两相颗粒多孔材料有效导热系数研究

论文摘要

工业中50%以上的产品及中间产品呈颗粒状,而其中又以固-气两相颗粒多孔材料为主。对固-气两相颗粒多孔材料导热系数的预测,尚未见以试验数据对其各预测模型进行分析以及验证其准确度的相关文献。本文在国内外多孔材料有效导热系数研究的基础上,从理论分析与试验研究两个方面对固-气两相颗粒多孔材料有效导热系数进行研究,主要包括以下几个方面内容:1、利用密度法测定典型的固-气两相颗粒多孔材料的孔隙率,并利用国内外试验数据拟合出被测试样气相、固相材料纯导热系数;2、系统地介绍多孔材料有效导热系数的测试方法,对热线法及断电热线法原理进行分析,搭建断电热线法试验装置,并利用该装置测定石英砂、碳化硅、工程沙以及煤灰的有效导热系数。测试结果显示,在测试的孔隙率范围内,有效导热系数随材料孔隙率的增大而减小;3、对试验测试装置的不确定度进行分析计算。结果表明:测试的最大不确定度为±0.0070 W/（m·K）,最小为±0.0030 W/（m·K）,测试具有较高的测试精度;4、介绍常用的七种预测多孔材料有效导热系数模型,将试验结果与模型预测结果进行对比分析。结果表明,Kunii and Smith模型与试验值吻合的最好,误差最小;5、考虑孔隙率的影响,利用最小二乘法原理对实测材料有效导热系数数据进行曲线拟合,对Kunii and Smith模型进行修正,给出新的预测模型;6、利用国外学者测得的试验数据与新的预测模型预测值进行对比。结果表明:修正后的Kunii and Smith模型准确性更高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 0.1 研究目的意义
• 0.2 颗粒多孔材料有效导热系数国内外发展状况
• 0.2.1 多孔材料有效导热系数理论研究进展
• 0.2.2 多孔材料有效导热系数试验研究进展
• 0.3 本文研究内容
• 第一章 颗粒多孔材料有效导热系数试验研究
• 1.1 试验材料参数确定
• 1.1.1 颗粒多孔材料孔隙率测定试验
• 1.1.2 材料气相和固相纯导热系数的确定
• 1.2 材料有效导热系数的测试方法介绍
• 1.2.1 稳态法
• 1.2.2 非稳态法
• 1.3 测试原理
• 1.3.1 瞬态热线法测试原理
• 1.3.2 断电热线法测试原理及分析
• 1.4 试验装置搭建
• 1.5 断电热线法试验步骤
• 1.6 试验结果及分析
• 1.7 本章小结
• 第二章 试验测量不确定度分析
• 2.1 测量不确定度的含义及分类
• 2.1.1 测量不确定度的含义
• 2.1.2 测量不确定度的分类
• 2.2 测量不确定度
• 2.2.1 各测量仪器不确定度
• 2.2.2 测量不确定度
• 2.3 本章小结
• 第三章 两相颗粒多孔材料有效导热系数预测模型建立
• 3.1 颗粒多孔材料有效导热系数预测模型概述
• 3.2 模型预测结果与试验结果对比分析
• 3.3 模型修正
• 3.3.1 最小二乘法
• 3.3.2 修正的导热系数预测模型
• 3.3.3 修正后Kunii and Smith 模型误差分析
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要