紡織物理纖維的熱學(xué)性質(zhì)ppt課件

1、第六章第六章 纖維的熱學(xué)性質(zhì)纖維的熱學(xué)性質(zhì)主要問(wèn)題：主要問(wèn)題：纖維各典型熱力學(xué)形狀的特征與產(chǎn)活力制及其相關(guān)性纖維各典型熱力學(xué)形狀的特征與產(chǎn)活力制及其相關(guān)性質(zhì)質(zhì)纖維在不同溫度下的高分子柔性、聚集態(tài)構(gòu)造及形狀纖維在不同溫度下的高分子柔性、聚集態(tài)構(gòu)造及形狀特征特征纖維的物質(zhì)的熱物理性質(zhì)纖維的物質(zhì)的熱物理性質(zhì)Thermo-physical properties包括熱輸運(yùn)性質(zhì)傳質(zhì)與熱傳導(dǎo)性質(zhì)包括熱輸運(yùn)性質(zhì)傳質(zhì)與熱傳導(dǎo)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)兩大類。和熱力學(xué)性質(zhì)兩大類。纖維資料的熱輻射防護(hù)性能：熱光性能；熄滅性質(zhì)纖維資料的熱輻射防護(hù)性能：熱光性能；熄滅性質(zhì)熱分析技術(shù)：熱分析技術(shù)： DTA、DSC、TMA、DMA、

2、TG技技術(shù)。術(shù)。纖維資料的熱加工與定形實(shí)際與機(jī)理纖維資料的熱加工與定形實(shí)際與機(jī)理第六章第六章 纖維的熱學(xué)性質(zhì)纖維的熱學(xué)性質(zhì)涉及章節(jié)與重點(diǎn)：涉及章節(jié)與重點(diǎn)：1. 纖維的熱力學(xué)形狀與性質(zhì)纖維的熱力學(xué)形狀與性質(zhì)熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變；熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變；Tg與機(jī)理；其他轉(zhuǎn)變方式與與機(jī)理；其他轉(zhuǎn)變方式與機(jī)理機(jī)理2. 纖維的熱物性質(zhì)纖維的熱物性質(zhì) 根本概念；熱傳導(dǎo)機(jī)理、參數(shù)與方程；纖維導(dǎo)熱機(jī)根本概念；熱傳導(dǎo)機(jī)理、參數(shù)與方程；纖維導(dǎo)熱機(jī)理理3. 纖維的熄滅性質(zhì)纖維的熄滅性質(zhì)纖維熄滅性；熄滅機(jī)理與過(guò)程及其表征；要素與阻纖維熄滅性；熄滅機(jī)理與過(guò)程及其表征；要素與阻燃燃4. 纖維的熱分析技術(shù)纖維的熱分析技術(shù)根本方法；典

3、型運(yùn)用方法根本方法；典型運(yùn)用方法5. 纖維的熱定形纖維的熱定形 纖維定形概念；根本原理與機(jī)制；纖維定形方法纖維定形概念；根本原理與機(jī)制；纖維定形方法第一節(jié)第一節(jié) 纖維的熱力學(xué)形狀與性質(zhì)纖維的熱力學(xué)形狀與性質(zhì) 本節(jié)將對(duì)纖維各典型熱力學(xué)形狀的特征與產(chǎn)活力制及其本節(jié)將對(duì)纖維各典型熱力學(xué)形狀的特征與產(chǎn)活力制及其相關(guān)性質(zhì)作根本表達(dá)。相關(guān)性質(zhì)作根本表達(dá)。 纖維的纖維的熱力學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)分子的構(gòu)造分子的構(gòu)造熱運(yùn)動(dòng)形狀熱運(yùn)動(dòng)形狀纖維的性狀纖維的性狀有關(guān)有關(guān)是溫度的函數(shù)是溫度的函數(shù)影響纖維的成形加工和運(yùn)用性能影響纖維的成形加工和運(yùn)用性能),( TtPG 第一節(jié)第一節(jié) 纖維的熱力學(xué)形狀與性質(zhì)纖維的熱力學(xué)形狀與性

4、質(zhì) 一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變 1非晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變非晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變 對(duì)一非晶態(tài)高聚物試樣施加一恒定而較小的應(yīng)力，在等速升對(duì)一非晶態(tài)高聚物試樣施加一恒定而較小的應(yīng)力，在等速升溫的環(huán)境下察看試樣形變與溫度的關(guān)系，可得圖溫的環(huán)境下察看試樣形變與溫度的關(guān)系，可得圖6- 1中所示中所示的曲線。通常稱為溫度的曲線。通常稱為溫度-形變曲線或熱機(jī)械曲線。形變曲線或熱機(jī)械曲線。根據(jù)試樣的力學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的特征，可以把非晶態(tài)高聚根據(jù)試樣的力學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的特征，可以把非晶態(tài)高聚物按溫度區(qū)域的不同，劃為三種力學(xué)形狀：玻璃態(tài)、高彈態(tài)物按溫度區(qū)域的不同，劃為三種

5、力學(xué)形狀：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。并相應(yīng)地構(gòu)成兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)：玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)和粘彈和粘流態(tài)。并相應(yīng)地構(gòu)成兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)：玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)和粘彈轉(zhuǎn)變區(qū)。三種力學(xué)形狀及兩種轉(zhuǎn)變區(qū)的特征是非晶態(tài)高聚物轉(zhuǎn)變區(qū)。三種力學(xué)形狀及兩種轉(zhuǎn)變區(qū)的特征是非晶態(tài)高聚物內(nèi)部分子處于不同運(yùn)動(dòng)形狀的宏觀表現(xiàn)。內(nèi)部分子處于不同運(yùn)動(dòng)形狀的宏觀表現(xiàn)。一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變 1非晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變非晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變1玻璃態(tài)：鏈段處于被凍結(jié)的形狀，只需那些較小的運(yùn)玻璃態(tài)：鏈段處于被凍結(jié)的形狀，只需那些較小的運(yùn)動(dòng)單元，如側(cè)基、支鏈和小鏈節(jié)等可以運(yùn)動(dòng)。動(dòng)單元，如側(cè)基、支鏈和小鏈節(jié)等可以運(yùn)動(dòng)。 2玻

6、璃化轉(zhuǎn)變區(qū)：是非晶態(tài)高聚物資料對(duì)溫度非常敏感玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)：是非晶態(tài)高聚物資料對(duì)溫度非常敏感的區(qū)域。在的區(qū)域。在3-5范圍內(nèi)，幾乎一切性質(zhì)都發(fā)生突變?nèi)鐭岱秶鷥?nèi)，幾乎一切性質(zhì)都發(fā)生突變?nèi)鐭崤蛎浵禂?shù)、模量、介電常數(shù)、折光指數(shù)等。從分子運(yùn)動(dòng)機(jī)膨脹系數(shù)、模量、介電常數(shù)、折光指數(shù)等。從分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理看，在此溫度范圍，鏈段開場(chǎng)解凍，即鏈段運(yùn)動(dòng)被激發(fā)。理看，在此溫度范圍，鏈段開場(chǎng)解凍，即鏈段運(yùn)動(dòng)被激發(fā)。此轉(zhuǎn)變的溫度稱為玻璃化溫度，通常用此轉(zhuǎn)變的溫度稱為玻璃化溫度，通常用Tg表示。表示。 3高彈態(tài)：鏈段的運(yùn)動(dòng)，改動(dòng)構(gòu)象以順應(yīng)外力的作用。高彈態(tài)：鏈段的運(yùn)動(dòng)，改動(dòng)構(gòu)象以順應(yīng)外力的作用。受力時(shí)，分子鏈在力場(chǎng)作用下可從卷

7、曲形狀變到伸展形狀，受力時(shí)，分子鏈在力場(chǎng)作用下可從卷曲形狀變到伸展形狀，外力除去，分子鏈又可經(jīng)過(guò)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和鏈段運(yùn)動(dòng)回復(fù)到外力除去，分子鏈又可經(jīng)過(guò)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和鏈段運(yùn)動(dòng)回復(fù)到原來(lái)的卷曲形狀。高彈性的模量為原來(lái)的卷曲形狀。高彈性的模量為105107 Pa，比普彈性的，比普彈性的模量模量10101011 Pa小得多；形變可達(dá)小得多；形變可達(dá)100-1000%，比普，比普彈形變彈形變0.01%0.1%大得多。大得多。一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變 1非晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變非晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變4粘彈轉(zhuǎn)變區(qū)：也是一個(gè)對(duì)溫度非常敏感的區(qū)域，鏈段粘彈轉(zhuǎn)變區(qū)：也是一個(gè)

8、對(duì)溫度非常敏感的區(qū)域，鏈段可沿作用力方向協(xié)同運(yùn)動(dòng)。這不僅使分子鏈的形狀改動(dòng)，而可沿作用力方向協(xié)同運(yùn)動(dòng)。這不僅使分子鏈的形狀改動(dòng)，而且導(dǎo)致大分子鏈段在長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移，聚合物開場(chǎng)出且導(dǎo)致大分子鏈段在長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移，聚合物開場(chǎng)出現(xiàn)流動(dòng)性，模量迅速下降現(xiàn)流動(dòng)性，模量迅速下降2個(gè)數(shù)量級(jí)，形變迅速添加。此轉(zhuǎn)個(gè)數(shù)量級(jí)，形變迅速添加。此轉(zhuǎn)變溫度稱為粘流溫度，用變溫度稱為粘流溫度，用Tf表示。表示。 5粘流態(tài)：在這種形狀下，不僅鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間縮粘流態(tài)：在這種形狀下，不僅鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間縮短了，而且整個(gè)分子鏈挪動(dòng)的松弛時(shí)間也縮短到實(shí)驗(yàn)可察看短了，而且整個(gè)分子鏈挪動(dòng)的松弛時(shí)間也縮短到實(shí)驗(yàn)可察看的時(shí)

9、間尺度。這時(shí)高聚物在外力作用下會(huì)發(fā)生粘性流動(dòng)，它的時(shí)間尺度。這時(shí)高聚物在外力作用下會(huì)發(fā)生粘性流動(dòng)，它是整個(gè)分子鏈互對(duì)滑移的宏觀表現(xiàn)。這種流動(dòng)與低分子液體是整個(gè)分子鏈互對(duì)滑移的宏觀表現(xiàn)。這種流動(dòng)與低分子液體流動(dòng)類似，是不可逆的變形。高聚物的分子量越高，分子間流動(dòng)類似，是不可逆的變形。高聚物的分子量越高，分子間作用力那么越大，分子的相對(duì)位移也越困難。分子間有化學(xué)作用力那么越大，分子的相對(duì)位移也越困難。分子間有化學(xué)鍵交聯(lián)的高聚物，由于分子不能發(fā)生相對(duì)位移，因此無(wú)粘彈鍵交聯(lián)的高聚物，由于分子不能發(fā)生相對(duì)位移，因此無(wú)粘彈轉(zhuǎn)變區(qū)和粘流態(tài)。轉(zhuǎn)變區(qū)和粘流態(tài)。一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變

10、 2晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變對(duì)于晶態(tài)高聚物，宏觀上無(wú)明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變，其溫度形變對(duì)于晶態(tài)高聚物，宏觀上無(wú)明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變，其溫度形變曲線在熔點(diǎn)以前不出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)機(jī)。曲線在熔點(diǎn)以前不出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)機(jī)。由于晶態(tài)高聚物通常為存在非晶區(qū)的兩相構(gòu)造，因此存在由于晶態(tài)高聚物通常為存在非晶區(qū)的兩相構(gòu)造，因此存在Tg。在較少結(jié)晶的高聚物中，微晶體起著類似交聯(lián)點(diǎn)的作用，這在較少結(jié)晶的高聚物中，微晶體起著類似交聯(lián)點(diǎn)的作用，這種試樣依然存在明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變；當(dāng)結(jié)晶度足夠大時(shí)，微種試樣依然存在明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變；當(dāng)結(jié)晶度足夠大時(shí)，微晶體彼此銜接，構(gòu)成貫穿整個(gè)資料的延續(xù)結(jié)晶相，玻璃化轉(zhuǎn)晶體彼

11、此銜接，構(gòu)成貫穿整個(gè)資料的延續(xù)結(jié)晶相，玻璃化轉(zhuǎn)變消逝。變消逝。結(jié)晶高聚物的晶區(qū)熔融后，是不是進(jìn)入粘流態(tài)，要視試樣的結(jié)晶高聚物的晶區(qū)熔融后，是不是進(jìn)入粘流態(tài)，要視試樣的分子量而定。假設(shè)分子量不太大，非晶區(qū)的粘流溫度分子量而定。假設(shè)分子量不太大，非晶區(qū)的粘流溫度Tf低于低于晶區(qū)的熔點(diǎn)晶區(qū)的熔點(diǎn)Tm，那么晶區(qū)熔融后，整個(gè)試樣便成為粘性的，那么晶區(qū)熔融后，整個(gè)試樣便成為粘性的流體；假設(shè)分子量足夠大，以致于流體；假設(shè)分子量足夠大，以致于Tf大于大于Tm，那么晶區(qū)熔，那么晶區(qū)熔融后，將出現(xiàn)高彈態(tài)，如圖融后，將出現(xiàn)高彈態(tài)，如圖6- 2所示。所示。一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變一、纖維的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變 3纖維高

12、聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變纖維高聚物的熱力學(xué)形狀與轉(zhuǎn)變就纖維高聚物而言，其力學(xué)性質(zhì)隨溫度變化改動(dòng)的規(guī)律，有就纖維高聚物而言，其力學(xué)性質(zhì)隨溫度變化改動(dòng)的規(guī)律，有兩種類型：兩種類型：1熱塑性纖維：大多數(shù)熱塑性纖維，如各種合成纖維和熱塑性纖維：大多數(shù)熱塑性纖維，如各種合成纖維和醋酯纖維等，其內(nèi)部有結(jié)晶部分，但結(jié)晶并不完好，存在很醋酯纖維等，其內(nèi)部有結(jié)晶部分，但結(jié)晶并不完好，存在很大的非晶態(tài)區(qū)域。這類纖維在受熱以后，隨著溫度的提高，大的非晶態(tài)區(qū)域。這類纖維在受熱以后，隨著溫度的提高，將相繼出現(xiàn)玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)三種物理形狀，其熱力將相繼出現(xiàn)玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)三種物理形狀，其熱力學(xué)行為與晶態(tài)高聚物相

13、類似。學(xué)行為與晶態(tài)高聚物相類似。2非熱塑性纖維：如天然和再生纖維素纖維和天然蛋白非熱塑性纖維：如天然和再生纖維素纖維和天然蛋白質(zhì)纖維，在受熱以后，隨著溫度的提高，將不出現(xiàn)某些物理質(zhì)纖維，在受熱以后，隨著溫度的提高，將不出現(xiàn)某些物理形狀的變化過(guò)程，有的的熔點(diǎn)高于分解點(diǎn)，在高溫作用下，形狀的變化過(guò)程，有的的熔點(diǎn)高于分解點(diǎn)，在高溫作用下，不熔融而分解。不熔融而分解。 二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變纖維高聚物在玻璃化溫度時(shí)，很多性質(zhì)都發(fā)生非延續(xù)性的或纖維高聚物在玻璃化溫度時(shí)，很多性質(zhì)都發(fā)生非延續(xù)性的或轉(zhuǎn)機(jī)性的變化。特別是力學(xué)性能，初始模量改動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)性的變化。特別是力學(xué)性能，初始模量

14、改動(dòng)34個(gè)數(shù)量個(gè)數(shù)量級(jí)，使鞏固資料，突變?yōu)槿彳洀椥泽w，完全改動(dòng)了資料的運(yùn)級(jí)，使鞏固資料，突變?yōu)槿彳洀椥泽w，完全改動(dòng)了資料的運(yùn)用性能。因此，玻璃化轉(zhuǎn)變是纖維高聚物的一個(gè)非常重要的用性能。因此，玻璃化轉(zhuǎn)變是纖維高聚物的一個(gè)非常重要的性質(zhì)，研討玻璃化轉(zhuǎn)變具有重要的實(shí)際和實(shí)踐意義。性質(zhì)，研討玻璃化轉(zhuǎn)變具有重要的實(shí)際和實(shí)踐意義。1玻璃化溫度的丈量玻璃化溫度的丈量 1體積變化丈量：體積或比容隨溫度變化如圖體積變化丈量：體積或比容隨溫度變化如圖6-3所示。所示。 2熱學(xué)性量變化丈量：熱容變化熱學(xué)性量變化丈量：熱容變化DTA和和DSC。 3力學(xué)性量變化丈量：力學(xué)損耗力學(xué)性量變化丈量：力學(xué)損耗溫度曲線圖溫度曲線

15、圖6- 4。 4電磁性量變化丈量：介電損耗電磁性量變化丈量：介電損耗溫度譜。溫度譜。必需指出，不同性質(zhì)的改動(dòng)所測(cè)出的玻璃化溫度常不一樣。必需指出，不同性質(zhì)的改動(dòng)所測(cè)出的玻璃化溫度常不一樣。纖維的玻璃化溫度見表纖維的玻璃化溫度見表6- 2。表中括號(hào)內(nèi)的值為不同實(shí)驗(yàn)結(jié)。表中括號(hào)內(nèi)的值為不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果的報(bào)道，玻璃化溫度果的報(bào)道，玻璃化溫度Tg約為熔融溫度約為熔融溫度Tm的的1/2 (以絕對(duì)溫以絕對(duì)溫度計(jì)度計(jì))。二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變2玻璃化轉(zhuǎn)變實(shí)際玻璃化轉(zhuǎn)變實(shí)際對(duì)于玻璃化轉(zhuǎn)變景象，至今尚無(wú)完善的實(shí)際可以作出完全符對(duì)于玻璃化轉(zhuǎn)變景象，至今尚無(wú)完善的實(shí)際可以作出完全符合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

16、實(shí)的正確解釋。曾經(jīng)提出的實(shí)際有很多，但主要的合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)的正確解釋。曾經(jīng)提出的實(shí)際有很多，但主要的有三種：自在體積實(shí)際、熱力學(xué)實(shí)際和動(dòng)力學(xué)實(shí)際。有三種：自在體積實(shí)際、熱力學(xué)實(shí)際和動(dòng)力學(xué)實(shí)際。自在體積實(shí)際以為液體和固體物質(zhì)，其體積由兩部分組成：自在體積實(shí)際以為液體和固體物質(zhì)，其體積由兩部分組成：一部分是被分子占據(jù)的體積，稱為已占體積；另一部分是未一部分是被分子占據(jù)的體積，稱為已占體積；另一部分是未被分子占據(jù)的體積，稱為自在體積。后者以被分子占據(jù)的體積，稱為自在體積。后者以“空穴的方式空穴的方式分散于整個(gè)物質(zhì)之中。正是由于自在體積的存在，分子鏈才分散于整個(gè)物質(zhì)之中。正是由于自在體積的存在，分子鏈才能

17、夠經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)和位移來(lái)調(diào)整構(gòu)象。因此，玻璃化溫度就是自能夠經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)和位移來(lái)調(diào)整構(gòu)象。因此，玻璃化溫度就是自在體積到達(dá)某一臨界值的溫度。在這臨界值以下，沒有足夠在體積到達(dá)某一臨界值的溫度。在這臨界值以下，沒有足夠的空間進(jìn)展分子鏈構(gòu)象的調(diào)整，因此高聚物的玻璃態(tài)又被視的空間進(jìn)展分子鏈構(gòu)象的調(diào)整，因此高聚物的玻璃態(tài)又被視為等自在體積形狀。為等自在體積形狀。二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變3影響玻璃化溫度的要素影響玻璃化溫度的要素玻璃化轉(zhuǎn)變是高分子的鏈段從凍結(jié)到運(yùn)動(dòng)或反之的一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變是高分子的鏈段從凍結(jié)到運(yùn)動(dòng)或反之的一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度，而鏈段運(yùn)動(dòng)是經(jīng)過(guò)主鏈的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)變溫度，而

18、鏈段運(yùn)動(dòng)是經(jīng)過(guò)主鏈的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，凡是能影響高分子鏈柔性的要素，都對(duì)因此，凡是能影響高分子鏈柔性的要素，都對(duì)Tg有影響。有影響。 1主鏈構(gòu)造：主鏈由飽和單鍵構(gòu)成的高聚物，由于分子主鏈構(gòu)造：主鏈由飽和單鍵構(gòu)成的高聚物，由于分子鏈可以繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，鏈的柔性大，所以鏈可以繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，鏈的柔性大，所以Tg較低。當(dāng)主鏈中較低。當(dāng)主鏈中含有苯環(huán)等芳雜環(huán)時(shí)，使鏈中可內(nèi)旋轉(zhuǎn)的單鍵數(shù)目減少，鏈含有苯環(huán)等芳雜環(huán)時(shí)，使鏈中可內(nèi)旋轉(zhuǎn)的單鍵數(shù)目減少，鏈的柔性降低，因此的柔性降低，因此Tg升高。升高。 2側(cè)基或側(cè)鏈：側(cè)基是極性基團(tuán)時(shí)，由于使內(nèi)旋轉(zhuǎn)活化側(cè)基或側(cè)鏈：側(cè)基是極性基團(tuán)時(shí)，由于使內(nèi)旋轉(zhuǎn)活化能添加，因此

19、能添加，因此Tg升高。假設(shè)側(cè)基是非極性基團(tuán)，其影響主要升高。假設(shè)側(cè)基是非極性基團(tuán)，其影響主要是空間位阻效應(yīng)，側(cè)基體積越大，對(duì)內(nèi)旋轉(zhuǎn)妨礙越大，使是空間位阻效應(yīng)，側(cè)基體積越大，對(duì)內(nèi)旋轉(zhuǎn)妨礙越大，使Tg升高。具有大側(cè)鏈的資料，也有較低的升高。具有大側(cè)鏈的資料，也有較低的Tg，是由于分子間作，是由于分子間作用力減弱和側(cè)鏈柔順性好的緣故。用力減弱和側(cè)鏈柔順性好的緣故。 二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變3影響玻璃化溫度的要素影響玻璃化溫度的要素 3分子量分子量 ：當(dāng)分子量較低時(shí)，：當(dāng)分子量較低時(shí)，Tg隨分子量添加而添加；隨分子量添加而添加；當(dāng)分子量超越一定程度以后，當(dāng)分子量超越一定程度

20、以后，Tg隨分子量添加就不明顯了。隨分子量添加就不明顯了。這是由于在分子鏈兩端各有一個(gè)鏈端鏈段，這種鏈端鏈段的這是由于在分子鏈兩端各有一個(gè)鏈端鏈段，這種鏈端鏈段的活動(dòng)才干要比普通的鏈段來(lái)得大。分子量低，鏈端效應(yīng)越高，活動(dòng)才干要比普通的鏈段來(lái)得大。分子量低，鏈端效應(yīng)越高，分子量大，鏈端的比例少。當(dāng)分子量添加到一定程度以后，分子量大，鏈端的比例少。當(dāng)分子量添加到一定程度以后，這種鏈端鏈段占的比例很小，因此這種鏈端鏈段占的比例很小，因此Tg不再隨分子量變化。不再隨分子量變化。 4交聯(lián)：當(dāng)分子間存在交聯(lián)時(shí)，鏈段活動(dòng)才干下降，交聯(lián)：當(dāng)分子間存在交聯(lián)時(shí)，鏈段活動(dòng)才干下降，Tg升高。交聯(lián)點(diǎn)密度越高，升高。交

21、聯(lián)點(diǎn)密度越高，Tg添加越甚。添加越甚。 5混合、接枝及共聚：混合高聚物中的兩種成分相容時(shí)，混合、接枝及共聚：混合高聚物中的兩種成分相容時(shí)，表現(xiàn)出單一資料的性能。例如，聚丙烯酸甲酯和聚醋酸乙烯表現(xiàn)出單一資料的性能。例如，聚丙烯酸甲酯和聚醋酸乙烯酯的酯的Tg分別為分別為15及及45，50:50混合聚合成的資料，混合聚合成的資料，Tg為為80。當(dāng)兩種高分子在混合體中不相容時(shí)，那么可察看到兩。當(dāng)兩種高分子在混合體中不相容時(shí)，那么可察看到兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變，分別接近于兩種高分子資料的玻璃化溫度。個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變，分別接近于兩種高分子資料的玻璃化溫度。二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變3影響玻璃

22、化溫度的要素影響玻璃化溫度的要素 6增塑劑的作用：增塑劑的分子量低，參與高分子資料增塑劑的作用：增塑劑的分子量低，參與高分子資料中使資料的柔軟度增大。增塑劑溶于高分子資料中間，會(huì)使中使資料的柔軟度增大。增塑劑溶于高分子資料中間，會(huì)使分子鏈間作用力減弱，因此資料的分子鏈間作用力減弱，因此資料的Tg下降，并且使損耗峰變下降，并且使損耗峰變寬。在增塑劑部分溶解于高分子資料或與高分子起作用時(shí)，寬。在增塑劑部分溶解于高分子資料或與高分子起作用時(shí)，更為顯著。更為顯著。 7結(jié)晶的作用：晶態(tài)高聚物中通常都存在非晶部分，因結(jié)晶的作用：晶態(tài)高聚物中通常都存在非晶部分，因此仍有玻璃化溫度，但是由于微晶的存在，使非晶

23、部分鏈段此仍有玻璃化溫度，但是由于微晶的存在，使非晶部分鏈段的活動(dòng)才干遭到牽制。普通晶態(tài)高聚物的的活動(dòng)才干遭到牽制。普通晶態(tài)高聚物的Tg要高于非晶態(tài)同要高于非晶態(tài)同種高聚物的種高聚物的Tg，例如，無(wú)定形聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的，例如，無(wú)定形聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的Tg=69，而結(jié)晶度為，而結(jié)晶度為50%的結(jié)晶聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的的結(jié)晶聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的Tg=81，并且隨結(jié)晶度的添加，并且隨結(jié)晶度的添加Tg也添加。另外，當(dāng)結(jié)晶度也添加。另外，當(dāng)結(jié)晶度足夠大時(shí)，微晶體彼此銜接，非晶部分鏈段的活動(dòng)難以進(jìn)展，足夠大時(shí)，微晶體彼此銜接，非晶部分鏈段的活動(dòng)難以進(jìn)展，宏觀上將覺察不到明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變。宏觀

24、上將覺察不到明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變。三、纖維高聚物的多重轉(zhuǎn)變?nèi)?、纖維高聚物的多重轉(zhuǎn)變1. 非晶態(tài)高聚物的多重轉(zhuǎn)變非晶態(tài)高聚物的多重轉(zhuǎn)變對(duì)于非晶態(tài)高聚物而言，在玻璃化溫度以下，雖然鏈段運(yùn)動(dòng)對(duì)于非晶態(tài)高聚物而言，在玻璃化溫度以下，雖然鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)了，但是多種小尺寸的運(yùn)動(dòng)單元仍能運(yùn)動(dòng)，由于它們被凍結(jié)了，但是多種小尺寸的運(yùn)動(dòng)單元仍能運(yùn)動(dòng)，由于它們運(yùn)動(dòng)所需求的活化能較低，可以在較低的溫度下被激發(fā)。自運(yùn)動(dòng)所需求的活化能較低，可以在較低的溫度下被激發(fā)。自然，隨著溫度的升降，這些小尺寸的運(yùn)動(dòng)單元同樣也要發(fā)生然，隨著溫度的升降，這些小尺寸的運(yùn)動(dòng)單元同樣也要發(fā)生從凍結(jié)到運(yùn)動(dòng)或從運(yùn)動(dòng)到凍結(jié)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。如圖從凍結(jié)到運(yùn)動(dòng)或

25、從運(yùn)動(dòng)到凍結(jié)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。如圖6- 6a所所示，非晶態(tài)高分子資料的典型動(dòng)態(tài)粘彈譜圖中，除玻璃化主示，非晶態(tài)高分子資料的典型動(dòng)態(tài)粘彈譜圖中，除玻璃化主轉(zhuǎn)變之外，在低于轉(zhuǎn)變之外，在低于Tg的范圍內(nèi)，還存在許多小的轉(zhuǎn)變。普通的范圍內(nèi)，還存在許多小的轉(zhuǎn)變。普通將玻璃化轉(zhuǎn)變稱為主轉(zhuǎn)變，用將玻璃化轉(zhuǎn)變稱為主轉(zhuǎn)變，用代表，而將低于代表，而將低于Tg的轉(zhuǎn)變稱的轉(zhuǎn)變稱為次級(jí)轉(zhuǎn)變，并按轉(zhuǎn)變溫度自高到低的順序分別記作為次級(jí)轉(zhuǎn)變，并按轉(zhuǎn)變溫度自高到低的順序分別記作、等。次級(jí)轉(zhuǎn)變峰存在的緣由較為復(fù)雜，普通以為是與主鏈等。次級(jí)轉(zhuǎn)變峰存在的緣由較為復(fù)雜，普通以為是與主鏈的側(cè)基、支鏈、主鏈或支鏈上的各種官能團(tuán)、幾個(gè)鏈節(jié)和鏈的側(cè)

26、基、支鏈、主鏈或支鏈上的各種官能團(tuán)、幾個(gè)鏈節(jié)和鏈段的某一部分的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。段的某一部分的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。三、纖維高聚物的多重轉(zhuǎn)變?nèi)⒗w維高聚物的多重轉(zhuǎn)變2. 晶態(tài)高聚物的多重轉(zhuǎn)變晶態(tài)高聚物的多重轉(zhuǎn)變對(duì)于晶態(tài)高聚物而言，由于同時(shí)含有晶態(tài)和非晶態(tài)部分，所對(duì)于晶態(tài)高聚物而言，由于同時(shí)含有晶態(tài)和非晶態(tài)部分，所以除了具有非晶態(tài)高聚物所具有的以除了具有非晶態(tài)高聚物所具有的、轉(zhuǎn)變之外，還轉(zhuǎn)變之外，還有晶區(qū)部分的轉(zhuǎn)變，如圖有晶區(qū)部分的轉(zhuǎn)變，如圖6-6b所示，包括晶區(qū)的解序所示，包括晶區(qū)的解序預(yù)熔、熔融等轉(zhuǎn)變。此外，由于晶區(qū)缺陷的存在，例如預(yù)熔、熔融等轉(zhuǎn)變。此外，由于晶區(qū)缺陷的存在，例如鏈的折疊部分、鏈的尾端等運(yùn)動(dòng)也會(huì)

27、產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。另外，結(jié)晶鏈的折疊部分、鏈的尾端等運(yùn)動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。另外，結(jié)晶高聚物還能夠產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變，即從一種結(jié)晶構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪桓呔畚镞€能夠產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變，即從一種結(jié)晶構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)晶構(gòu)造。種結(jié)晶構(gòu)造。三、纖維高聚物的多重轉(zhuǎn)變?nèi)?、纖維高聚物的多重轉(zhuǎn)變3. 多重轉(zhuǎn)變的表征方法多重轉(zhuǎn)變的表征方法高聚物的多重轉(zhuǎn)變，是高聚物內(nèi)部各種尺寸運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)的高聚物的多重轉(zhuǎn)變，是高聚物內(nèi)部各種尺寸運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)的表達(dá)，通常可以采用動(dòng)態(tài)粘彈譜和動(dòng)態(tài)介電譜來(lái)表征。圖表達(dá)，通?？梢圆捎脛?dòng)態(tài)粘彈譜和動(dòng)態(tài)介電譜來(lái)表征。圖6- 7為兩種含單體量不同的聚酰胺為兩種含單體量不同的聚酰胺-6的動(dòng)態(tài)粘彈譜，圖中的動(dòng)態(tài)粘彈譜，圖中轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)

28、變?yōu)闉門g；轉(zhuǎn)變?yōu)橹麈溨修D(zhuǎn)變?yōu)橹麈溨蠧ONH的運(yùn)動(dòng)；的運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)變?yōu)橹麈溨腥D(zhuǎn)變?yōu)橹麈溨腥齻€(gè)個(gè)CH2鏈節(jié)的曲柄運(yùn)動(dòng)?？梢钥闯觯S單體含量添加，鏈節(jié)的曲柄運(yùn)動(dòng)。可以看出，隨單體含量添加，、轉(zhuǎn)變溫度下降，這顯然是由于單體起了增塑的作用。轉(zhuǎn)變溫度下降，這顯然是由于單體起了增塑的作用。第二節(jié)第二節(jié) 纖維的熱物理性質(zhì)纖維的熱物理性質(zhì) 物質(zhì)的熱物理性質(zhì)包括熱輸運(yùn)性質(zhì)傳質(zhì)與熱傳導(dǎo)性質(zhì)和物質(zhì)的熱物理性質(zhì)包括熱輸運(yùn)性質(zhì)傳質(zhì)與熱傳導(dǎo)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)兩大類。其主要研討范疇，通常涉及五方面：熱力學(xué)性質(zhì)兩大類。其主要研討范疇，通常涉及五方面：資料的熱物性質(zhì)在不同環(huán)境和物理形狀下的特征和規(guī)律資料的熱物性質(zhì)在不同環(huán)境和物理形

29、狀下的特征和規(guī)律溫度、壓力、濕度、氣孔、密度、氣氛等；溫度、壓力、濕度、氣孔、密度、氣氛等；宏觀熱物性與組成、構(gòu)造結(jié)晶、取向、界面和微細(xì)構(gòu)造宏觀熱物性與組成、構(gòu)造結(jié)晶、取向、界面和微細(xì)構(gòu)造和工藝要素的關(guān)系；和工藝要素的關(guān)系；微觀熱傳導(dǎo)機(jī)理和實(shí)際電子、聲子、光子和分子的碰撞微觀熱傳導(dǎo)機(jī)理和實(shí)際電子、聲子、光子和分子的碰撞與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)熱規(guī)律與實(shí)際模型；與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)熱規(guī)律與實(shí)際模型；熱物性表征方法與實(shí)際；熱物性表征方法與實(shí)際；特征熱物性資料導(dǎo)熱資料和數(shù)據(jù)庫(kù)各種資料的熱物特征熱物性資料導(dǎo)熱資料和數(shù)據(jù)庫(kù)各種資料的熱物性數(shù)據(jù)及識(shí)別對(duì)比，數(shù)據(jù)集合、挑選、優(yōu)化和分析。性數(shù)據(jù)及識(shí)別對(duì)比，數(shù)據(jù)集合、挑選、優(yōu)化和分析。本節(jié)

30、主要討論熱傳導(dǎo)性質(zhì)中的根本概念，傳導(dǎo)機(jī)制，以及熱本節(jié)主要討論熱傳導(dǎo)性質(zhì)中的根本概念，傳導(dǎo)機(jī)制，以及熱傳導(dǎo)性質(zhì)在纖維及其集合體的表達(dá)。傳導(dǎo)性質(zhì)在纖維及其集合體的表達(dá)。第二節(jié)第二節(jié) 纖維的熱物性質(zhì)纖維的熱物性質(zhì) 一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)1熱傳導(dǎo)的根本概念熱傳導(dǎo)的根本概念傳熱是熱量從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳播的過(guò)程，即由溫差引傳熱是熱量從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳播的過(guò)程，即由溫差引起的。通常熱量的傳送分為三種根本方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻起的。通常熱量的傳送分為三種根本方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。在實(shí)踐傳熱中，極少是單一方式，往往為兩種或全部三射。在實(shí)踐傳熱中，極少是單一方式，往往為兩種或全部

31、三種的復(fù)合傳熱。種的復(fù)合傳熱。在不透明的固體中，熱流只能經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)而進(jìn)展在不透明的固體中，熱流只能經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)而進(jìn)展在透明或半透明的固體中，可以出現(xiàn)熱傳導(dǎo)和輻射在透明或半透明的固體中，可以出現(xiàn)熱傳導(dǎo)和輻射在液體和氣體中，同時(shí)出現(xiàn)熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射傳熱過(guò)程。在液體和氣體中，同時(shí)出現(xiàn)熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射傳熱過(guò)程。纖維及其纖維集合體通常是固體和氣體的混合體或多孔資料，纖維及其纖維集合體通常是固體和氣體的混合體或多孔資料，而且往往又是透明或半透明物質(zhì)，因此傳熱的三種方式都有而且往往又是透明或半透明物質(zhì)，因此傳熱的三種方式都有能夠存在。能夠存在。一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)的解釋是

32、，物質(zhì)內(nèi)分子或晶格隨機(jī)運(yùn)動(dòng)中直接的動(dòng)能熱傳導(dǎo)的解釋是，物質(zhì)內(nèi)分子或晶格隨機(jī)運(yùn)動(dòng)中直接的動(dòng)能交換，或金屬中自在電子的漂移，使一物體同另一物體或物交換，或金屬中自在電子的漂移，使一物體同另一物體或物體一部分同另一部分之間發(fā)生的內(nèi)能交換。這種能量或熱量體一部分同另一部分之間發(fā)生的內(nèi)能交換。這種能量或熱量的流動(dòng)，是由能量較高的粒子與能量較低粒子的換能。由于的流動(dòng)，是由能量較高的粒子與能量較低粒子的換能。由于結(jié)晶資料的熱量傳導(dǎo)是經(jīng)過(guò)晶格的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，而其能量是結(jié)晶資料的熱量傳導(dǎo)是經(jīng)過(guò)晶格的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，而其能量是量子化的，因此把晶格振動(dòng)的量子化的，因此把晶格振動(dòng)的“量子稱為聲子。這樣，介電量子稱為聲子。這

33、樣，介電物質(zhì)的熱傳導(dǎo)就可以看成是聲子相互作用和碰撞的結(jié)果。傳物質(zhì)的熱傳導(dǎo)就可以看成是聲子相互作用和碰撞的結(jié)果。傳導(dǎo)的顯著特征是，熱傳輸中沒有明顯的物質(zhì)挪動(dòng)。其導(dǎo)熱量導(dǎo)的顯著特征是，熱傳輸中沒有明顯的物質(zhì)挪動(dòng)。其導(dǎo)熱量QF的數(shù)學(xué)表達(dá)為傅立葉的數(shù)學(xué)表達(dá)為傅立葉Fourier導(dǎo)熱定律：導(dǎo)熱定律：式中，式中，為導(dǎo)熱系數(shù)為導(dǎo)熱系數(shù)kCal/hrm, Cal/seccm,W/moK, W/moC；A為垂直于熱流方向的傳導(dǎo)面積為垂直于熱流方向的傳導(dǎo)面積m2, cm2；T為傳導(dǎo)間隔為傳導(dǎo)間隔Lm, cm兩端的溫度差兩端的溫度差；t為熱傳導(dǎo)的時(shí)間為熱傳導(dǎo)的時(shí)間hr, sec。tLTAQF(6. 6)一、物質(zhì)的熱

34、物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)熱的對(duì)流所定義的是，物質(zhì)宏觀流動(dòng)引起其中一部分物質(zhì)與熱的對(duì)流所定義的是，物質(zhì)宏觀流動(dòng)引起其中一部分物質(zhì)與另一部物質(zhì)混合的過(guò)程。能量或粒子從空間一點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一部物質(zhì)混合的過(guò)程。能量或粒子從空間一點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一點(diǎn)的傳送是借流體本身的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該流動(dòng)混合過(guò)另一點(diǎn)的傳送是借流體本身的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該流動(dòng)混合過(guò)程，可以由高能量區(qū)向低能量區(qū)轉(zhuǎn)移，亦可反之。前者為流程，可以由高能量區(qū)向低能量區(qū)轉(zhuǎn)移，亦可反之。前者為流體物質(zhì)溫度差呵斥的密度差引起的流動(dòng)，稱為自在或自然對(duì)體物質(zhì)溫度差呵斥的密度差引起的流動(dòng)，稱為自在或自然對(duì)流；后者需外界機(jī)械作用如風(fēng)機(jī)、泵等引起的對(duì)流，稱流；

35、后者需外界機(jī)械作用如風(fēng)機(jī)、泵等引起的對(duì)流，稱為強(qiáng)迫對(duì)流。通常是不能夠察看到流體內(nèi)的純熱傳導(dǎo)，由于為強(qiáng)迫對(duì)流。通常是不能夠察看到流體內(nèi)的純熱傳導(dǎo)，由于溫差一加到流體上，就會(huì)因密度差而發(fā)生自在對(duì)流。對(duì)流通溫差一加到流體上，就會(huì)因密度差而發(fā)生自在對(duì)流。對(duì)流通常為固體外表和與其相鄰運(yùn)動(dòng)流體間的換能，其對(duì)流換熱量常為固體外表和與其相鄰運(yùn)動(dòng)流體間的換能，其對(duì)流換熱量QN的簡(jiǎn)約而經(jīng)典的表達(dá)為牛頓冷卻定律：的簡(jiǎn)約而經(jīng)典的表達(dá)為牛頓冷卻定律：式中，式中，為外表?yè)Q熱系數(shù)，或膜系數(shù)，對(duì)流系數(shù)為外表?yè)Q熱系數(shù)，或膜系數(shù)，對(duì)流系數(shù)W/m2oK, W/moC；A為流體和固體間的界面面積為流體和固體間的界面面積m2；T為固體

36、與流體的溫差為固體與流體的溫差oK，。 (6. 7) TAQN一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)熱的輻射是表述由受熱激發(fā)的物體外表發(fā)出的電磁輻射。這熱的輻射是表述由受熱激發(fā)的物體外表發(fā)出的電磁輻射。這種電磁輻射向周圍發(fā)射，當(dāng)它碰到其他物體時(shí)，能夠被反射、種電磁輻射向周圍發(fā)射，當(dāng)它碰到其他物體時(shí)，能夠被反射、透過(guò)和吸收。假設(shè)入射的輻射為熱輻射即具有相應(yīng)的波透過(guò)和吸收。假設(shè)入射的輻射為熱輻射即具有相應(yīng)的波長(zhǎng)，那么吸收的輻射能量在物體內(nèi)表現(xiàn)為熱。因此，這種長(zhǎng)，那么吸收的輻射能量在物體內(nèi)表現(xiàn)為熱。因此，這種傳熱方式與前述兩種方式完全不同，無(wú)需傳送介質(zhì)。兩熱輻傳熱方式與前述兩種方式完全不同

37、，無(wú)需傳送介質(zhì)。兩熱輻射物體間，將不斷地進(jìn)展能量交換，有凈能量時(shí)，兩物質(zhì)外射物體間，將不斷地進(jìn)展能量交換，有凈能量時(shí)，兩物質(zhì)外表存在溫度差，凈能量為零時(shí)達(dá)熱平衡，但能量交換仍繼續(xù)。表存在溫度差，凈能量為零時(shí)達(dá)熱平衡，但能量交換仍繼續(xù)。熱輻射能量熱輻射能量QSB可由斯蒂芬可由斯蒂芬-玻爾茲曼玻爾茲曼Stefan-Boltzmann的輻射定律給出：的輻射定律給出：式中，式中，QSB為單位面積的外表輻射能為單位面積的外表輻射能W/m2；為該外表的輻射才干，介；為該外表的輻射才干，介于于0和和1之間；之間；為通用物理常數(shù)為通用物理常數(shù)W/m2oK。 (6. 8) 4TQSB一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、

38、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)2熱傳導(dǎo)的根本研討方式熱傳導(dǎo)的根本研討方式所謂微觀途徑是從物理學(xué)科或資料學(xué)科的角度出發(fā)，以固體所謂微觀途徑是從物理學(xué)科或資料學(xué)科的角度出發(fā)，以固體物理和晶體化學(xué)等為根底，經(jīng)過(guò)微觀粒子和晶格運(yùn)動(dòng)及相互物理和晶體化學(xué)等為根底，經(jīng)過(guò)微觀粒子和晶格運(yùn)動(dòng)及相互作用的研討，從本質(zhì)上提示物質(zhì)熱傳導(dǎo)的機(jī)理，闡明影響熱作用的研討，從本質(zhì)上提示物質(zhì)熱傳導(dǎo)的機(jī)理，闡明影響熱傳導(dǎo)的構(gòu)造和物理化學(xué)要素，把微觀構(gòu)造、傳導(dǎo)機(jī)制和宏觀傳導(dǎo)的構(gòu)造和物理化學(xué)要素，把微觀構(gòu)造、傳導(dǎo)機(jī)制和宏觀熱物性質(zhì)聯(lián)絡(luò)起來(lái)，找出其內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測(cè)資料的宏觀熱物性質(zhì)聯(lián)絡(luò)起來(lái)，找出其內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測(cè)資料的宏觀熱物性質(zhì)。由于經(jīng)過(guò)

39、微觀途徑，不僅可以建立起對(duì)資料傳熱熱物性質(zhì)。由于經(jīng)過(guò)微觀途徑，不僅可以建立起對(duì)資料傳熱的根本認(rèn)識(shí)，而且將成為設(shè)計(jì)功能熱物性資料和開展高性能的根本認(rèn)識(shí)，而且將成為設(shè)計(jì)功能熱物性資料和開展高性能換能器件的不可或缺的重要手段，以及微尺度傳熱學(xué)研討的換能器件的不可或缺的重要手段，以及微尺度傳熱學(xué)研討的根底。根底。一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)3物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性質(zhì)是指與能量和動(dòng)量傳送過(guò)程有關(guān)的導(dǎo)熱系物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性質(zhì)是指與能量和動(dòng)量傳送過(guò)程有關(guān)的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、粘度、熱膨脹系數(shù)以及熱輻射性質(zhì)發(fā)射率、數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、粘度、熱膨脹系數(shù)以及熱輻射性質(zhì)發(fā)射

40、率、吸收率、反射率等吸收率、反射率等i。美國(guó)普渡大學(xué)熱物理性質(zhì)研討中心。美國(guó)普渡大學(xué)熱物理性質(zhì)研討中心TPRC，曾對(duì)六個(gè)熱物理性質(zhì)匯編了十三卷固體資料和流，曾對(duì)六個(gè)熱物理性質(zhì)匯編了十三卷固體資料和流體介質(zhì)的熱物性手冊(cè)，即表征導(dǎo)熱才干的導(dǎo)熱系數(shù)體介質(zhì)的熱物性手冊(cè)，即表征導(dǎo)熱才干的導(dǎo)熱系數(shù)、表征均、表征均溫才干的導(dǎo)溫系數(shù)溫才干的導(dǎo)溫系數(shù)、表征蓄熱才干的比比熱量、表征蓄熱才干的比比熱量Cp，以及熱，以及熱膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)、熱發(fā)射率、熱發(fā)射率和粘度和粘度等六個(gè)熱物理性質(zhì)。其中，可等六個(gè)熱物理性質(zhì)。其中，可從宏觀傳導(dǎo)模型或從微觀機(jī)理上導(dǎo)出，但由于問(wèn)題的復(fù)雜性，從宏觀傳導(dǎo)模型或從微觀機(jī)理上導(dǎo)出，但由于問(wèn)題

41、的復(fù)雜性，至今還未能準(zhǔn)確地進(jìn)展詳細(xì)計(jì)算，熱物性根本上仍須依托直至今還未能準(zhǔn)確地進(jìn)展詳細(xì)計(jì)算，熱物性根本上仍須依托直接的實(shí)驗(yàn)測(cè)定接的實(shí)驗(yàn)測(cè)定ii。一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)3物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)1導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)：物質(zhì)熱傳導(dǎo)性質(zhì)主要決議于資料的導(dǎo)熱系：物質(zhì)熱傳導(dǎo)性質(zhì)主要決議于資料的導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)是物質(zhì)的一種輸運(yùn)特性，它標(biāo)志著熱分散過(guò)程數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)是物質(zhì)的一種輸運(yùn)特性，它標(biāo)志著熱分散過(guò)程中的能量傳送速率。這一參數(shù)取決于物質(zhì)，原子、分子和晶中的能量傳送速率。這一參數(shù)取決于物質(zhì)，原子、分子和晶格的物理構(gòu)造，并與物質(zhì)形狀有關(guān)。經(jīng)過(guò)對(duì)不同聚集形狀下格的物理構(gòu)造

42、，并與物質(zhì)形狀有關(guān)。經(jīng)過(guò)對(duì)不同聚集形狀下各種物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試和研討發(fā)現(xiàn)，各種物質(zhì)以及它們?cè)诟鞣N物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試和研討發(fā)現(xiàn)，各種物質(zhì)以及它們?cè)诓煌奂螤顣r(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)的普通規(guī)律是：不同聚集形狀時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)的普通規(guī)律是： 如圖如圖6- 8所示，固體的導(dǎo)熱系數(shù)比氣體的大過(guò)四個(gè)數(shù)量級(jí)，所示，固體的導(dǎo)熱系數(shù)比氣體的大過(guò)四個(gè)數(shù)量級(jí)，這一特征是由于兩者分子間距的差別很大所呵斥。固、液、這一特征是由于兩者分子間距的差別很大所呵斥。固、液、氣三態(tài)的熱導(dǎo)機(jī)制中，熱量傳導(dǎo)的速度以電子碰撞的機(jī)制最氣三態(tài)的熱導(dǎo)機(jī)制中，熱量傳導(dǎo)的速度以電子碰撞的機(jī)制最快，聲子碰撞次之，分子或原子碰撞最慢。金屬晶體中，熱快，聲子碰撞次

43、之，分子或原子碰撞最慢。金屬晶體中，熱傳導(dǎo)主要經(jīng)過(guò)電子的相互作用和碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)的，聲子的相互傳導(dǎo)主要經(jīng)過(guò)電子的相互作用和碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)的，聲子的相互作用和碰撞傳導(dǎo)較微小。結(jié)晶高聚物導(dǎo)熱系數(shù)普通取決于聲作用和碰撞傳導(dǎo)較微小。結(jié)晶高聚物導(dǎo)熱系數(shù)普通取決于聲子的傳導(dǎo)，當(dāng)然也有構(gòu)造缺陷、孔穴和無(wú)序區(qū)引起的原子和子的傳導(dǎo)，當(dāng)然也有構(gòu)造缺陷、孔穴和無(wú)序區(qū)引起的原子和分子，乃至分子鏈段的相互作用和碰撞的奉獻(xiàn)。因此，導(dǎo)熱分子，乃至分子鏈段的相互作用和碰撞的奉獻(xiàn)。因此，導(dǎo)熱系數(shù)最小的是氣體，而液體金屬液體除外的導(dǎo)熱系數(shù)大系數(shù)最小的是氣體，而液體金屬液體除外的導(dǎo)熱系數(shù)大多是介于介電體和氣體的導(dǎo)熱系數(shù)之間。多是介于介電體

44、和氣體的導(dǎo)熱系數(shù)之間。 一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)3物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)2導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù) ：假設(shè)溫度場(chǎng)隨時(shí)間而變，這類情況下的熱：假設(shè)溫度場(chǎng)隨時(shí)間而變，這類情況下的熱量傳播過(guò)程就稱作量傳播過(guò)程就稱作“不穩(wěn)定傳熱或不穩(wěn)定傳熱或“非穩(wěn)態(tài)傳熱。該過(guò)程非穩(wěn)態(tài)傳熱。該過(guò)程的不穩(wěn)定性是由物體焓的改動(dòng)所引起的，且加熱或冷卻的景的不穩(wěn)定性是由物體焓的改動(dòng)所引起的，且加熱或冷卻的景象永遠(yuǎn)聯(lián)絡(luò)在一同。象永遠(yuǎn)聯(lián)絡(luò)在一同。 由于物體焓的變化速度和資料導(dǎo)熱才干即導(dǎo)熱系數(shù)由于物體焓的變化速度和資料導(dǎo)熱才干即導(dǎo)熱系數(shù)成成正比和儲(chǔ)熱才干即容積熱容量正比和儲(chǔ)熱才干即容積熱容量CP成反

45、比、所以在不穩(wěn)成反比、所以在不穩(wěn)定形狀下的熱過(guò)程速度決議于導(dǎo)溫系數(shù)定形狀下的熱過(guò)程速度決議于導(dǎo)溫系數(shù)，并有，并有，其中其中CP為定壓比熱；為定壓比熱；為密度。為密度。PC/一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)3物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)3比熱比熱C：又稱比熱容，是物質(zhì)的根本熱物理性質(zhì)，不僅：又稱比熱容，是物質(zhì)的根本熱物理性質(zhì)，不僅是評(píng)價(jià)資料隔熱性能的重要物理量，而且是對(duì)熱過(guò)程、熱系是評(píng)價(jià)資料隔熱性能的重要物理量，而且是對(duì)熱過(guò)程、熱系統(tǒng)進(jìn)展熱計(jì)算和熱設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。對(duì)于瞬時(shí)或短期運(yùn)統(tǒng)進(jìn)展熱計(jì)算和熱設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。對(duì)于瞬時(shí)或短期運(yùn)用的高溫防熱資料，以及運(yùn)用時(shí)間較長(zhǎng)

46、的蓄熱資料，都希望用的高溫防熱資料，以及運(yùn)用時(shí)間較長(zhǎng)的蓄熱資料，都希望具有高的熱容，以期在運(yùn)用過(guò)程中吸收更多的熱量。所謂熱具有高的熱容，以期在運(yùn)用過(guò)程中吸收更多的熱量。所謂熱容是：物質(zhì)的溫度容是：物質(zhì)的溫度T升高一度所需求的熱量升高一度所需求的熱量Q。可分為?？煞譃?平均熱容平均熱容真熱容真熱容)/(12TTQCdTdQC/一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)3物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)為表示單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容，又可分為比熱容、克分子為表示單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容，又可分為比熱容、克分子熱容分子熱和克原子熱容原子熱。熱容分子熱和克原子熱容原子熱。比熱比熱C的定義是使一克物質(zhì)

47、升高一度所需的熱量。的定義是使一克物質(zhì)升高一度所需的熱量?？朔肿訜崛菘朔肿訜崛軨0的定義是使一克分子物質(zhì)升高一度所需求的熱的定義是使一克分子物質(zhì)升高一度所需求的熱量量C0=MC，M為分子量。為分子量?？嗽訜崛菘嗽訜崛軨*的定義是使一克原子物質(zhì)升高一度所需求的熱的定義是使一克原子物質(zhì)升高一度所需求的熱量。量。一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)一、物質(zhì)的熱物性與熱傳導(dǎo)3物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)物質(zhì)的普通熱傳導(dǎo)性質(zhì)對(duì)同一物質(zhì)特別是氣體，比熱的大小和加熱時(shí)的溫度、對(duì)同一物質(zhì)特別是氣體，比熱的大小和加熱時(shí)的溫度、壓強(qiáng)和體積有關(guān)。故比熱又可分為定壓比熱壓強(qiáng)和體積有關(guān)。故比熱又可分為定壓比熱Cp和定容比熱和定容比熱C

48、v。物質(zhì)定壓比熱物質(zhì)定壓比熱Cp與定容比熱與定容比熱Cv的差值大小與該物質(zhì)所處的形的差值大小與該物質(zhì)所處的形狀親密相關(guān)。對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，壓強(qiáng)不變升高溫度時(shí)，因膨脹狀親密相關(guān)。對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，壓強(qiáng)不變升高溫度時(shí)，因膨脹而對(duì)外做功，需求吸收更多的熱量，所以除升高氣體溫度所而對(duì)外做功，需求吸收更多的熱量，所以除升高氣體溫度所需的熱量外，還要多給一部分熱量以補(bǔ)償氣體膨脹所作的功，需的熱量外，還要多給一部分熱量以補(bǔ)償氣體膨脹所作的功，因此氣體的因此氣體的Cp總比總比Cv要大。但是對(duì)于液體和固體來(lái)說(shuō)，溫度要大。但是對(duì)于液體和固體來(lái)說(shuō)，溫度升高一度時(shí)，體積幾乎不變，所以在普通溫度下其升高一度時(shí)，體積幾乎不變，所

49、以在普通溫度下其CpCv；在高溫下，在高溫下，Cp不等于不等于Cv。Cv值普通不能由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，一值普通不能由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，一切比熱測(cè)試方法測(cè)出的都是切比熱測(cè)試方法測(cè)出的都是Cp。在工程計(jì)算中運(yùn)用的比熱數(shù)。在工程計(jì)算中運(yùn)用的比熱數(shù)據(jù)普通都是據(jù)普通都是Cp值。值。二、熱傳導(dǎo)方程與熱阻二、熱傳導(dǎo)方程與熱阻 1各向同性資料的熱傳導(dǎo)方程各向同性資料的熱傳導(dǎo)方程在直角坐標(biāo)系中微分方式的熱傳導(dǎo)方程是最常用的，其分為在直角坐標(biāo)系中微分方式的熱傳導(dǎo)方程是最常用的，其分為穩(wěn)態(tài)與時(shí)間無(wú)關(guān)和非穩(wěn)態(tài)與時(shí)間有關(guān)通式。穩(wěn)態(tài)與時(shí)間無(wú)關(guān)和非穩(wěn)態(tài)與時(shí)間有關(guān)通式。各個(gè)方導(dǎo)游熱系數(shù)一樣的均勻物質(zhì)，稱為各向同性資料。思各個(gè)方導(dǎo)游熱

50、系數(shù)一樣的均勻物質(zhì)，稱為各向同性資料。思索一各向同性資料的熱傳導(dǎo)微元體索一各向同性資料的熱傳導(dǎo)微元體dx、dy、dz，如圖，如圖6- 9所示的該微元體位于三維直角坐標(biāo)系所示的該微元體位于三維直角坐標(biāo)系x, y, z中，思索溫度中，思索溫度場(chǎng)場(chǎng)T(x, y, z, t) 隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的非穩(wěn)定情況。按傅里葉熱傳導(dǎo)定變化的非穩(wěn)定情況。按傅里葉熱傳導(dǎo)定律式律式6.6的通式：的通式：二、熱傳導(dǎo)方程與熱阻二、熱傳導(dǎo)方程與熱阻 2各向異性資料的熱傳導(dǎo)各向異性資料的熱傳導(dǎo)纖維及其纖維制品因在各個(gè)方向上的構(gòu)造和陳列不同，因此纖維及其纖維制品因在各個(gè)方向上的構(gòu)造和陳列不同，因此不同方向上的導(dǎo)熱系數(shù)也不同，即

51、典型的各向異性體。晶體不同方向上的導(dǎo)熱系數(shù)也不同，即典型的各向異性體。晶體中晶格的陳列方向不同和變化；纖維中分子陳列的取向；纖中晶格的陳列方向不同和變化；纖維中分子陳列的取向；纖維集合體中纖維本身陳列的方向性都將導(dǎo)致其導(dǎo)熱系數(shù)隨方維集合體中纖維本身陳列的方向性都將導(dǎo)致其導(dǎo)熱系數(shù)隨方向的不同而變化。向的不同而變化。溫差是導(dǎo)熱過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。在均勻各向同性資料中，某一方溫差是導(dǎo)熱過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。在均勻各向同性資料中，某一方向上的熱流密度僅與該方向上的溫度變化率有關(guān)。在各向異向上的熱流密度僅與該方向上的溫度變化率有關(guān)。在各向異性資料中，情況不完全一樣。根據(jù)不可逆過(guò)程熱力學(xué)的根本性資料中，情況不完全一樣。

52、根據(jù)不可逆過(guò)程熱力學(xué)的根本原理，許多不可逆過(guò)程都是物質(zhì)某種性質(zhì)的不均勻所引起的原理，許多不可逆過(guò)程都是物質(zhì)某種性質(zhì)的不均勻所引起的輸運(yùn)過(guò)程。其中，許多導(dǎo)熱是由于溫度分布的不均勻性引起輸運(yùn)過(guò)程。其中，許多導(dǎo)熱是由于溫度分布的不均勻性引起的熱能保送過(guò)程，并存在交叉景象。為表達(dá)方便，令直角坐的熱能保送過(guò)程，并存在交叉景象。為表達(dá)方便，令直角坐標(biāo)系標(biāo)系x1, x2, x3中，沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的熱流密度中，沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的熱流密度q = Q/A表示為：表示為：二、熱傳導(dǎo)方程與熱阻二、熱傳導(dǎo)方程與熱阻 3資料熱傳導(dǎo)中的熱阻資料熱傳導(dǎo)中的熱阻至此，我們留意到方程式至此，我們留意到方程式6.9展現(xiàn)了一個(gè)非常

53、有用而且重展現(xiàn)了一個(gè)非常有用而且重要的概念。詳細(xì)說(shuō)，在熱傳導(dǎo)和電荷遷移之間存在類似之處。要的概念。詳細(xì)說(shuō)，在熱傳導(dǎo)和電荷遷移之間存在類似之處。恰如電阻與導(dǎo)電一樣，熱阻也與熱傳導(dǎo)有關(guān)。眾所周知，電恰如電阻與導(dǎo)電一樣，熱阻也與熱傳導(dǎo)有關(guān)。眾所周知，電學(xué)中的歐姆定律學(xué)中的歐姆定律R = UI，闡明了電流，闡明了電流I、電位差、電位差U和電阻和電阻R三三者的關(guān)系。假設(shè)把傅里葉導(dǎo)熱定律與歐姆定律相比較，那么者的關(guān)系。假設(shè)把傅里葉導(dǎo)熱定律與歐姆定律相比較，那么熱流量熱流量Q就相當(dāng)于電流；溫度差就相當(dāng)于電流；溫度差T就相當(dāng)于電位差；溫差與就相當(dāng)于電位差；溫差與熱流量之比就可稱為熱阻熱流量之比就可稱為熱阻R，

54、即，即 。如圖如圖6- 11所示，可運(yùn)用熱阻概念，使一些此復(fù)雜的傳熱計(jì)算所示，可運(yùn)用熱阻概念，使一些此復(fù)雜的傳熱計(jì)算變得簡(jiǎn)單明了。下面將導(dǎo)出一些根本的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型的熱阻。變得簡(jiǎn)單明了。下面將導(dǎo)出一些根本的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型的熱阻。 1單層平壁熱阻：?jiǎn)螌悠奖跓嶙瑁?對(duì)流換熱邊境熱阻：對(duì)流換熱邊境熱阻： 3接觸接觸熱阻：熱阻： 4穩(wěn)態(tài)傳熱網(wǎng)絡(luò)熱阻：穩(wěn)態(tài)傳熱網(wǎng)絡(luò)熱阻： QTR/三、導(dǎo)熱機(jī)理三、導(dǎo)熱機(jī)理由于氣體、液體和固體作為熱的導(dǎo)體或非導(dǎo)體的熱傳導(dǎo)機(jī)理，由于氣體、液體和固體作為熱的導(dǎo)體或非導(dǎo)體的熱傳導(dǎo)機(jī)理，本質(zhì)上都是微觀粒子，如原子、電子、分子和聲子的相互作本質(zhì)上都是微觀粒子，如原子、電子、分子和聲子的相

55、互作用與碰撞，因此，雖然性質(zhì)和機(jī)理不同，但粒子化后的導(dǎo)熱用與碰撞，因此，雖然性質(zhì)和機(jī)理不同，但粒子化后的導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)方式，應(yīng)該是一樣的，差別應(yīng)該只是其中物系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)方式，應(yīng)該是一樣的，差別應(yīng)該只是其中物理量的涵義的不同。理量的涵義的不同。1分子導(dǎo)熱機(jī)理分子導(dǎo)熱機(jī)理2電子導(dǎo)熱機(jī)理電子導(dǎo)熱機(jī)理3 聲子導(dǎo)熱機(jī)理聲子導(dǎo)熱機(jī)理4光子導(dǎo)熱機(jī)理光子導(dǎo)熱機(jī)理3 聲子導(dǎo)熱機(jī)理聲子導(dǎo)熱機(jī)理 四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理1導(dǎo)熱機(jī)制的多重性導(dǎo)熱機(jī)制的多重性纖維是一聚集態(tài)構(gòu)造復(fù)雜、具有孔隙、大多能透光的物質(zhì)，纖維是一聚集態(tài)構(gòu)造復(fù)雜、具有孔隙、大多能透光的物質(zhì)，因此根據(jù)前述熱傳導(dǎo)機(jī)理可將其內(nèi)

56、部熱傳導(dǎo)的各種方式結(jié)合因此根據(jù)前述熱傳導(dǎo)機(jī)理可將其內(nèi)部熱傳導(dǎo)的各種方式結(jié)合起來(lái)。由此可得多重機(jī)制的熱傳導(dǎo)系數(shù)表達(dá)式，起來(lái)。由此可得多重機(jī)制的熱傳導(dǎo)系數(shù)表達(dá)式， (6. 42)i分別表示四種不同的導(dǎo)熱載體，如分子、電子、聲子和光子。分別表示四種不同的導(dǎo)熱載體，如分子、電子、聲子和光子。對(duì)不同的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，只是各種載體的所起的作用不同。對(duì)不同的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，只是各種載體的所起的作用不同。2晶相與非晶相的導(dǎo)熱規(guī)律晶相與非晶相的導(dǎo)熱規(guī)律纖維普通為結(jié)晶和無(wú)序相的混合體，將晶體和非晶體的導(dǎo)熱纖維普通為結(jié)晶和無(wú)序相的混合體，將晶體和非晶體的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)際曲線放在一同對(duì)比，如圖系數(shù)實(shí)際曲線放在一同對(duì)比，如圖6- 14

57、所示，可發(fā)現(xiàn)其間的所示，可發(fā)現(xiàn)其間的關(guān)聯(lián)與不同。關(guān)聯(lián)與不同。iiivlvCi4131四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理3多相復(fù)合資料的導(dǎo)熱系數(shù)估算多相復(fù)合資料的導(dǎo)熱系數(shù)估算1多相層合平板式模型：如圖多相層合平板式模型：如圖6- 15a，分兩種傳導(dǎo)方向：，分兩種傳導(dǎo)方向：熱流方向與平板平行時(shí)，相當(dāng)于熱阻并聯(lián)，而熱導(dǎo)的串聯(lián)，熱流方向與平板平行時(shí)，相當(dāng)于熱阻并聯(lián)，而熱導(dǎo)的串聯(lián)，即，即，其中其中V1，V2為兩相各層的體積分?jǐn)?shù)；為兩相各層的體積分?jǐn)?shù)；熱流方向與平行板平面垂直相當(dāng)于熱阻串聯(lián)，而熱導(dǎo)的并熱流方向與平行板平面垂直相當(dāng)于熱阻串聯(lián)，而熱導(dǎo)的并聯(lián)為：聯(lián)為：2211VVm22111VVm

58、四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理3多相復(fù)合資料的導(dǎo)熱系數(shù)估算多相復(fù)合資料的導(dǎo)熱系數(shù)估算2兩相分布模型：如圖兩相分布模型：如圖6- 15 b和和c，總導(dǎo)熱系數(shù)為，總導(dǎo)熱系數(shù)為) 1/()1 (1) 12/()1 (21DCDCDDCDCDCmVV式中，式中，VD為分散相的體積百分?jǐn)?shù)；為分散相的體積百分?jǐn)?shù)；C為延續(xù)相導(dǎo)熱系數(shù)；為延續(xù)相導(dǎo)熱系數(shù)；D為分散相導(dǎo)熱系數(shù)。為分散相導(dǎo)熱系數(shù)。四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理4多孔資料的導(dǎo)熱系數(shù)及計(jì)算多孔資料的導(dǎo)熱系數(shù)及計(jì)算1歐根歐根Eucken方程式：其原理就是根據(jù)不延續(xù)相與延方程式：其原理就是根據(jù)不延續(xù)相與延續(xù)相分布方式導(dǎo)出

59、。只是將續(xù)相分布方式導(dǎo)出。只是將6.43式中的不延續(xù)相的體積百式中的不延續(xù)相的體積百分?jǐn)?shù)和導(dǎo)熱系數(shù)表示為氣孔的相應(yīng)量。分?jǐn)?shù)和導(dǎo)熱系數(shù)表示為氣孔的相應(yīng)量。 (6. 44)式中，式中，p為多孔資料的總導(dǎo)熱系數(shù)；為多孔資料的總導(dǎo)熱系數(shù)；s為多孔資料的固相導(dǎo)為多孔資料的固相導(dǎo)熱系數(shù)；熱系數(shù)；a空氣的導(dǎo)熱系數(shù)；空氣的導(dǎo)熱系數(shù)； P為氣孔的體積分?jǐn)?shù)。為氣孔的體積分?jǐn)?shù)。2萊塞爾萊塞爾Russell方程：方程： (6. 45)并且將氣體內(nèi)輻射導(dǎo)熱并且將氣體內(nèi)輻射導(dǎo)熱r附加到空氣導(dǎo)熱附加到空氣導(dǎo)熱a上去，得上去，得a=a +r，代入上式更為理想。，代入上式更為理想。四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)理四、纖維資料的熱傳導(dǎo)機(jī)

60、理4多孔資料的導(dǎo)熱系數(shù)及計(jì)算多孔資料的導(dǎo)熱系數(shù)及計(jì)算3洛勃洛勃LoeB方程：以上述研討為根底，洛勃建立了多方程：以上述研討為根底，洛勃建立了多孔資料更為準(zhǔn)確的方程式孔資料更為準(zhǔn)確的方程式i。在推導(dǎo)時(shí)方程式所用的氣孔分。在推導(dǎo)時(shí)方程式所用的氣孔分布物理模型為：布物理模型為： (6. 46)式中，式中，PC是垂直于熱流方向截面上孔隙的分?jǐn)?shù)；是垂直于熱流方向截面上孔隙的分?jǐn)?shù)；PL是熱流方是熱流方向上孔隙的分?jǐn)?shù)；向上孔隙的分?jǐn)?shù)； d孔洞在熱流方向的最大尺寸；孔洞在熱流方向的最大尺寸；孔洞輻射孔洞輻射外表的熱發(fā)射率；外表的熱發(fā)射率；斯蒂芬斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)；玻爾茲曼常數(shù)；T為多孔資料的平為多孔資料的平