Коротко рассмотрим анализ зависимости коэффициента теплопроводности от температуры для различных теплозащитных материалов, ограничимся лишь общими схематическими представлениями. Для сравнения будут использованы также общие сведения из теории переноса тепла в жидкостях и газах. Обычно у твердых непористых материалов различают три участка в зависимости коэффициента теплопроводности от температуры. В диапазоне очень низких температур резко увеличивается с ростом температуры, начиная с нулевого значения, а затем начинает падать. Второй участок простирается от максимума теплопроводности до дебаевской температуры и характеризуется высокими значениями коэффициента теплопроводности кристаллических веществ. Обычно дебаевская температура близка к комнатной, однако есть целый ряд отклонений. Так, у бериллия она составляет 1160 К, а для алмаза дебаевская температура равна 1850 К.
Для теплозащитных материалов наиболее важен третий участок области твердого состояния материала — диапазон высоких температур,, который простирается от температуры Дебая до температуры плавления или сублимации данного вещества. В соответствии с данными рис. 3-12 для большинства чистых веществ — проводников электричества (в основном это металлы) можно принять, что коэффициент теплопроводности в этом диапазоне практически не изменяется с температурой. У кристаллических диэлектриков, например окислов и т. д., теплопроводность в этой области падает обратно пропорционально температуре. У большинства аморфных материалов (стекло, некоторые полимеры) заметно некоторое увеличение коэффициента теплопроводности с ростом температуры. Интересно отметить, что разность между теплопроводностью кристаллических и аморфных диэлектриков быстро убывает с ростом температуры и в точке плавления исчезает совсем. При плавлении материалов их. теплопроводность должна падать.
С ростом температуры упорядоченность строения уменьшается и соответственно уменьшается коэффициент теплопроводности (исключение составляет вода, глицерин и некоторые водные растворы). Заметим, однако, что применительно к теплозащитным материалам, теплопроводность их расплава часто» связана не столько с молекулярным, сколько с радиационным переносом тепла. Теплопроводность газов в первом приближении пропорциональна произведению вязкости на теплоемкость при постоянном давлении, причем с ростом температуры отмечается значительное увеличение коэффициента теплопроводности %8 практически у всех газов. Тем не менее теплопроводность все же остается ниже, чем теплопроводность твердой фазы, и ею можно пренебречь, если только пористость твердого теплозащитного материала не слишком велика.
11 июля 2012
