Каркасна теплопровідность пористих металевих матеріалів - КОСТОРНОВ, А. Г.; ШАПОВАЛ, А. А.; ШАПОВАЛ, І. В. (Космічна наука і технологія, 2024)
Досліджено вплив фізичних характеристик і параметрів металевих волокнистих матеріалів на їхню теплопровідність. Такі пористі матеріали призначені, зокрема, для ефективного застосування у двофазних теплопередавальних пристроях (теплових трубах). Застосування теплових труб у авіаційних і космічних апаратах забезпечує ряд теплофізичних переваг. Наприклад, теплові труби суттєво розширюють можливості повітряного охолодження теплонавантажених технічних пристроїв. Теплопровідність капілярно-пористих матеріалів-структур, які є важливими елементами теплових труб, істотно впливає на інтенсивність двофазного теплообміну всередині теплових труб. Каркасна теплопровідність є еквівалентом теплопровідності матеріалів, таких, зокрема, які є умовно суцільними середовищами. Дослідження впливу структурних характеристик пористих матеріалів, таких як пористість і розміри дискретних часток-волоконець (фракцій досліджуваних матеріалів), виконано з використанням спеціального експериментального обладнання, розробленого і створеного в Інституті проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України. Пористі металеві структури (покриття), виготовлені з мідних, нікелевих і сталевих волокон (МВМ), досліджено в умовах, аналогічних щодо умов функціонування теплових труб космічного призначення. Значення пористості дослідних зразків матеріалів змінювалися від 40 до 93 %. Результати досліджень показали, що на значення теплопровідності пористих матеріалів істотно впливають такі фізичні характеристики капілярних структур: 1) теплопровідність металевих матеріалів (фракцій-волоконець); 2) пористість капілярно-пористих металевих матеріалів (структур). Розміри дискретних часток-волоконець також впливають на значення теплопровідності МВМ, але меншою мірою. Отримані у роботі результати узагальнено емпіричними залежностями-формулами, що дозволяє виконувати інженерні розрахунки теплопровідності металевих волокнистих матеріалів. Результати досліджень призначено для їхнього практичного інженерного застосування у авіаційному та космічному приладо- і апаратобудуванні. Зокрема, наведені результати є необхідними при розробці та створенні ефективних теплових труб з металевими волокнистими капілярними структурами.