Теплофизические характеристики полимерных композиционных материалов при повышенных давлениях - page 9

поверхности коксового слоя и ряда других факторов. Так, при увели- чении минимального линейного размера образцов материала К -2 с 0,5 до 6 мм коксовые числа K в опытах с “ударным” нагревом (внесение
образцов в печь, разогретую до 1273 K,) возрастали на 0,02. . . 0,04 по
сравнению с их значениями, приведенными в табл. 1. Увеличение теплопроводности материалов (и, в меньшей степе- ни, их объемной теплоемкости) с ростом температуры и давления в
определенной мере обусловлено также увеличением теплопроводно- сти окружающего газа (аргона), его плотности и удельной теплоемко- сти. Так, для p0 = 0 ,1 МПа теплопроводность аргона (λAr ) при 300 K равна 0,0177 Вт∙м−1∙ K−1 , при 1000 K она возрастает до 0,0436 Вт∙ м−1 ×
×K−1 , т.е. приблизительно в 2,5 раза [9]. С ростом давления от 0,1 до
10 МПа λAr при 300 K увеличивается в 1,27 раза , при 1000 K — в 1,03 раза. Удельная теплоемкость (С р ) аргона при Т = 300 K составляет
соответственно 0,521 и 0,645 кДж ∙кг−1 ∙K−1 для p = 0,1 и p = 10 МПа; с ростом температуры различия в Ср уменьшаются и не превышают
для этих давлений 6% при 500 K и 1% при 1300 K [9]. Количественно
влияние теплофизических свойств газа, заполняющего поры, может
быть учтено на основе модели, адекватно отражающей строение ис- следуемого материала [10]. Для построения такой модели необходимо
знать степень связности твердого каркаса, его пористость , в том числе
количество открытых и закрытых пор и их распределение по разме- рам, а также ТФХ каждого из компонентов твердой фазы в заданном
температурном диапазоне. Такая задача по своей сложности значи- тельно превосходит задачу экспериментального определения свойств в
стабилизированном (или, в данном случае, квазистабилизированном ) состоянии. Поэтому ограничимся лишь кратким анализом полученного
эмпирического материала. Максимальное относительное увеличение λ и С ρ с ростом давления
от 0,1 до 7,0 МПа при любых температурах в диапазоне от 293 K до
Тmax (873. . . 1073 K) не превышает для всех исследованных материалов
соответственно 30 и 25%. Зависимости λ(Т ) и С ρ(Т ) для одного и того
же материала при различных давлениях имеют достаточно регулярный
характер; типичный пример для материала типа К -1 приведен на рис. 4. Максимумы на кривых λ(Т ) , наблюдаемые при всех давлениях
(рис. 5), связаны, вероятно, с процессами развития пористости , про- текающими с увеличением температуры и размораживанием допол- нительных степеней свободы при постепенном переходе полимерных
связующих или их компонентов в вязкотекучее состояние (аналогич- ное поведение λ(Т ) характерно для ряда полимеров при их переходе
из стеклообразного в высокоэластичное состояние [11]).
74 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер . “Машиностроение”. 2005. № 2