Принятая в моделях форма пор очень проста по сравнению с формой пор в реальных телах, полученных тем или иным способом из различных материалов. Например, металлические пористые материалы обычно получают прессованием порошков со сферическими частицами или плетением волокнистых изделий. Для обеспечения хорошей механической прочности пористые материалы подвергаются специальной термообработке (спеканию) при температуре порядка 0,8—0,9 температуры плавления. Зерна порошка, как правило, имеют собственную остаточную пористость, лежащую в пределах 8—15%. Поэтому для получаемых из таких порошков материалов характерно наличие пор как между частицами, так и внутри последних. Практически суммарная пористость металлических пористых тел изменяется в довольно узких пределах, составляя 30—40%.
Наиболее употребляемыми материалами при создании проницаемых изделий являются такие металлы, как нержавеющая сталь, вольфрам, никель. Кроме чистых металлов, для изготовления пористых тел используются различные карбиды, керамики и некоторые другие вещества. В этом случае пористая структура формируется в результате предварительного введения в материал и последующего выжигания различных добавок. Такой метод позволяет получать материалы с пористостью до 50—60%. Аналогично образуется при нагреве и разрушении некоторых композиционных теплозащитных материалов пористый прококсованный слой. Пористые материалы обладают развитой внутренней поверхностью. Обычно указывают удельную поверхность, под которой понимают суммарную площадь поверхности внутренних пор, приходящуюся на единицу объема материала. Очевидно, что у проницаемых материалов, обладающих мелкозернистой структурой, удельная внутренняя поверхность намного больше, чем у материалов с крупнозернистой структурой. У материалов, спрессованных из сферических частичек, внутреннюю поверхность нетрудно подсчитать.
Величина удельной поверхности играет важную роль при расчете теплообмена между твердым каркасом и охлаждающим веществом. Можно получить формулы для расчета пористости и внутренней поверхности теплообмена в плетеных материалах, однако число входящих в эти формулы параметров резко возрастает (диаметры основной и крепящей нитей, число основных нитей на единицу длины материала, и т.д.). В действительности, как частицы в зернистых материалах, так и проволоки в плетеных структурах при нагрузке могут деформироваться, поэтому значения оказываются меньше расчетных. С другой стороны, при диаметрах частиц более 20 мкм не удается достигнуть их достаточно плотной упаковки и поэтому превышает расчетное значение. В итоге у зернистых материалов действительная величина может отклоняться почти в 2 раза вверх или вниз относительно теоретического значения. Плетеные материалы в этом отношении намного стабильнее (отклонения от расчетных значений не превышают 30%).
11 июля 2012
