Коэффициентом теплового

В последнее время широкую известность приобрели монокристаллы сапфира, легированные ионами титана Ti:>+ и ванадия V4+, электронная конфигурация которых 1 s2 2 s2 2 р9 3 s23pe3d1. При такой электронной конфигурации образуется одно состояние 2D, которое расщепляется в кристаллическом поле решетки сапфира на два состояния 2? и 2F2. При переходах между уровнями этих состояний происходит генерация лазерного излучения. Особенностью активных сред с ионами титана и ванадия является возможность плавной регулировки (перестройки) частоты генерации лазера. При активации монокристаллов сапфира ионами титана перестройка осуществляется в пределах 0,68—0,93 мкм, а ионами ванадия — 0,59—0,62 мкм. Монокристаллы сапфира с различными примесями выращивают методами Вернейля, Чохральского и Багдасарова (см. главу третью). Как следует из критериев изоморфизма, ионы редкоземельных элементов вследствие их больших размеров не могут быть введены в решетку оксида алюминия. Попытки преодолеть эти затруднения привели к исследованию соединений типа LaMgAluOl9, характерных, как это следует из диаграмм состояний (см. 39—41), для первой группы редкоземельных элементов (La, C1 и Рг). Такие соединения имеют гексагональные решетки, допускают легирование ионами неодима и характеризуются высоким коэффициентом теплопроводности. Технология выращивания кристаллов в настоящее время разрабатывается и в будущем они могут стать конкурентоспособными по сравнению с таким материалом, как гранат.

где си и a.2 — коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке и от стенки к воде; 6СТ, Яст — толщина стенки трубы и коэффициент теплопроводности металла; бн, Я,н — толщина и коэффициент теплопроводности слоя накипи; ^н, t', t" — температуры насыщения греющего пара, сетевой воды на входе и выходе из сетевого подогревателя; F — площадь поверхности нагрева; GC.B — расход сетевой воды; съ — теплоемкость сетевой воды. При прочих равных условиях появление слоя накипи с коэффициентом теплопроводности 'Ян=0,838^-2,1 кДж/(м4-К) (0,2-*-0,5 ккал/(м4-°С)) приводит к значительному снижению коэффициента теплопередачи и росту величины недогрева.

Задача 2.30. Найти площадь теплоотвода для транзисторов КТ814А и КТ815А в схеме оконечного каскада (см. задачу 2.27) при температуре окружающей среды ГС = 40°С. Материал теплоотвода— алюминий с коэффициентом теплопроводности КТ = 0,00 13 Вт /(град -см2).

По пути к охлаждаемой поверхности тепловой поток встречает дополнительное тепловое сопротивление в изоляции и1 в металлах. При тепловом расчете учитывают только тепловое сопротивление изоляционных материалов, обладающих малым коэффициентом теплопроводности; тепловым сопротивлением металлов (медь, сталь, чугун) пренебрегают ввиду их высокой теплопроводности. Тепловой поток (Вт), протекающий через изоляцию,

Температурный перепад на охлаждаемой поверхности может быть определен по (5-1). Коэффициент теплоотдачи поверхности ^п определяют экспериментально на моделях. Чтобы экспериментальные данные можно было использовать для широкого класса охлаждаемых поверхностей, их обычно выражают с помощью, безразмерных чисел (критериев). Одним из них является число Нуссельта Nu, которое связывает коэффициент теплоотдачи ап нагретой поверхности с коэффициентом теплопроводности К охлаждающей среды, движущейся относительно этой поверхности:

аналогичная удельной объемной электрической проводимости материала, называется удельной теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности) материала и измеряется в ваттах на метр-кель-вин — Вт/(м-К) или в ваттах на метр-градус Цельсия — Вт/(м-°С). Для определения теплопроводности Я различных материалов используются как относительные, так и абсолютные методы. Теплопроводность определяется при установившемся процессе теплопередачи (стационарный способ) и в условиях переходного, неустановившегося процесса (нестационарный способ).

2) большим коэффициентом теплопроводности для эффективной передачи теплоты от тепловыделяющих элементов (резисторов, диодов, транзисторов) к корпусу микросхемы;

термостатом является сосуд Дьюара ( 3.4), который применяют для термостатирования малогабаритных узлов. Сосуды с диаметром внутренней полости 25 мм и внешним диаметром 40 мм при длине 90 мм устойчивы к воздействиям вибрации в диапазоне частот от 10 до 200 Гц при ускорении до 15 g и к ударным перегрузкам с ускорением до 150 g. Сосуд Дьюара имеет теплопроводность, значительно меньшую теплопроводности пористой изоляции, при равной толщине. Если волокнистую, порошковую или ячеистую изоляцию расположить в вакууме (например, между стенками сосуда Дьюара), то коэффициент теплопроводности X снижается на два порядка, например для аэрогеля до 0,02 мВт/(м-К). Достоинствами изоляции теплоизоляционными материалами являются сравнительно низкая стоимость (перлит), низкий коэффициент теплопроводности (аэрогель), высокая эффективность (вакуумно-стекловолокнистая теплоизоляция диаметром волокна около 1 мкм, удельной плотностью 150...200 кг/м3, с коэффициентом теплопроводности Х, = 0,5...0,6 мВт/(м-К) в диапазоне температур 300...79 К).

Коэффициент пропорциональности А в уравнении (2-5) называется коэффициентом теплопроводности или просто теплопроводностью. Он является физическим параметром и характеризует способность вещества проводить теплоту; А,= — p/(fgrad'fl-). Коэффициент теплопроводности определяет количество теплоты, которое проходит в единицу времени через единицу поверхности стенки, перпендикулярной потоку, при изменении температуры, равном одному градусу на единицу длины пути теплового потока.

Для уменьшения методических погрешностей, анализ которых следует производить в каждом конкретном случае, необходимо правильно выбрать тип и конструкцию первичного преобразователя и правильно его установить на объекте исследования. В частности, для уменьшения погрешностей от теплоотвода выбирают первичный преобразователь с низким коэффициентом теплопроводности и большим отношением его длины к диаметру, увеличивают теплообмен между преобразователем и средой, уменьшают теплоотток по конструкции преобразователя. Погрешность от излучения уменьшают путем установки защитных экранов.

Газы обладают положительным температурным коэффициентом теплопроводности. Зависимость теплопроводности от температуры с достаточной для практических целей точностью подчиняется уравнению

Рассматриваемая конструкция применяется для трансформаторов малой мощности, в которых теплоотдача не имеет существенного значения. Она особенно целесообразна для малогабаритных и миниатюрных трансформаторов, с о.бмотками из проводов с диаметром менее 0,1 мм. Герметизация в кожухах с заполнением жидкими диэлектриками применяется для высоковольтных трансформаторов. В качестве диэлектрика используют трансформаторное масло, крем-нийорганические или фторсодержащие жидкости. Последние обладают малой диэлектрической постоянной, большой электрической прочностью, низкой вязкостью и большим объемным коэффициентом теплового расширения. Фторсодержащие жидкости позволяют обеспечить хорошее охлаждение трансформатора, так как их коэффициент теплопередачи примерно в 100 раз больше, чем воздуха.

Никель. Серебристо-белого цвета металл — № с температурой плавления 1452° С выпускается нескольких марок с содержанием до 99,99% Ni при использовании электровакуумной плавки. В интервале 25— 600° С значение ТК1 = 1,55-10~5 1/град. Электрические свойства отожженного никеля р =0,0683 сш-лш2/,м, TKR = 6,8-10~3- 1/град. Никель применяют в качестве оснований (кернов) оксидных катодов, которые активируют окислами в. основном щелочноземельных металлов (BaO, SrO), с целью снижения работы выхода. Для упрочнения никеля-используют присадку марганца (2,3—5,4%); из марганцовистого никеля изготовляют прочные сетки и траверсы небольших приемно-усилитель-ных ламп. Алюминированный никель в виде ленты, покрытой тонким слоем алюминия (8—15 мкм), обладает высоким коэффициентом теплового излучения (до 0,8); такую ленту используют для анодов небольших электронных ламп. Допустимая для никеля температура в вакууме составляет 800° С.

Инварные сплавы находят широкое применение в приборостроении; метрологии, авиации, в производстве разнообразной электронной аппаратуры. В зависимости от практического назначения могут быть изготовлены сплавы, обладающие весьма малым, нулевым и отрицательным коэффициентом теплового расширения.

1. Сплавы с минимально возможным коэффициентом теплового расширения (практически равным нулю) в интервале температур —60-=-+100сС. Их используют для изготовления деталей высокоточных приборов, аппаратов, устройств, требующих стабильности размеров в интервале климатических изменений температуры. Линейные размеры таких деталей практически не изменяются при нагреве до 50—60 °С.

Термобиметалл — это материал, состоящий из двух или нескольких слоев металла или сплава с различными коэффициентами теплового расширения. Слой металла или сплава (составляющая, компонент) с большим коэффициентом теплового расширения называют активным, с меньшим — пассивным. Между активным и пассивным слоями может находиться промежуточный. Слои термобиметалла прочно соединены по всей поверхности

1. Химический состав, основная техническая характеристика и примерное назначение сплавов с заданным коэффициентом теплового расширения

36Н (инвар) Сплавы с 35—37 Ni; Fe ~- остальное малым коэффициентом теплового pactuupt Сплав с минимальным коэффициентом теплового расширения 1,5-10-° 1/°С в интервале температур от —60 до ния Для деталей высокоточных измерительных и контрольных приборов, требующих постоянных размеров в интервале климатических изменений температуры; для изготовления термобиметалла

32НКД (ЭИ630А, Н32К4Д) 31.5—33 Ni; 3,2—4,2 Со; 0,6—0,8 Си; Fe — остальное Сплав с минимальным коэффициентом теплового расширения 1,0-10~в 1/?С в интервале температур от — 60 до + 100 °С

35НКТ (НЗБКТ) 34,0—35,0 Ni; 5,0—6,0 Со; 2,3—2,8 Ti; Fe — остальное Сплав с низким коэффициентом теплового расширения 4-10~в 1/°С в интервале температур от — 60 до + 100°С с повышенной механической ; прочностью (в 2 раза превосходящей инвар) Для деталей высокоточных приборов, работающих при повышенных механических нагрузках и требующих постоянных размеров в интервале климатических изменений температуры

32НК-ВИ 31,5 — 33,0 Ni; 3,7 — 4,7 Со; Fe — остальное Сплав в отожженном состоянии с минимальным коэффициентом теплового расширения не более l,5'10~e 1/°С в интервале температур от +20 до — 60 °С Для изделий с полированной поверхностью, деталей сложной формы, которые нельзя подвергать закалке для получения более низкого коэффициента теплового расширения

39Н 38,0—40,0 N1; < 0,2 Си; Fe — остальное Сплав с низким коэффициентом теплового расширения 4-10~е 1/?С в интервале температур от +20 до —285 °С Для конструкций,^ работающих при низких температурах