mK)附近，隨著溫度的上升而緩慢下降。
　　(2)當玻璃微珠受到壓緊力之后，導熱系數隨著壓緊力的增大，首先顯著上升，然后趨于平緩，最終穩(wěn)定在0.1W/(mK)附近。通過將空間參數帶入第二章所給的計算式算得，壓緊力對導熱系數的影響體現在對孔隙率的影響上，這與實驗結果具有較高的一致性，因此可以認為，該式適用于粒徑集中分布的顆粒在不同壓緊條件下的導熱系數求解。
　　(3)當多