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多晶石墨的熱導率與溫度的關係-冈本视频旧版下载安装ioses石墨

熱導率

單晶石墨的熱導率也有很大的異向性,在室溫下,在垂直於層麵的方向上的測定值比平行於層麵的測定值約小5倍。用天然石墨單晶測出的兩個方向的熱導率示於圖3-23。可以認為,在多晶石墨裏,熱的大部分都是沿各微晶的層麵流動。許多種反應堆用石墨,平行於顆粒方向上的熱導率在(0.3~0.6)×6.96W/(m·K)範圍內,在垂直於顆粒方向上則略低些,兩者之比大致為2:1。石墨的熱傳導也和金屬一樣,不僅由電子傳導,而且還由晶格的熱振動傳導(聲子傳導)。其特征是隨著溫度的下降,熱導率遂變成了微晶尺寸的函數,振動量子(聲子)在晶體邊界上的散射程度取決於聲子的平均自由程。熱導率與晶格振動的關係可用下式表示:

K=yC,Av

式中,y為幾何因數(在各向同性物質中為1/3);C。為比熱容;A為聲子平均自由程;v為

聲子傳播速度。多晶石墨的熱導率與溫度的關係如圖3-24所示。在低溫下,聲子在晶粒內移動不會受到散射,但在晶粒邊界上,卻會受到散射,所以應認為入的大小接近晶粒的尺寸。此外,假如晶體缺陷的雜質等會參與晶體紊亂,那麽熱導率就主要受C。的支配。高度石墨

化的石墨,其熱導率在接近室溫時為最大。石墨中晶粒越大,此最大值出現的溫度越低,而峰值越高。晶粒小的石墨,其熱導率的最大值出現在溫度較高的一側。在高溫範圍內,C.值大致一定,溫度越上升,晶格振動亦越激烈,聲子的散射也越多,這時由於A減少,所以熱導率也隨之降低。經過2600℃以上的熱處理的石墨,其電導率與熱導率之比是一定的:

K=0.00031/p,而且xp=0.00031

其中,x為熱導率(6.96W/(m·K));p為電阻率,Ω·cm。此式對於許多石墨在室溫下的測定值,都具有土5%的精度。石墨塊的熱導率還因密度的不同而不同。

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