自焙碳塊的石墨化熱擴散係數與隨溫度有關係嗎？

自焙碳塊的石墨化熱擴散係數與(yu) 隨溫度有關(guan) 係嗎？

自焙碳塊的石墨化度G,同時得到石墨化度不同的自焙碳塊樣品,以備測定體(ti) 積密度db、恒壓比熱容cp和熱擴散率α之用。(2)熱擴散係數α將石墨化度不同的自焙碳塊樣品製成聲φ10 mm×2 mm的圓片並置於(yu) 熱擴散係數測定裝置中,抽真空後以100℃為(wei) 間隔測定樣品任意時刻的後表麵溫度。因樣品較小及高溫爐足以使樣品無熱損失,故據樣品後表麵溫度隨時間的關(guan) 係及溫度升高的最大值,並利用有關(guan) 文獻的數據處理方法即可獲得石墨化度不同的自焙碳塊的熱擴散係數α隨溫度的關(guan) 係。(3)恒壓比熱容cp 將石墨化度不同的自焙碳塊樣品製成φ8 mm×30 mm的圓柱並置於(yu) 絕熱銅卡量熱計中,抽真空並將樣品加熱到溫度t後將其掉入已知熱量的量熱計中。

通過實驗分別測出石墨化度不同的自焙碳塊的cp、ρ和a值,便可求算出λ。另外,對質密固體(ti) 材料,ρ與(yu) db值相差較小,故用db替代ρ求算λ值而無較大誤差。結果表明:在200～1100℃,石墨化度G為(wei) 0.3～0.73的範圍內(nei) ,原始自焙碳塊的導熱係數λ隨溫度的上升而增大。當石墨化度超過0.71後,λ值隨溫度上升而緩慢下降。當溫度恒定時,λ值隨石墨化度增加而增大。當石墨化度達0.7227時,λ值可達14 W/(m·K)以上,故認為(wei) 國產(chan) 自焙碳塊的石墨化度接近0.7時,其導熱係數接近美聯碳(UCAR)優(you) 質NMA係列碳磚的值。

采用激光脈衝(chong) 法(瞬態法)測定了石墨化度不同自焙碳塊的熱擴散係數α,並結合該碳塊的體(ti) 積密度db和恒壓比熱容cp值,求算了該碳塊的導熱係數λ。(1)石墨化度不同的自焙碳塊的製備將原始自焙碳塊切割後放入石墨坩堝中並用該碳塊細粉充填密閉,再將樣品隨坩堝分別在Ar氣氛1300、1400和1500℃,恒時24 h;12、24和36 h,恒溫1400℃焙燒。淬冷後磨粉樣做X射線衍射分析。

再由樣品放出的熱量、質量及溫度即可求得△t內(nei) 的焓變ΔH。如果在實驗溫度範圍內(nei) 建立ΔH與(yu) 溫度的關(guan) 係並對其求微分,便可得恒壓比熱容與(yu) 溫度的關(guan) 係。結果表明:恒壓比熱容隻與(yu) 溫度有關(guan) 而與(yu) 石墨化度無關(guan) 。(4)體(ti) 積密度db 采用浸漬法測定了石墨化度不同的自焙碳塊的體(ti) 積密度db。結果是在恒溫1400℃下不隨時間而變:恒定24h時,不隨溫度變化。據無源導熱微分方程,瞬態導熱係數-熱擴散係數α與(yu) 穩態導熱係數λ成正比,與(yu) 恒壓比熱容cp和真比重ρ成反比,其表達式為(wei) :α=λ/cpρ。