Расчетная оценка коэффициента теплопроводности слоя вспученного вермикулита между черными стенками

   В настоящей статье приводится расчетная оценка определения коэффициента теплопроводности (КТП) слоя вспученного вермикулита фракций 2–0.7 мм и 8-4 мм, который представляется как серый теплопроводный поглощающий (нерассеивающий) материал, заключенный между черными стенками. Рассматриваются температуры от 500 до 1300 К при нормальном атмосферном давлении. Для упрощения решения условия считаются стационарными, рассматривается одномерный случай. Принимается гипотеза локального термодинамического равновесия. Излучение считается некогерентным, неполяризованным и сосредоточенным между черными стенками. Учтено изменение степени черноты образца с ростом температуры. Полученное относительное отклонение расчетной оценки КТП вспученного вермикулита от его экспериментальных значений в широком диапазоне температур согласуется в пределах 15 %, а также имеет высокий коэффициент корреляции (0.99), что может означать: изложенная методика определения КТП как свойства вспученного вермикулита может быть применима. Выдвинуто предположение, что данная методика может принести удовлетворительные результаты и для некоторых других теплоизоляционных материалов, для чего требуются значения оптических и экспериментальных величин, таких как температуры на границах, толщина образца и др.

1. Спирина В. С. Керамовермикулитовые изделия для футеровки тепловых агрегатов в промышленности строительных материалов: Аналит. обзор (Промышленность строительных материалов / В. С. Спирина, Р. Я. Ахтямов // ВНИИ НТИ и экономики пром-сти строит. материалов. Серия 4. Промышленность керамических стеновых материалов и пористых заполнителей. – М.: ВНИИЭСМ, 1991. – 54 с.

2. Чиркин В. С. Теплопроводность промышленных материалов / В. С. Чиркин. – М.: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроител. лит., 1962.

3. Кальянов Н. Н. Вермикулит и перлит – пористые заполнители для теплоизоляционных изделий и бетонов / Н. Н. Кальянов, А. Н. Мерзляк ; под ред. В. А. Китайцева. – М.: Гос. изд-во лит. по стр-ву, архитектуре и строит. материалам, 1961. – 150 с.

4. Производство и применение вермикулита / под ред. проф. Н. А. Попова. – М.: Стройиздат, 1964. – 128 с.

5. Скурихин А. В. Определение коэффициента поглощения термовермикулита / А. В. Скурихин, А. В. Костановский // Приборы. – 2019. – № 5 (227).

6. Скурихин А. В. Определение коэффициентов рассеяния и поглощения излучения вспученного вермикулита совместно методами эксперимента и моделирования / А. В. Скурихин, А. В. Костановский, С. К. Белусь // Вестник “НИЯУ “МИФИ”. – 2021. – Т. 10. – № 3. – С. 195–207.

7. Kellet B. S. The steady flow of heat through hot glass // J. Opt. Soc. Amer., 1952, V. 42. № 5. P. 339–343.

8. Юрков А. Л. Поровая структура вспученного вермикулита / А. Л. Юрков, В. В. Скурихин, А. В. Скурихин // Техника и технология силикатов. – 2020. – Т. 27. – № 4. – С. 103–107.

9. Адрианов В. Н. Основы радиационного и сложного теплообмена / В. Н. Адрианов. – М.: Энергия, 1972. – 464 с. – Ил.

10. Шорин С. Н. Теплопередача / С. Н.Шорин. – М.: Изд-во “Высшая школа”, 1964. – 490 с.

11. Мосс Т. Оптические свойства полупроводников / Т. Мосс ; пер. с англ. М. М. Горшкова под ред. В. С. Вавилова. – М.: Изд-во иностран. лит., 1961. – 304 с. – Ил.

12. Оцисик М. Н. Сложный теплообмен / М. Н. Оцисик ; пер. с англ. под ред. д-ра техн. наук Н. А. Анфимова. – М.: Изд-во “Мир”, 1976. – 616 с.

13. Блох А. Г. Теплообмен излучением : Справочник / А. Г. Блох, Ю. А. Журавлев, Л. Н. Рыжков. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 432 с.

14. Зигель Р. Теплообмен излучением / Р. Зигель, Дж. Хауэлл ; пер. с англ. под ред. д-ра техн. наук Б. А. Хрусталева. – М.: Изд-во “Мир”, 1975.

15. Скурихин А. В. Установка для измерения коэффициента теплопроводности сыпучих огнеупоров стационарным методом (на примере вспученного вермикулита) / А. В. Скурихин, А. В. Костановский, С. А. Маркелов // Приборы. – 2019. – № 10 (232). – С. 48–51.

16. Сакулин А. В. Исследование вспученного вермикулита / А. В. Сакулин [и др.] // Огнеупоры и техническая керамика. – 2019. – Вып. 11–12. – С. 3–13.

17. ГОСТ 12170-85. Огнеупоры. Стационарный метод измерения теплопроводности.

18. ISO 8894-2:2007 Refractory materials – Determination of thermal conductivity – Part 2: Hotwire method (parallel).

19. Излучательные свойства твердых материалов : Справ. / под общ. ред. А. Е. Шейндлина. – М.: Энергия, 1974. – 472 с.

20. Дубенецкий К. Н. Вермикулит (свойства, технология и применение в стр-ве) / К. Н. Дубенецкий, А. П. Пожнин. – Л.: Изд-во лит. по стр-ву, 1971. – 174 с.

21. Львова И. А. Месторождения вермикулита СССР. (Формационные типы и закономерности размещения) / И. А. Львова // Труды Всесоюз. ордена Ленина науч.-исслед. геол. ин-та. – Л.: Недра, 1974. – Т. 216. – 231 с.

22. Никольский Г. Г. Вермикулит, его свойства и применение в строительстве : Материалы краткосроч. семинара “Эффективные строительные материалы и их применение в конструкциях” / Г. Г. Никольский, А. П. Пожнин. – Л.: Ленинград. Дом науч.-техн. пропаганды, 1963.

23. Рычков А. А. Разливка стали с применением экзотермической шлакообразующей смеси, изготовленной на основе вспученного вермикулита / А. А. Рычков // Пр-во и применение вермикулита : Сб. статей. – Челябинск: УралНИИСтромпроект, 1983. – С. 112.

24. Алленштейн Й. Огнеупорные материалы. Структура, свойства, испытания: справ. / Й. Алленштейн [и др.] ; под ред. Г. Роучка, Х. Вутнау ; пер. с нем. – М.: Интермет Инжиниринг, 2010. 392 с.