Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Литературный обзор 11
1.1 Методы экспериментального исследования воздухопроницаемости пористых тел 11
1.2 Методы описания и расчета параметров воздухопроницаемости и теплообмена в пористых телах 19
1.3 Методы определения описания ориентации волокон в волокнистых пористых телах 33
ГЛАВА II. функция углового распределенитя волокон 44
2.1 Ориентация волокон в тонкой волокнистой структуре 44
2.2 Ориентация волокна для осесимметричной волокнистой структуры 51
ГЛАВА III. Метод и экспериментальная установка 66
3.1 Физические основы метода малоуглового рассеяния 66
3.2 Экспериментальная установка 76
3.2.1 Описание оптического блока 78
3.2.2 Описание блока для исследования воздухопроницаемости 81
3.3 Методика проведения опыта и наладка экспериментального стенда 83
3.4 Градуировка приборов 87
3.5 Результаты эксперимента 89
ГЛАВА IV. Сопротивление и теплопюводность слоя волокон в зависимости от их ориентации 101
4.1. Метод расчета проницаемости волокнистого слоя 101
4.2. Теплопроводность разреженного волокнистого слоя без учета переноса тепла излучением 113
4.3. Эффективная теплопроводность волокнистого слоя с учетом излучения 118
Выводы 128
Список литературы
- Методы описания и расчета параметров воздухопроницаемости и теплообмена в пористых телах
- Ориентация волокна для осесимметричной волокнистой структуры
- Описание блока для исследования воздухопроницаемости
- Теплопроводность разреженного волокнистого слоя без учета переноса тепла излучением
Введение к работе
Основным потребителем энергии в развитых странах является промышленность. Поэтому экономия энергоресурсов, снижение энергозатрат непосредственно приводят к уменьшению себестоимости выпускаемой продукции, что сказывается и на ее конкурентоспособности. Экономия энергии может достигаться как за счет совершенствования теплотехнологических процессов, так и путем рационального проектирования теплоиспользующего оборудования, учитывающим многообразие характеристик используемых материалов.
Волокнистые слои широко используются в технике в качестве теплоизоляционных материалов благодаря своей доступности и относительной дешевизне. Известны экспериментальные исследования зависимости эффективной теплопроводности волокнистого слоя от плотности при хаотическом расположении волокон. Однако теоретические зависимости, в которых помимо плотности учитывалась бы и ориентация волокон, отсутствуют. Процессы термообработки и сушки волокон в слое обычно реализуются при просасывании теплоносителя (воздуха) через слой. Экспериментальные исследования воздухопроницаемости волокнистых слоев производились без учета влияния ориентации волокон. Тем более отсутствуют расчетные зависимости, позволяющие рассчитывать процессы воздухопроницаемости с учетом плотности расположения волокон в слое и их ориентации. Учет влияния плотности и ориентации на эффективную теплопроводность и параметры воздухопроницаемости в волокнистом слое позволит более надежно рассчитывать теплотехническое оборудование и теплотехнологические процессы.
Имеется ряд показателей характеризующих воздухопроницаемость волокнистых материалов, которые носят эмпирический характер, некоторые из показателей характеризуют лишь величину сопротивления в точке. Наиболее последовательным представляется использование закона
Дарси для описания проницаемости слоя. В известных работах изучалось влияние на воздухопроницаемость только плотности слоя, причем одновременно с изменением плотности изменялась и ориентация волокон. Работ, в которых изучалось бы влияние и плотности и ориентации не установлено.
При исследовании воздухопроницаемости наиболее перспективным предполагается метод прососа. Особое внимание следует уделять организации отборов давления и способам крепления образца. Это могло бы выяснить причины, по которым прямая, характеризующая изменение давления по длине слоя в одних экспериментальных работах проходит через начало координат, а в других нет.
Известные отдельные показатели, характеризующие ориентацию и распрямленность волокон недостаточны для описания ансамбля волокон в целом. Более информативным представляется гистограмма распределения, однако ее получение связанно с необходимостью деформации образца. Наиболее перспективным представляется известный теоретический подход, основанный на использовании теории вероятности с экспериментальным определением параметра функции распределения методом малоуглового рассеяния. Однако указанный подход разработан только для тонких образцов. В связи с задачами работы предстоит получить функцию углового распределения для осесимметричного волокнистого слоя и разработать способ экспериментального определения параметра осесимметричного распределения.
Цель исследования - разработать методы расчета сложного теплообмена и параметров воздухопроницаемости в волокнистых слоях в зависимости от эффективной плотности и параметра ориентации волокон, предварительно теоретически и экспериментально обосновав метод оценки параметра ориентации.
Основными задачами исследования являются:
Теоретический вывод функции углового распределения длин участков волокон в осесимметричном волокнистом слое и введение на ее основе параметра, характеризующего ориентацию волокон.
Экспериментальное исследование углового распределения волокон с проверкой полученной теоретически функции распределения.
Экспериментальное исследование проницаемости воздуха в осесимметричном волокнистом слое при различных значениях эффективной плотности и параметра ориентации.
Разработка теоретической модели, описывающей проницаемость волокнистого слоя в зависимости от объемной доли твердой фазы и параметра ориентации и ее сопоставление с экспериментом.
Разработка математической модели, описывающей эффективную теплопроводность волокнистого слоя как функцию параметра ориентации и объемной доли твердой фазы без учета переноса теплоты излучением.
Разработка метода расчета эффективного коэффициента теплопроводности осесимметричного волокнистого слоя при сложном теплообмене, включающем и перенос теплоты излучением, в зависимости от доли твердой фазы и показателя ориентации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Теоретически получена согласующаяся с экспериментом функция углового оасггоеделения длин участков ВОЛОКОН й ВОЛОКНИСТО?' слое в условиях осевой симметрии.
Получены опытные данные, позволяющие рассчитать величину проницаемости волокнистого слоя как функцию эффективной плотности и параметра ориентации.
3- Полуэмпирическим методом получено уравнение для расчета проницаемости осесимметричного волокнистого слоя с учетом ориентации волокон и их объемной доли. 4. Теоретически получено согласующееся с экспериментом уравнение для расчета эффективной теплопроводности разреженного волокнистого слоя с учетом переноса теплоты излучением как функции показателя ориентации и объемной доли волокон. Практическая ценность и реализация результатов работы Результаты работы дают возможность обосновать выбор параметров волокнистого материала при проектировании тепловой изоляции. Полученные уравнения дают возможность рассчитывать процессы воздухопроницаемости и теплообмена в волокнистых слоях в
—гі>ТгХЇЮЛОГИЧСКІІХ VCTE'IOQKSX. ї ТЙКЖЄ ПОИ П0ОвКТИОВ;1НИМ
теплозащитной одежды.
Результаты работы будут использованы в процессе в курсе «Тецломассообменные процессы и установки». Экспериментальную установку предполагается использовать при проведении научно -исследовательских работ студентов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций Подход к теоретическому расчету функции углового распределения базируется на одном из основных положений теории вероятности, его соответствие реальному угловому распределению в осесимметричном волокнистом слое подтверждается сопоставлением с опытными данными. Остальные теоретические результаты работы базируются на фундаментальных законах гидродинамики и теплообмена и подтверждаются хорошим согласованием с полученными в работе опытными данными, а также с данными других авторов. Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием одной
группы поверенных стандартных приборов и тщательной градуировкой других приборов.
Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались на:
Международной научной конференции «Текстиль, одежда, обувь: дизайн и производство», Витебск, 2002.
Всероссийской конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль 2003)», Москва, 2003.
Всероссийской конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль 2004)», Москва, 2004
Содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения и четырех глав. Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и дается общая характеристика работы. Первая глава состоит из трех параграфов. В первом из них рассматриваются экспериментальные методы и установки для исследования воздухопроницаемости пористых тел, включая ткани и слои волокон. Второй параграф посвящен рассмотрению результатов экспериментального исследования воздухопроницаемости и теплообмена в тканях и волокнистых слоях, а также методов описания процессов проницаемости воздуха в них. В третьем параграфе рассматриваются методы исследования и описания ориентации и распрямленности волокон в волокнистых структурах.
Вторая глава включает два параграфа. В первом из них гистограмма углового распределения волокон, полученная Грудневским сопоставлена с теоретической функцией распределения для тонкого волокнистого материала, полученной Корнюхиной методами теории вероятностей, а именно положении, связывающем две плотности распределения, между аргументами которых существует строгая функциональная зависимость. Во
втором параграфе эти идеи обобщены на случай осесимметричной структуры, характеризующейся в общем случае двумерной плотностью распределения, зависящей от полярного и азимутального углов.
В первом параграфе третьей главы рассматриваются закономерности рассеяния электромагнитного излучения (света) круглым цилиндром в соответствии с монографией Керкера. Во втором параграфе приведено описание экспериментальной установки, включающей два блока: оптический блок и блок для исследования характеристик проницаемости. За основу оптического блока был взят прибор, разработанный Корнюхиной на кафедре физики Мі ТУ. В третьем параграфе рассмотрены наладка экспериментального стенда и методика проведения эксперимента. Четвертый параграф, посвящен градуировке приборов. В пятом параграфе приводятся и обсуждаются результаты эксперимента. Данные, полученные в результате проведенных экспериментов, представлены в виде графических зависимостей.
В четвертой главе приведен теоретический анализ влияния степени ориентации волокон на проницаемость и эффективную теплопроводность осесимметричного волокнистого слоя. Первый параграф посвящен теоретическому анализу воздухопроницаемости разреженного волокнистого слоя и сопоставлению результатов расчета с экспериментальными данными. Во втором параграфе приводится теоретический расчет эффективной теплопроводности волокнистого слоя без учета переноса теплоты излучением, а в третьем заключительном параграфе приводится вывод уравнения, определяющего эффективный коэффициент теплопроводности осесимметричного волокнистого слоя с учетом радиационного потока. Полученные теоретические зависимости сопоставлены с опытными данными Финка
Публикации.
Миронов С.А., Козырев И.В., Корнюхин И.П. Разработка установки для исследования процессов переноса тепла и массы в слоях волокнстых материалов. // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль 2003)» - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2003. с. 211.
Корнюхин И.П., Корнюхина Т.А., Миронов С.А. Плотность углового распределения волокон в осесимметричном слое. // Сборник статей Международной научной конференции «Текстиль одежда, обувь: дизайн и производство» - Витебск, 2002, с. 44 - 46.
3. Миронов С.А., Козырев И.В., Корнюхин И.П.// Тезисы докладов
Всероссийской конференции «Современные технологии и оборудование
текстильной промышленности (Текстиль 2004)» - М.: МГТУ им. А.Н.
Косыгина, 2004. с. 215.
Методы описания и расчета параметров воздухопроницаемости и теплообмена в пористых телах
В литературе известно сравнительно мало работ посвященных комплексному изучению сопротивления волокнистых материалов при фильтрации через них сплошных сред. Основная часть из которых посвящена только экспериментальным исследованиям, как правило, эти работы относятся к более раннему периоду времени. Попытки представить некоторые модели описывающие данные явления появились только в последнее время. Рассмотрим основные результаты, а также методы и принципы, применяемые для исследования данного вопроса в работах первоначального этапа изучаюыщх проницаемость тканых материалов в зависимости от физических свойств и способов изготовления. Во многих из ранних работ воздухопроницаемость определяется как В = Г (1Л) ftp где V— объемный расход воздуха; /- площадь поперечного сечения образца; Др - перепад давления по обе стороны образца.
Для представления величины воздухопроницаемости у разных авторов встречаются различные единицы измерения. В частности время представляется в секундах, минутах и часах.
Работы, рассмотренные в этой главе можно разделить на несколько групп в зависимости от исследуемых характеристик пористых материалов влияющих на величину фильтрации:
К первой группе, как правило, относятся работы более раннего периода. В этих работах исследуется влияние состава и происхождение сырья, из которого состоит материал, на скорость фильтрации.
К одной из первых можно отнести работу Пугачевского Г.Ф. [1], который при измерении воздухопроницаемости рубашечных тканей при перепаде давлений в Ьммв.ст. (48Яа), пришёл к выводу, что воздухопроницаемость зависит от волокнистого состава пряжи и является наибольшей у тканей из смеси лавсана с вискозой. Семак БД. [2] несколько изменив подход к изучаемому вопросу, т.е. заменяя лишь уток ткани из хлопчатобумажной пряжи утком из других нитей, при том же постоянном перепаде давлений в 4Ы1а, пришёл к противоположным, чем Пугачевский выводам: при замене утком из вискозных нитей воздухопроницаемость ткани понижается. В работах Фокина К.Ф.[3], Ильинского В.М. [4], Богословского В.Н. [5], Иванниковой И. М. [6] приводятся данные о проницаемости других материалов.
Авторы работ данной группы приводят исключительно количественные характеристики при одном фиксированном перепаде давлений» что не позволяет проанализировать изменение параметров воздухопроницаемости фильтрации при различных скоростях движения воздуха, и следовательно определить закон зависимости перепада давления от скорости воздуха.
В следующей группе рассмотрено влияние на воздухопроницаемость внутренней структуры материала при различных способах изготовления и обработки.
Розанова Н.П. [7] и Архангельский Н.А. [8], сделали выводы о том, что воздухопроницаемость тканей возрастает от полотняного переплетения к саржевому, вафельному и креповому.
Проницаемость текстильных материалов (тканей) зависит также от числа нитей на единицу длины по основе и утку, номера пряжи и переплетения. Изучением этих вопросов занимались Ерёмина Н.С. [9], Горячев И.К. [10], Моргулис М.Л. [11]. К сожалению, сопоставить результаты данных работ не представляется возможным, поскольку Ерёмина Н.С. [9] для расчета воздухопроницаемости при перепаде давлений Ар=48/7о приводит формулу B" W ко (12) где С - коэффициент связи ткани, учитывающий число нитей на 1см по основе и утку, номер пряжи и вид переплетения.
В свою очередь Горячев И.К. [10], Моргулис М.Л. [11] свои результаты сводят в таблицы, где воздухопроницаемость, для каждой ткани, при перепаде давления Дб=50 /Та, выраженная в дм/м2с приводится одновременно с массой ткани, толщиной ткани, числом нитей на 10 мм по основе и утку, толщиной нитей и видом переплетения.
Ориентация волокна для осесимметричной волокнистой структуры
В данной работе требуется найти распределение волокон в пространственной структуре. Ниже представлен подход к определению функции распределения для осесимметричной структуры, причем для получения такой функции используются обобщение подхода, рассмотренного в предыдущем параграфе. Когда объемный волокнистый материал с полностью хаотической ориентацией волокон в исходном состоянии деформируется (растягивается или сжимается) в одном выбранном направлении получается осесимметричная структура. Функция углового распределения в этом случае будет иметь другой вид и может рассматриваться как двумерная.
Для двумерной структуры можно получить функцию распределения, обобщив формулу (2.1) на двумерный случай, заменой модуля производной на модуль двумерного Якобиана, связывающего старые и новые переменные, т. е. переменные в исходном и деформированном состояниях. При этом дифференциал функции распределения dL будет связан с функцией плотности распределения следующим соотношением. dL = /( , y)dxdy = 10 (х(щ v), у(щ v)]D\dudv (2 Л1) где x(u,v) и y(«,v) - функции, связывающие старые и новые аргументы; \D\ - модуль якобиана ди dv Введём новую функцию плотности распределения /(w,v), связанную с представленной уравнением (2.11) функцией /0 соотношением l(u,v)=l0{x(uAy{" vM (2ЛЗ)
Предполагается, что функция /0 известна либо легко определяется, а функциональная связь старых и новых переменных определяется деформацией (растяжением или сжатием в осевом направлении) волокнистого материала. Для представления зависимостей используется сферическая система координат, причем х и м = а0 и а рассматриваются как полярные углы, г,у и v = ф- как азимутальные. Функция /0 достаточно просто определяется при полностью хаотическом расположении волокон.
В этом случае концы волокон будут равномерно заполнять поверхность сферы, так что дифференциал функции распределения в хаотическом состоянии можно представить как отношение бесконечно малого элемента поверхности сферы к полной площади dL = ds/s (2.14) где s = 4%R - площадь поверхности сферы, а бесконечно малый элемент площади сферы можно определить через площадь сферического пояса ds , ограниченного полярным углом da0 рис. 2.5 ds = 2iirRda0 = 2TIR sincc0fifoi0 с учетом бесконечно малого азимутального угла іф получим элемент площади поверхности сферы в виде Таким образом, в исходном хаотическом состоянии плотность углового распределения /0 можно представить как о(ао»Ф)=- 8Іпао (2-15) 4л h (ао. Ф)= 1 (2-15а) 4п \ + ctg a0
При деформации волокнистого материала в осевом направлении азимутальная координата не изменяется, так что y = v = $.. Связь между полярными углами получим, рассматривая деформацию волокнистого материала в любой меридиональной плоскости аналогично тому, как это было сделано для плоской структуры. ctga = yctga0 (2.16) Выполним следующие элементарные преобразования: исключим переменную а0 из формулы (2.15а) при помощи уравнения (2.7), причем = а0, у = а Такими свойствами обладает 6 - функция Дирака [88] по физическому смыслу это означает, что все участки волокон ориентированы под углом а=0, т.е. параллельно оси. Переход к значениям у — 1 дает равномерное распределение по телесным углам /(a)=-sma, 0 а я что и следовало ожидать. Другой предельный переход у — 0 дает плотность распределения в форме 5 - функции Дирака в точке — (1(a) — 0 при 0 a л и /(a) —» со при а = — ). Этот предельный случай характеризует состояние, когда все участки волокон расположены в плоскости, перпендикулярной оси образца. Заметим, что интеграл от 6 - функции Дирака равен 1 не только при произвольном значении у, что будет показано ниже, но и в предельных случаях.
Соответствующая функция распределения по углам наклона к выбранному направлению может быть получена при интегрировании выражения (2.22) по a:
Описание блока для исследования воздухопроницаемости
Рассмотрим методику проведения опыта. В процессе эксперимента регулируются следующие величины: интенсивность излучения с помощью поляризатора, расход воздуха с помощью изменения частоты вращения ротора вентилятора (в качестве регулятора используется автотрансформатор) и длина исследуемого участка (путем смены точек отбора) оказывающая влияние на перепад давления при прососе. Для последующей обработки результатов эксперимента регистрируются индикатриса рассеяния, перепад давления, расход воздуха и длина исследуемого участка.
На первом этапе проведения опыта снимается индикатриса рассеяния на отобранном для исследования образце уже установленном в трубку. В качестве образцов взяты материалы подготовительно — прядильного производства, имеющие одноосную деформацию и обладающие осевой симметрией, которые отбирались с чесальной и ленточной (после первого и второго перехода соответственно) машин. На чесальной машине полуфабрикат проходит первичную обработку, волокна в ленте на выходе из машины имеют слабую ориентацию. В ленточной машине (первый переход) происходит сложение лент предыдущей обработки с частичным вытягиванием, для второго перехода также как и для первого характерно сложение и дополнительное вытягивание. Образцы после ленточной машины отбираются с разным диаметром, который изменяется в зависимости от количества складываемых лент.
Порядок проведения опыта следующий. За тридцать минут до проведения измерений включается лазер для прогрева. Далее настраивается положение диафрагмы 3 и линзы 6 (рис. 3.6) до получения максимально четкого изображения на принимающей плоскости 9, и фиксации положения пятна, формируемого нерассеянным излучением в центре непрозрачного экрана 12; настройка оптической проводится до установки образца. Угол поворота поляроида 4 устанавливается в положение соответствующее максимальному пропуску светового потока. Эта операция проводится в соответствии с показаниями милливольтметра.
Точность настройки оптической системы проверяется вращением диска 5, световой пучок (при отсутствии образца) должен четко ложится на непрозрачный экран 72, показания милливольтметра не должны меняться при изменении угла поворота щели И и должны соответствовать не более 10% от минимального значения при снятии индикатрисы рассеяния при установленном образце. Показания милливольтметра при отсутствии образца в установке характеризуют оптические помехи, так называемый фон. При обработке данных полученных при снятии индикатрисы рассеяния зафиксированная величина фона вычитается.
После настройки оптической части прибора исследуемый образец 5 помещается в рабочую часть установки (рис. 3.7) следующим образом. Включается отсасывающий вентилятор 19 и в режиме слабого прососа образец помещается в рабочую трубку 13 до легкого упора на сетку 22. Как было замечено ниже, стеклянная трубка 13 дает возможность наблюдения за плавностью и равномерностью перемещения образца, к тому же стекло имеет малый коэффициент шероховатости по сравнению с другими материалами (метал, пластик), что в свою очередь так же способствует уменьшению деформации волокон в месте соприкосновения со стенками трубки. Поскольку даже при незначительном упоре образца на сетку 22 на нижней граничной области материала образуются небольшие складки, которые могут значительно повлиять на результаты измерений, необходимо проследить за формой нижнего исследуемого участка образца в районе нижнего отбора. Для предотвращения возникновения нежелательных погрешностей сетка располагается на расстоянии 15-2ftww от нижнего отбора (расстояние подобрано экспериментально). Затем верхняя часть образца фиксируется подвижным креплением 21. Фиксирование образца в верхней точке необходимо, поскольку в процессе проведения опыта под действием воздушного потока образец стремится к сжатию, что приводит к изменению плотности материала и соответственно к увеличению потерь давления по длине. К тому же изменение плотности происходит не равномерно, нижние слои под натиском верхних получают большую усадку, в результате чего графическая зависимость перепада давления по длине образца не соответствует действительности (анализ полученных графиков приводится в разделе - результаты эксперимента). После того как образец закреплен с помощью подвижных креплений 27, 23 просвечиваемый участок подбирается таким образом, чтобы оптическая плотность материала в месте просвечивания не превышала единицы, так что свет проходит не по диаметру образца, а по хорде. Максимальное показание милливольтметра соответствует горизонтальному положению щели IJ (при вертикальной ориентации оси образца), что обычно составляет 20-25мВ (данное значение подбирается экспериментально - это оптимальная максимальная величина для исследуемого материала). Более точная настройка интенсивности светового пучка изменяется поляроидом 4. Далее поворотом диска 8 на каждые 10 градусов снимаются и записываются показания милливольтметра 10 в интервале углов (- % й а , % ).
Теплопроводность разреженного волокнистого слоя без учета переноса тепла излучением
Для сопоставления с экспериментом необходимо знать величину коэффициента теплопроводности волокон Ту. Однако в литературе таких данных нет. Поэтому величина коэффициента теплопроводности Ту уточнялось по величине функции Х() в точке минимума. При этом для асбеста, в состав которого входят окислы кремния и магния, получено значение Ту — 1,05 . Это значение по порядку величины близко к мК коэффициенту теплопроводности стекла, основой которого является окись „ . „,_ Вт кремния. Для джута и капока получены значения Ту = 0,15 и мК Ту — 0,42 , которые близки по порядку величины к коэффициенту мК теплопроводности сосны. Результаты сопоставления полученной зависимости (4.64 — 4.68) для слоев из трех указанных типов волокон представлены на рис. 4.7 - 4.9 (соответственно для асбеста, джута и капока). Точки на графиках снимались по кривым, представленным в [98], кривая на этих графиках построена по уравнениям (4.64 - 4.68). Для всех трех графиков характерно хорошее согласование теоретических и экспериментальных значений при относительно малых значениях доли твердой фазы ,. При этом для асбеста отклонения расчета от эксперимента начинаются при 0,03, а для джута при 0,08. В указанном диапазоне теория дает заниженные значения. Напомним, что представленный в параграфе 4.2 подход к расчету эффективной теплопроводности слоя волокон строился в предположении, что слой разрежен и контактами между волокнами, обуславливающими проявления «тепловых мостиков» можно пренебречь. Более высокие экспериментальные значения по сравнению с теоретическими и обусловлены, по - видимому, тем, что в рассматриваемой области значений % влияние «тепловых мостиков» становится существенным.
Таким образом, в той области, где выполняются предпосылки, положенные в основу рассматриваемого подхода, расчет удовлетворительно согласуется с экспериментом.
Ход кривых объясняется влиянием двух конкурирующих механизмов - переноса теплоты излучением и собственно теплопроводностью. В области малых значений преобладает перенос теплоты излучением, причем, по - видимому существенный вклад дает сквозное, нерассеянное и непоглощенное (с последующим испусканием) излучение. В области больших значений с ростом концентрации твердой фазы больший вклад в эффективную теплопроводность вносит непосредственно составляющая, обусловленная теплопроводностью твердой фазы.
С ростом величины 4 влияние вклада первого из перечисленных механизмов убывает, а второго - растет. Этим наложением двух конкурирующих механизмов и объясняется наличие минимума на кривой
Полученная зависимость использована для анализа влияния параметров системы на величину эффективного коэффициента теплопроводности. Графики рис. 4.10 иллюстрируют зависимость Хэ от толщины образца. В широком диапазоне изменения толщины 8, ее изменение практически не сказывается не величине X. Лишь в области малых 8 влияние толщины становится заметным. На рис. 4.10 сплошная кривая описывает величину X при изменении 5 от 0,05 до 0,5 л , а пунктирная относится к толщине слоя 5 мм. Как видно, отличие кривых небольшое; в области малых значений где преобладает перенос тепла излучением, при малой толщине слоя наблюдается незначительное повышение теплопроводности связанное, по - видимому, с увеличением доли сквозного переноса излучения. С ростом 4 в области минимума кривой Х() незначительное уменьшение X связано, по видимому с уменьшением вклада переизлучения энергии волокнами из - за их относительно малой концентрации. При дальнейшем увеличении вклады механизмов связанных с радиационным переносом энергии уменьшаются и обе кривые сближаются.
Все предыдущие графики построены при значении параметра ориентации у — 1, что характерно для полностью хаотического состояния.
На рис. 4Л1 представлены графики зависимости эффективного коэффициента теплопроводности от доли твердой фазы при различных значениях параметра ориентации, а на графиках рис. 4Л2 зависимость X от параметра ориентации при различных значениях доли твердой фазы. Одна из кривых на этом графике представляет собой экстраполяцию к случаю, когда \ = 03 предположение о пренебрежимо малом влиянии контактов между волокнами, по - видимому, уже не работает. Графики на обоих рисунках показывают, что с ростом параметра ориентации у эффективный коэффициент теплопроводности растет во всем представленном диапазоне изменения и у.
