Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một phương pháp quang không tiếp xúc mới để xác định độ dẫn nhiệt của kim loại và cacbua ở nhiệt độ nóng chảy/đông lạnh
Tóm tắt
Hiện nay, người ta nhận ra rằng các phương pháp tiếp xúc để đo độ dẫn nhiệt của kim loại và cacbua trong quá trình chuyển pha lỏng/rắn đang gặp phải một số khó khăn. Mặt khác, độ phát xạ quang phổ bình thường của những vật liệu này tại các điểm nóng chảy/đông lạnh có thể được đo với độ chính xác cao. Do đó, việc phát triển một phương pháp cho phép xác định độ dẫn nhiệt thông qua giá trị đo được của độ phát xạ quang phổ bình thường là một vấn đề được quan tâm đáng kể. Một phương pháp quang không tiếp xúc mới để xác định độ dẫn nhiệt của kim loại và cacbua ở các điểm nóng chảy/đông lạnh của chúng được đề xuất. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng mô hình Drude, mối quan hệ Hagen–Rubens, và định luật Wiedemann–Franz. Để xác định độ dẫn nhiệt của các vật liệu tại các điểm nóng chảy/đông lạnh, các phép đo thực nghiệm về độ phát xạ quang phổ bình thường trong một khoảng hồng ngoại xa cụ thể là cần thiết. Phương pháp được đề xuất không yêu cầu mô hình hóa cân bằng năng lượng của quá trình truyền nhiệt để tính toán độ dẫn nhiệt. Tính khả thi của phương pháp được đề xuất đã được chứng minh trên các vật liệu coban, niken và cacbua zircon. Kết quả thu được có sự phù hợp tốt với dữ liệu thực nghiệm được công bố trong tài liệu. Khoảng cách giữa độ dẫn nhiệt của các vật liệu đang được nghiên cứu ở các pha rắn và lỏng tại các nhiệt độ nóng chảy/đông lạnh của chúng được tính toán. Mối quan hệ phụ thuộc nhiệt độ của độ dẫn nhiệt của bộ phát năng lượng mặt trời "lý tưởng" được thu được.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Tritt TM, Weston D (2004) Measurement techniques and considerations for determining thermal conductivity of bulk materials. In: Tritt TM (ed) thermal conductivity. Springer, Boston, pp 187–203
Shinde SL, Goela J (eds) (2006) High thermal conductivity materials. Springer, New York
Hamilton RL, Crosser OK (1962) Thermal conductivity of heterogeneous two-component systems. Ind Eng Chem Fundam 1(3):187–191
Zeller RC, Pohl RO (1971) Thermal conductivity and specific heat of noncrystalline solids. Phys Rev B 4(6):2029–2041
Cooper MG, Mikic BB, Yovanovich MM (1969) Thermal contact conductance. Int J Heat Mass Transf 12(3):279–300
Madhusudana CV, Fletcher LS (1986) Contact heat transfer: the last decade. AIAA J 24(3):510–523
Prasher R (2006) Thermal interface materials: historical perspective, status, and future directions. Proc IEEE 94(8):1571–1586
Lan R, Endo R, Kuwahara M, Kobayashi Y, Susa M (2010) Thermal conductivity measurements of solid Sb2Te3 by hot-strip method. Jpn J Appl Phys 49(7R):078003
Yamasue E, Susa M, Fukuyama H, Nagata K (2003) Deviation from Wiedemann–Franz law for the thermal conductivity of liquid tin and lead at elevated temperature. Int J Thermophys 24:713–730
Hisano K (1997) An apparatus for noncontact measurement of thermal conductivity by thermal radiation heating. Int J Thermophys 18(2):535–545
Kobatake H, Fukuyama H, Minato I (2007) Noncontact measurement of thermal conductivity of liquid silicon in a static magnetic field. Appl Phys Lett 90:094102
Manara D, De Bruycker F, Sengupta AK, Agarwal R, Kamath HS (2012) The actinide carbides. In: Konings RJM (ed) Comprehensive nuclear materials. Elsevier, Amsterdam, pp 87–137
Manara D, De Bruycker F, Boboridis K, Tougait O, Eloirdi R, Malki M (2012) High temperature radiance spectroscopy measurements of solid and liquid uranium and plutonium carbides. J Nucl Mater 426:126–138
Manara D, Jackson HF, Perinetti-Casoni C, Boboridis K, Welland MJ, Luzzi L, Ossi PM, Lee WE (2013) The ZrC–C eutectic structure and melting behavior: a high-temperature radiance spectroscopy study. J Eur Ceram Soc 33:134–161
Watanabe H, Susa M, Fukuyama H, Nagata K (2003) Phase dependence (liquid/solid) of normal spectral emissivities of noble metals at melting points. Int J Thermophys 24:223–237
Watanabe H, Susa M, Fukuyama H, Nagata K (2003) Phase (liquid/solid) and wavelength dependence of spectral emissivity for Cu, Ag, and Au at melting points in near infrared region. Int J Thermophys 24:1105–1120
Watanabe H, Susa M, Fukuyama H, Nagata K (2003) Phase (liquid/solid) dependence of the normal spectral emissivity for iron, cobalt, and nickel at melting points. Int J Thermophys 24:473–488
Tritt T (2004) Thermal conductivity: theory, properties, and applications. Kluwer Academic, New York
Rosenberg HM (1988) The solid state: an introduction to the physics of crystals for students of physics, materials science, and engineering, 3rd edn. Oxford physics series. Oxford University Press, Oxford
Modest MF (2013) Radiative heat transfer, 3rd edn. Academic Press, Cambridge
Landau LD, Lifshitz EM (1980) Statistical physics, course of theoretical physics, vol 5. Pergamon Press, Oxford
Fisenko AI, Lemberg VF (2016) Black-body radiative, thermodynamic, and chromatic functions: tables in finite spectral ranges. Springer, Berlin
Abramowitz M, Stegun IA (1972) Handbook of mathematical functions with formulas, graphs, and mathematical tables. Dover Publications, New York
Fisenko AI, Lemberg V (2015) Polylogarithmic representation of radiative and thermodynamic properties of thermal radiation in a given spectral range: II. Real-body radiation. Int J Thermophys 36:2705–2719
Assael MJ, Antoniadis KD, Wakeham WA, Huber ML, Fukuyama H (2017) Reference correlations for the thermal conductivity of liquid bismuth, cobalt, germanium and silicon. J Phys Chem Ref Data 46(3):033101. https://doi.org/10.1063/1.4991518
Nishi T, Shibata H, Ohta H (2003) Thermal diffusivity and conductivity of molten germanium and silicon. Mater Trans 44:2369–2374
Ostrovskii OI, Ermachenkov VA, Popov VM, Grigoryan VA, Kogan LB (1980) Thermophysical properties of molten iron, cobalt, and nickel. Russ J Phys Chem 54:739–744
Zinovyev VY, Polev VF, Taluts SG, Zinovyeva GP, Ilinykh SA (1986) Diffusivity and thermal conductivity of 3 d-transition metals in solid and liquid states. Phys Met Metallogr 61:85–91
Assael MJ, Chatzimichailidis A, Antoniadis KD, Wakeham WA, Huber ML, Fukuyama H (2017) Reference correlations for the thermal conductivity of liquid copper, gallium, indium, iron, lead, nickel and tin. High Temp High Press 46(6):391–416
Kobatake H., Khosroabadi H., Fukuyama H (2010) Noncontact measurement of normal spectral emissivity, heat capacity and thermal conductivity of liquid Ni in a dc magnetic field. In: Proceedings of eTherm, pp 122–124
Nishi T, Shibata H, Ohta H, Waseda Y (2003) Thermal conductivities of molten iron, cobalt, and nickel by laser flash method. Metall Mater Trans A 34A:2801–2807
Zapadaeva TE, Petrov VA, Sokolov VV (1981) Emissivity of stoichiometric zirconium and titanium carbides at high-temperatures. TVT 19(2):313–320
Fisenko AI, Lemberg V (2012) Radiative properties of stoichiometric hafnium, titanium, and zirconium carbides: thermodynamics of thermal radiation. Int J Thermophys 33(3):513–527
Dewitt DP, Nutter GD (1988) Theory and practice of radiation thermometry. Willy, New York
Krein MG, Nudelman AA (1977) The Markov moment problem and extremal problems. Translations of mathematical monographs, vol 50. American Mathematical Society, Providence
Malomuzh NP, Fisenko AI (1983) Application limits of phenomenological theories of the dielectric and magnetic relaxations. Fizika Zidkogo Sostoyaniy 11:90–95 (in Russian)
Malomuzh NP (1983) Investigation of the applicability region for the hydrodynamic description of longitudinal modes in liquids and gases. Ukr Fiz J 28(12):1833–1838
Fisenko AI, Lemberg V (2016) Thermal radiative and thermodynamic properties of solid and liquid uranium and plutonium carbides in the visible–near-infrared range. J Mater Sci 51(17):8737–8746. https://doi.org/10.1007/s10853-016-0138-7
Fisenko AI, Lemberg V (2013) Generalized Wien’s displacement law in determining the true temperature of ZrB2–SiC-based ultra-high temperature ceramic: thermodynamics of thermal radiation. Int J Thermophys 34:486–495