РОЗРАХУНОК ЕФЕКТИВНОЇ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ПОРИСТОГО ТІЛА ДЛЯ УМОВ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОГО НАГРІВАННЯ
https://doi.org/10.33815/2313-4763.2020.2.23.108-117
Анотація
Метою дослідження є аналіз поля температурного градієнту, засобами математичного моделювання для визначення ефективної теплопровідності пористих заготовок з порошку молібдену в умовах електронно-променевого нагріву.
Проаналізовано вклад різних механізмів перенесення тепла в умовах електронно-променевого нагрівання пористих заготовок. У результаті дослідження було отримано коефіцієнти лінійної залежності відносної теплопровідності пористого тіла від пористості. Доведено, що за умов швидкісного нагріву у вакуумі при розмірі пор до 25 мкм, визначальну роль відіграє кондуктивна теплопровідність, вплив інших механізмів можна не враховувати. Показано, що кондуктивна і сумарна теплопровідність пористого тіла може бути розрахована з деяким рівнем невизначеності, який зростає з ростом пористості виробу.
Запропоновано проводити розрахунки значення питомої теплопровідності пористого тіла шляхом комп’ютерного моделювання з застосуванням методу скінчених елементів. Даний підхід дозволяє кількісно і якісно оцінити теплофізичні параметри процесу спікання високоенергетичними джерелами нагріву з урахуванням пористості порошкових тіл.
Стаття містить детальний аналіз теплових ефектів, які притаманні процесу спікання, з побудовою математичних моделей теплопередачі в пористому середовищі. Результати дослідження можуть бути використані при розробці технології електронно-променевого спікання різних порошкових матеріалів, термообробці, оптимізації вже існуючих процесів.
Посилання
Sakae Yagi, Kunil Daizo. Studies on effective thermal conductivities in packed beds. AIChE Journal. 1957. Vol. 3. P. 373–381.
Argento C., Bouvard D. Modeling the effective thermal conductivity of random packing of spheres through densification. Int. J. Heat Transfer. 1996. Vol. 39, № 7. P. 1343–1350.
Jingwen Mo, Heng Ban. Measurement and theoretical modeling of effective thermal conductivity of particle beds under compression in air and vacuum. Case Studies in thermal Engineering. 2017. Vol. 10. P. 423–433.
W. van Antwerpen, Rousseau P. G., C. G. du Toit Multi-sphere. Unit Cell model to calculate the effective thermal conductivity in packed pebble beds of mono-sized. Nuclear Engineering and Design. 2012. Vol. 247. P. 183–201.
Yusuke Asakuma, Shinsuke Miyauchi, Tsuyoshi Yamamoto [et. al]. Homogenization method for effective thermal conductivity of metal hydride bed. Int. Journal of Hydrogen Energy. 2004. Vol. 29. P. 209–216.
Yusuke Asakuma, Yushin Kanazawa, Tsuyoshi Yamamoto. Thermal radiation analysis of packed bed by a homogenization method. Int. Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. Vol. 73. P. 97–102.
Yusuke Asakuma, Itsuro Honda, Tsuyoshi Yamamoto. Numerical analysis of effective thermal conductivity with thermal conduction and radiation in packed beds. Int. Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. Vol. 114. P. 402–406.
Hao Wu, Nan Gui, Xingtuan Yang [et. al] Effect of scale on the modeling of radiation heat transfer in packed pebble beds. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 101. P. 562–569.
Choi Y. S., Brockman R. A. Representation of Materials Constitutive Responses in Finite Element-Based Design Codes. Computatinal Methods for Microstructure-Property Relationships. Springer. 2010. P. 199–238.
Михеев М. А., Михеева М. И..Основы теплопередачи. Москва : Энергия, 1977. 344 c.
Лыков А. В. Теория теплопроводности. Москва : Высшая школа, 1967. 600 с.
Физические величины : справочник / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. Москва : Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
