Коэффициент теплопроводности металлов при низких температура

Коэффициент теплопроводности металлов. Количественной теории теплопроводности на сегодня не существует. Это связано со сложными, не поддающимися аналитическому описанию механизмами рассеяния фононов и электронов на примесях и атомах, внедренных в решетку, на вакансиях и дислокациях. Справочные данные могут служить лишь для весьма приближенных оценок, поскольку не представляется возможным простым способом и с необходимой точностью определить физическую и химическую чистоту образца, коэффициент теплопроводности которого очень чувствителен при низких температурах к содержанию примесей и характеру их распределения в металле. На рис. 3.11 приведены температурные зависимости теплопроводности для различных образцов меди, отличающихся химической чистотой. Как следует из рис. [c.232]

Следует отметить, что для очень чистых металлов при низких температурах наблюдается максимум коэффициента теплопроводности, зачастую превышающий его значение при комнатной температуре во много раз. При температурах, близких к комнатной, коэффициент теплопроводности чистых металлов почти не зависит от температуры. Величина (или даже само существование) [c.149]

На фиг. 9.7 приведены кривые зависимости от температуры коэффициентов теплопроводности для некоторых металлов, обычно считающихся хорошими проводниками тепла. Следует отметить, что для очень чистых металлов при низких температурах наблюдается максимум коэффициента теплопроводности, причем максимальная величина зачастую во много раз превышает коэффициент теплопроводности при комнатной температуре. При температурах, близких к комнатной, коэффициент теплопроводности чистых металлов почти не зависит от температуры. Величина (или лаже само существование максимума) сильно зависит от наличия [c.381]

Если теплопроводность не зависит от температуры, то, как видно из рис. 1-1, температура внутри стенки убывает по линейному закону от до 1 ,2- Теплошроводность различных веществ дается в приложении. Как видно из таблиц, среди твердых тел металлы обладают наилучшей теплопроводностью. Например, коэффициент теплопроводности чугуна равняется приблизительно А5 ккал/м - ч - град, меди— приблизительно 300 ккал/м-ч-град. Металлические сплавы имеют значительно более низкую теплопроводность, чем чистые металлы. Например, величины теплопроводности нержавеющей стали около 13,3 ккал/м-ч-град. Величины теплопроводности неметаллических веществ составляют приблизительно от 0,05 до 3 ккал/м-ч-град. [c.27]

Из приведенных данных видно, что величина Я для различных материалов изменяется в широких пределах это в значительной мере определяет их назначение. Низкая теплопроводность теплоизоляционных материалов объясняется их пористой структурой, в ячейках которой заключен воздух, плохо проводящий тепло. Для большинства металле коэффициенты теплопроводности с возрастанием температуры уменьшаются, тогда как для газов они возрастают. [c.113]

С наличием металлической проводимости тесно связаны высокая теплопроводность и оптические свойства металлических веществ. Так, электроны могут вследствие их высокой подвижности осуществлять отвод тепла путем переноса энергии из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Высокие коэффициенты поглощения и отражения излучения у металлов объясняются наличием в энергетических зонах очень тесно расположенных чередующихся занятых и свободных состояний. Этим обусловлены металлический блеск и непрозрачность. В тонкодисперсном состоянии все металлы имеют черный цвет. [c.360]

Деление элементов и простых веществ на металлы и неметаллы в известной степени неоднозначно, С одной стороны, металлы и неметаллы различают по их физическим свойствам, которые проявляются у соответствующих простых веществ. Так, для металлов характерны высокая теплопроводность и электрическая проводимость, отрицательный температурный коэффициент проводимости, специфический металлический блеск, ковкость, пластичность и т.п. Физические свойства неметаллов существенно иные они хрупки, обладают низкой теплопроводностью и электрической проводимостью с положительным температурным коэффициентом (возрастание с температурой) и т.п. С другой стороны, различие между металлами и неметаллами проявляется в их химических свойствах для первых характерны основные свойства оксидов и гидроксидов и восстановительное действие, для вторых — кислотный характер оксидов и гидроксидов и окислительная активность. Ориентируясь на физические свойства, к типичным металлам следует отнести, например, медь, серебро и золото, обладающие наиболее высокой электрической проводимостью и пластичностью. Однако по химическим свойствам эти вещества вовсе не относятся к типичным металлам, поскольку стоят в ряду стандартных электродных потенциалов (ряд напряжений) после водорода. В то же время для элементов IА-группы, являющихся по химическим свойствам самыми активными металлами, некоторые физические характеристики (например, электрическая проводимость) выражены не так ярко. Таким образом, подразделяя элементы на металлы и неметаллы, всегда следует иметь в виду, по каким свойствам это деление осуществляется по химическим или по физическим. [c.244]

Значения коэффициентов теплопроводности газов приведены в табл. 2.1, 2.19 и 2.20, жидкостей — в табл. 2.2, 2.18, 2.22, жидких металлов — в табл. 2.21, воды вблизи критической и сверхкритической областей— на рис. 2.21, твердых тел—в табл. 2.3—2.6. Расчетный метод определения коэффициента теплопроводности бинарной смеси газов с известными X см. в п. 2.16.1 значения X полимеров — в [1], окислов—[2, 3], карбидов—[4], газов и жидкостей — [5—7], смесей и композиционных материалов—[7, 8], различных веществ при низких температурах — [9, 11], теплоизоляционных и огнеупорных материалов — в кн. 3, разд. 1. [c.116]

Для определения излучательной и поглощательной способностей металлов при низких температурах широко применяется калориметрический метод, аналогичный стационарному методу определения коэффициента теплопроводности. Калориметр представляет собой шаровой или цилиндрический сосуд из стекла или металла, подвешенный на горловине в кожухе такой же формы. Внутренний сосуд заполняется сжиженным газом, например жидким азотом количество тепла, притекающее к внутреннему сосуду, определяется по скорости испарения жидкости. Побочный приток тепла по горловине должен быть сравнительно небольшим, что обеспечивают соответствующим выбором ее размеров и материала или установкой на горловине охранной камеры. В межстенном пространстве поддерживают высокий вакуум. Калориметр помещают в термостат, в котором поддерживается температура 293—300° К- [c.171]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ (коэффициент теплопроводности X, ккал/м-ч-град [Л. 395]) [c.610]

Фторопласт-4 (другие названия фторлон-4, политетрафторэтилен) содержит наполнители, имеет белый или серый цвет, плотность 2,1 — 2,3 г/сл , предел прочности 160—250 кгс/см , твердость 3—4 единицы по Бринеллю он гибок, пластичен. Допустимая рабочая температура от — 270 до+250 °С. Фторопласт обладает текучестью на холоду, поэтому для работы при низких температурах прокладки из него следует укладывать в паз, препятствующий вытеканию фторопласта. Характеризуется высокой химической стойкостью и низкими коэффициентами трения и теплопроводности, малым водопоглощением, диэлектрическими свойствами. К недостаткам его можно отнести высокий коэффициент линейного расширения (в 8—15 раз выше, чем у металлов), низкую прочность и хладотекучесть прн нагрузках свыше 30 кгс/см . Плавится при 600 °К, разлагается при 688 °К. При разложении токсичен. [c.291]

Для большинства сплавов алюминия механические свойства с понижением температуры улучшаются. Наиболее интенсивно при понижении температуры возрастают прочность и твердость сплавов, несколько слабее повышаются пределы текучести и относительное удлинение. Поэтому алюминиевые сплавы широко используют при изготовлении емкостей для хранения жидкого водорода, тем более, что алюминиевые сплавы (как и медные) при 20 К имеют более низкий коэффициент теплопроводности, чем чистый металл. При пайке деталей оборудования для жидкого водорода применяют мягкие (оловянно-свинцовые) припои. При понижении температуры прочность этих припоев возрастает, однако значительно уменьшается их пластичность. [c.496]

Композиция из кислотостойкого асбеста и лака этиноль. Материал обладает хорошей адгезией к металлу, бетону, дереву, керамике, возможностью нанесения футеровочного слоя шпателем или кистью, высокими пределами рабочих температур, при которых сохраняются антикоррозионные свойства материала, доступностью и дешевизной исходного сырья. Асбовинил устойчив к резким колебаниям температуры, обладает низким коэффициентом теплопроводности и высокой устойчивостью к воздействию большинства кислот, щелочей и других агрессивных сред. Мате )иал токсичен и огнеопасен [c.177]

ТЬОа не растворяется в воде, щелочах и разбавленных кислотах. С повышением температуры прокаливания двуокись тория становится весьма устойчивой по отношению к концентрированным кислотам и в раствор ее можно перевести лишь путем нагревания с концентрированной серной кислотой или сплавлением с бисульфатом калия. Двуокись тория является наиболее химически стойким соединением по отношению к металлам. Изделия из нее отличаются сравнительно высоким коэффициентом термического расширения, низкой теплопроводностью и плохой термостойкостью. [c.309]

Теплопроводность жидких и аморфных тел с понижением температуры уменьшается подобно теплоемкости. У кристаллических тел теплопроводность с понижением температуры сначала растет, достигая максимума, затем уменьшается и стремится к нулю. При низких температурах, близких к абсолютному нулю, коэффициент теплопроводности утрачивает свое значение, так как зависит от размера образца. Теплопроводность металлов в значительной степени определяется наличием электронов проводимости подобно электропроводности. Сходство механизмов теплопроводности и электропроводности для металлов находит отражение в [c.24]

Реакция образования двуокиси тиомочевины является эк-зотермичной реакцией, в то же время для правильного ведения процесса необходимо поддерживать достаточно низкую температуру (от О до +5°). Это и побудило нас искать материал, обладающий большим коэффициентом теплопроводности. Лабораторные реакторы, изготовленные из стекла, органического стекла или пластмассы, оказались непригодными вследствие незначительной теплопередачи, что ие давало возможности быстро снимать тепло, выделяющееся в процессе реакции. Выбор был остановлен на металле. [c.351]

Низкая теплопроводность теплоизоляционных и многих строительных материалов объясняется тем, что они имеют пористую структуру, причем в их ячейках заключен воздух, плохо проводящий тепло. Коэффициенты теплопроводности газов возрастают с повышением температуры и незначительно изменяются с изменением давления. Для большинства жидкостей значения Я, наоборот, уменьшаются при увеличении температуры. Исключение составляет вода, коэффициент теплопроводности которой несколько возрастает с повышением температуры до 130 С и при дальнейшем ее увеличении начинает снижаться. Для большинства металлов коэффициенты теплопроводности уменьшаются с возрастанием температуры. Значения Я резко снижаются при наличии в металлах примесей. [c.279]

Графитовая пряжа обладает всеми свойствами текстильной пряжи в сочетании со свойствами, характерными для графитовых материалов высокой электропроводностью и теплопроводностью, инертностью практически ко всем коррозионным средам в широком температурном интервале, отсутствием деформаций при высоких температурах (не плавится), низким коэффициентом линейного термического расширения, увеличением прочности с температурой, низкой плотностью, термостойкостью, высокой чистотой, отсутствием смачиваемости большинством расплавленных металлов. [c.329]

Теплопроводность сильно зависит от чистоты металлов. Теплопроводность сплавов, как правило, ниже, чем у чистых металлов. На величине коэффициента теплопроводности сказывается способ предварительной обработки сплава. Так, установлено, что теплопроводность деформируемых сплавов несколько выше, чем литейных. В области низких температур для некоторых чистых металлов наблюдается резкое увеличение теплопроводности. Однако при температурах, близких к температуре жидкого гелия, тепло-гароводность снижается еще более резко до весьма малых значений. [c.505]

Использование этих материалов в разнообразных областях техники и промышленности обусловлено их уникальными свойствами. Угольные и графитовые материалы обладают высокой огнеупорностью, инертностью ко многим металлам, шлакам выше температуры их плавления и другим коррозионным средам. Они имеют высокую механическую прочность, которая сохраняется, а у графита даже растет с повышением температуры. Отношение прочности к удельному весу при комнатных температурах у пиролитического графита составляет 10, что превышает аналогичную величину для вольфрама и нержавеющей стали. Низкий коэффициент линейного расширения позволяет получать конструкционные изделия из углеграфитовых материалов, отличающиеся постоянством размеров при повышенных температурах. Они обладают довольно хорошей тепло- и электропроводностью. Теплопроводность пиролитического графита, например, вдоль слоев выше, чем у меди, а в направлении, перпендикулярном слоям, — ниже, чем у керамики. Высокая теплопроводность графита в сочетании с низкими модулем упругости и коэффициентом линейного расширения обеспечивают ему высокую термическую стойкость и снижают до минимума возможность растрескивания изделий из графита при тепловых ударах. [c.3]

Коэффициент теплопроводности данного материала зависит от многих факторов. Небольшое количество примесей в чистом металле приводит к значительным иотерям теплопроводности. Облучение быстрыми нейтронами может вдвое и даже больше уменьшить теплопроводность металлов или керамических материалов. Как видно из рис. З.Ь температура существенно влияет на коэффициент теплопроводности. Давление оказывает слабое влияние на теплопроводность газа, содержащегося в пористых материалах, до тех пор, пока межзерен-иые промежутки не станут меньше среднего пути свободного пробега молекул газа. Как показано на рис. 3.2, влияние давления становится существенным при давлениях ниже примерно 10 мм рт. ст. 6]. При низких температурах, когда тепловые потоки излучения малы, молено обеспечить надежную теплоизоляцию путем откачивания газа из пространства между двумя полированными поверхностями до давления 0,01 мм рт. ап. или менее. Еще лучшие термоизоляционные свойства можно получить, заполнив вакуумированный промежуток между поверх юстями отражающим изоляционным мате ) налом. Исключительно хорошими теплоизоляционными свойствами обладает многослойная теплоизоляция, применяемая для криогенного оборудования. Она состоит из нескольких тысяч перемежающихся слоев алюминиевой фольги и пластиковой пленки или стеклянной ткани толщиной в сотые доли миллиметра. Откачивая пространство между слоями, можно получить коэффициент теплопроводности при криогенных температурах до 1,73-10" вт1 м-град). [c.40]

Наиболее премлемыми теплоносителями этого типа являются щелочные и тяжелые металлы и их сплавы. Физические свойства жидких металлов существенно отличаются от свойств обычных теплоносителей- воды, масла и др. У металлов больше удельный вес и коэффициент теплопроводности значение же теплоемкости ниже, особенно мало значение числа Прандтля (Prs 0,005-r-0,05). Низкие значения числа Рг объясняются более высоким коэффициентом теплопроводности например, при температурах 100—700 °С коэффициент теилопро-водности натрия Х 86-ь59 Вт/(м-К) для калия Яг=46-ь28 Вт/(м-К). [c.242]

При выводе формул предполагалось, что отдельные слои тесно прилегают друг к другу и поэтому обладают в плоскостях соприкосновения одинаковой температурой. Однако, если поверхности соприкосновения являются шероховатыми, то полное соприкосновение по всей плоскости соприкасания невозможно между отдельными слоями имеются воздушные прослойки. Наличие воздушных прослоек из-за низкого значения коэффициента теплопроводности воздуха (Я = 0,02) в значительной степени уменьшает теплопроводность многослойной стенки. Такое же действие производят окислы металлов. Поэтому при измерении теплопроводности многослойной стеики следует учитывать тшательность выполнения контакта между отдельными слоями. [c.25]

При измерении температуры до 200° С улучшение теплоотдачи от гильзы к термометру достигается заполнением зазора мен<ду ними компрессорным маслом, а при более высоких температурах — бронзовыми или меднйми опилками. Для уменьшения погрешности, связанной с теплоотводом через гильзу, ее следует изготовлять из металла с низким коэффициентом теплопроводности (например, из нержавеющей стали), а толщину стенки и внутреннш диаметр гильзы выбирать минимально возможными. [c.67]

Для получения долговечных скользящих слоев самосмазывающиеся детали могут быть изготовлены из твердых смазочных материалов, металлов или пластмасс путем спекания, пропитки в вакууме, экструзии или прессования под высоким давлением при высоких или низких температурах. Таким пластмассам, как найлон, фенольные смолы, поликарбонаты, полипропилен, поли-ацетали, полиимиды, политетрафторэтилен и графит может быть придана форма корпуса или ленты для сферических радиальных подшипников или сепаратора для подшипников качения. Для упрочения и термической стойкости к этим соединениям добавляют стеклянные, углеродистые и керамические волокна, а в качестве твердого смазочного материала вводят MoSg, графит, Си, РЬ, Ni и Со. Эти материалы имеют высокую химическую и термическую стабильности и диэлектрические свойства. К недостаткам их относят плохую теплопроводность, высокий коэффициент термического расширения и недостаточную прочность. [c.177]

Жидкости, кроме расплавленных металлов, имеют низкие коэффициенты теплопроводности [А,<0,10 Вт/(м-К)]. Расплавленные металлы имеют Ж100 Вт/(м-К). Для большинства материалов зависимость коэффициента теплопроводности от температуры носит линейный характер [c.118]

Стеклопласты на основе полимерных материалов, в отличие от металлов, обладают малой теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности у стеклопластов при 20° составляет 0,02 кал/см-град-сек в то вр ля, как у стали он равен 0,07—0,10, а у алюминия и его сплавов — 0,4—0,5. Низкая теплопроводность стеклопластов в ряде случаев является их преимуществом перед металлами. Так, благодаря низкой теплопроводности детали из стеклопластмасс, подвергающиеся неоднократному кратковременному воздействию очень высоких температур (примерно 2500°), оказываются более стойкими и прочными, чем детали из стали. Кратковременное действие высокой температуры на стеклопласт приводит только к разрушению поверхностных слоев детали, в то время как деталь из металла сгорает или теряет прочность. В настоящее время установлено, что некоторые стеклопласты, благодаря низкой теплопроводности, при воздействии температур 200—300° теряют прочность меньше, чем алюминий, магний и их сплавы. Поэтому при длительной работе при температурах свыше 200° С рекомендуется применять специальные жаропрочные стеклопластмассы, например, стеклопласты на основе кремнийорганических и меланиновых смол. Из сопоставления характеристик механической прочности стеклопластов и металлов следует, что стеклопласты могут быть использо- [c.133]

Свинец относится к группе легкоплавких металлов, так как температура плавления его 327° С. Он характеризуется низкой прочностью и высокой пластичностью. Чистый свинец имеет предел прочности при растяжении 1,4 кГ1мм , модуль упругости 1500—1700 кГ1мм . Коэффициент теплопроводности свинца составляет 29—30 тал (м-ч- град). Большой удельный вес свинца (11,34 Г/см ) и низкая прочность затрудняют его применение в качестве конструкционного материала. [c.114]

Знак минус В уравнении (ИМ) отражает передачу тепла в направлении уменьшения температуры. Градиент температуры dtldn означает изменение температуры на единицу длины в направлении нормали к рассматриваемой изотермической поверхности, имеющей температуру /. Соседняя изотермическая поверхность имеет температуру t+di. Из уравнения (111-1) следует, что коэффициент теплопроводности л численно равен количеству тепла, которое проходит через единицу поверхности в единицу времени при градиенте температур, равном единице. Наибольшее значение величины к наблюдается для металлов [500>Я>-]0 Вт/(м-К)], наименьшее для газов [Ж <0,6 Вт/(м-К)]. Многие неметаллические материалы имеют весьма низкие коэффициенты теплопроводности [Я<0,25 Вт/ /(м-К)], на этом основано нх применение для устройства тепловой изоляции. [c.118]

Анализ данных о теплопроводности металлов показывает, что большую теплопроводность имеют те из них, которые известны как лучшие проводники электричества. Первое сообш ение об этом сделано Видеманом и Францем в 1853 г., когда они обнаружили, что при данной температуре отношение коэффициентов теплопроводности и электропроводности примерно одинаково для всех металлов. То, что это соотношение не применимо к неметаллическим телам, привело к заключению о двойственности механизма теплопроводности в твердых телах. Один механизм, свойственный только проводникам электричества, предусматривает, что тепло, как и электричество, проводится свободными электронами, которые движутся через решетку металла наподобие молекул газа. Эта теория, являющаяся основой закона Видемана — Франца, подтверждается тем фактом, что тщательно выращенные кристаллы очень чистых металлов имеют обычно высокую теплопроводность. Например, для меди измерения коэффициента теплопроводности при очень низких температурах дали значения от 7500 до 10 500 ккал1ч М-град. [c.253]

Весьма перспективно для химической технологии теплообмен ное устройство, называемое теплопроводом. Оно пред ставляет собой полностью закрытую металлическую трубу с лю быми профилями сечения, футерованную каким-либо пористо капиллярным материалом (фитилем), например, шерстяной тканью, стекловолокном, сетками, пористыми металлами, полимерами, керамикой и т. п. В полость трубы подается теплоноситель в количестве, достаточном для полной пропитки фитиля. Температура кипения теплоносителя должна обеспечивать отвод тепла (путем испарения) из охлаждаемого рабочего пространства химического реактора или другого аппарата интервал зон температуры — от какой угодно низкой до 2000 °С. В качестве теплоносителя используют металлы (Сз, К, На, Ы, РЬ, А и др.), высоко кипящие органические жидкости, расплавы солей, воду, аммиак, жидкий азот и др.). Предпочтительны жидкости с высокой скрытой теплотой испарения, большим поверхностным натяжением, низкими плотностью и вязкостью. Трубка одной своей частью располагается в зоне отвода тепла, а остальной частью — в зоне конденсации паров. Пары теплоносителя, образовавшиеся в первой зоне, конденсируются во второй зоне, а конденсат возвращается в первую зону под действием капиллярных сил фитиля. Благодаря большому количеству центров парообразования резко падает перегрев жидкости при ее кипении и значительно возрастает коэффициент теплоотдачи при испарении (в 5—10 раз). Особенностью теплопровода является очень высокая эффективная теплопроводность вдоль потока пара (на 3—4 порядка больше, чем у серебра, меди и алю.миния), что обусловлено низким температурным градиентом вдоль трубы. Мощность теплопровода определяется капиллярным давлением, компенсирующим потери напора парового и жидкостного потоков. [c.336]

Принцип работы вакууметров Пирани и термопарного основан на изменении теплопроводности с давлением. При низких давлениях теплопроводность линейно возрастает с увеличением давления. Эти вакууметры работают таким образом, чю в них поддерживается постоянная подача энергии к нагреваемому элементу. Элемент состоит из нити или пластинки, изготовленной из некоторых металлов (таких, как вольфрам, никель или платина), имеющих большой температурный коэффициент сопротивления и не подвергающихся воздействию газов или паров, давление которых измеряется, при температурах нити. Когда давление возрастает или уменьшается, потеря тепла от нагретого элемента будет происходить с разной скоростью и тем самым приводить к изменению температуры. Поэтому такого рода вакууметры сводятся к устройству для измерения температуры нагретого элемента. [c.487]