CC BY
37
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2016, том 59, №3-4_
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 669.715:541.127
С.С.Гулов, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев* , М.М.Сафаров, Н.И.Ганиева
ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ГЕРМАНИЯ И ОЛОВА НА ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ СПЛАВА АК7М2 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Таджикский технический университет им. акад. М. С. Осими, Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
Для измерения теплопроводности сплава АК7М2, модифицированного германием и оловом, использован метод монотонного разогрева, предложенный Е.С.Платуновым. Легирование германием и оловом сплава АК7М2уменьшает его теплопроводность.
Ключевые слова: сплав АК7М2, германий, стронций, теплопроводность сплава АК7М2, метод монотонного разогрева.
Метод монотонного теплового режима основывается на закономерностях приближённого анализа нелинейного уравнения теплопроводности. При этом под монотонным тепловым режимом понимается плавный разогрев (охлаждение) тела в широком диапазоне измерения температуры со слабо переменным полем скоростей внутри образца. Эти методы являются обобщением квазистационарных методов на случай переменных теплофизических параметров а=а(£); ср=ср(^)] и скорости нагревания (охлаждения) Ь=Дх,т). Они позволяют из одного опыта получить температурную зависимость исследуемого образца и носят иногда название динамических методов [1].
Метод монотонного разогрева используется для измерения теплопроводности и теплоемкости жидкостей, растворов, твердых тел, сыпучих материалов и др. Тепловая схема метода показана на рис.1. Медная ячейка с исследуемым объектом 4, пластина контактная 3 и стержень 5 монотонно разогреваются тепловым потоком Q(т), поступающим от основания 1. Боковые поверхности стержня 5, медная ячейка с исследуемым объектом 4, пластины 2,3 адиабатически изолированы. Стержень 5 и контактная пластина 3 изготовлены из меди, обладающей высокой теплопроводностью, поэтому перепады температур на них незначительны.
Тепловой поток Qт(т), проходящий через среднее сечение пластины 2, частично поглощается ею и далее идет на разогрев пластины 3, ячейки с образцом 4 и стержня 5. Размеры системы выбраны таким образом, чтобы потоки, аккумулируемые медной ячейкой с образцом и пластиной были по крайней мере в 5-10 раз меньше поглощаемых стержнем [2].
Адрес для корреспонденции: Гулов Саломиддин Садриддинович. 734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. академиков Раджабовых, 10а, Таджикский технический университет. E-mail: [email protected]
Рис.1. Тепловая схема Х-калориметра: 1 - основание, 2 - пластина, 3 - пластина контактная, 4 - медная ячейка с исследуемым объектом, 5 - стержень.
В этом случае температурное поле медной ячейки с исследуемым объектом и пластиной 2 оказывается близким к линейному стационарному, все детали системы разогреваются с близкими скоростями, а для тепловых потоков Qo(т) и Qт(т) и для любого уровня температуры справедлива формула:
а« =Г1 с+с
Исследуемый объект размещается внутри металлического стакана (диаметром 5-15 мм и высотой 5-30 мм), монотонно разогревается вместе с ним тепловым потоком, непрерывно поступающим к стакану через тепломер. При этом тепломер может окружать стакан со всех сторон или контактировать только с дном стакана.
Результаты измерения теплопроводности сплава АК7М2, легированного германием и оловом, в зависимости от температуры и концентрации представлены в таблице.
Таблица
Влияние добавок германия и олова на теплопроводность (Х, Вт/(м*К)) сплава АК7М2
Температура, К Содержания германия и олово мас.%
0.0 0.05 ве 0.3 ве 0.6 ве 1.0 ве 0.058п 0.38п 0.68п 1.0Бп
298 233.6 235.4 234.8 234.0 233.5 235.4 233.8 233.0 232.6
323 235.6 236.2 235.5 235.0 234.4 236.0 235.3 234.5 234.0
348 236.7 237.4 236.4 235.9 235.0 236.8 236.0 235.4 234.8
373 237.4 237.9 237.0 236.7 235.5 237.5 236.8 236.2 235.5
398 238.0 238.0 237.5 237.0 236.1 237.8 237.2 236.8 236.0
423 238.2 238.2 237.6 237.2 236.3 237.8 237.2 236.6 236.0
448 238.0 238.1 237.4 237.0 236.1 237.6 237.0 236.4 235.8
473 237.9 238.0 237.2 236.8 235.8 237.0 236.4 235.8 235.0
498 237.6 237.8 236.8 236.2 235.0 236.4 236.0 235.2 234.0
523 236.2 236.0 235.1 234.2 233.4 234.8 234.0 232.8 232.2
548 234.0 234.8 233.6 233.0 232.2 233.0 232.0 231.0 230.4
573 232.9 233.2 232.3 231.5 230.4 231.0 230.2 229.0 227.8
598 231.4 232.0 231.0 230.3 229.3 229.2 228.4 227.8 226.6
623 229.8 230.8 229.5 228.8 227.8 227.0 226.2 225.2 224.8
648 228.0 229.0 228.1 227.4 226.3 225.6 224.8 224.0 223.4
673 226.8 227.8 226.4 225.8 224.3 224.0 223.4 222.8 221.8
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2016, том 59, №3-4
Поскольку теплопроводность германия больше, чем теплопроводность олова, соответственно теплопроводность сплавов, содержащих германий, больше, чем теплопроводность сплавов с оловом во всем интервале температур.
Характер изменения теплопроводности сплава АК7М2, модифицированного германием и оловом, в зависимости от концентрации и при температурах 298, 473 и 673 К показан на рис. 2 и 3.
Вт/м*К
Рис. 2. Зависимость теплопроводности сплава АК7М2 от концентрации германия 0 (0); 0.05 (1); 0.3 (2); 0.6 (3); 1.0 (4), мас.%.
Вт/м*К
Рис. 3. Зависимость теплопроводности сплава АК7М2 от концентрации олова 0 (0); 0.05 ( 1); 0.3 (2); 0.6 (3); 1.0 (4), мас.%.
Установлено, что теплопроводность сплава АК7М2 больше, чем теплопроводность этого же сплава с германием и оловом во всем интервале температур 298-673 К. С ростом температуры и концентрации теплоёмкость сплава АК7М2, легированного германием и оловом, уменьшается.
Выводы
С помощью монотонного теплового режима основываются на закономерностях приближенного анализа нелинейного уравнения теплопроводности. Метод монотонного разогрева используется для измерения теплопроводности и теплоемкости жидкостей, растворов, твёрдых тел, сыпучих материалов и др. При этом под монотонным тепловым режимом понимается плавный разогрев (охлаждение) тела в широком диапазоне измерения температуры со слабо переменным полем скоростей внут-
ри образца. Методом монотонного разогрева было проведено измерение теплопроводности сплава АК7М2, легированного элементами подгруппы германием и стронцием, в зависимости от температуры и концентрации. Поскольку теплопроводность германия больше, чем теплопроводность олова, соответственно теплопроводность сплавов, содержащих германий, больше, чем теплопроводность сплавов с оловом во всем интервале температур, кроме этого установлено, что теплопроводность сплава АК7М2, больше, чем теплопроводность этого же сплава с германием и оловом во всем интервале температур 298-673 К. С ростом температуры и концентрации теплоёмкость сплава АК7М2, легированного германием и оловом, уменьшается.
Поступило 14.03.2016 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. - Л.: Энергия, 1973, 142 с.
2. Бегункова А.Ф. Прибор для быстрых испытаний теплопроводности изоляционных материалов. -Заводская лаборатория, 1952, т. XVIII, №10, с. 1260-1263.
3. Кондратьева Г.М. Регулярный тепловой режим. - М.: Гостехиздат, 1954, 408 с.
С.С.Гулов, И.Н.Ганиев*, М.М.Сафаров, Н.И.Ганиева
ТАЪСИРИ ИЛОВАИ ГЕРМАНИЙ ВА ЦАЛЪАГЙ БА ГАРМИГУЗАРОНИИ ХУЛАИ АК7М2 ВОБАСТА АЗ ^АРОРАТ
Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи академик М.Осими, *Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Барои муайян намудани гармигузаронии хулаи АК7М2 бо германий ва калъагй чавхдронидашуда, усули гармкунии якхелаи пешнидоднамудаи Е.С.Платунов истифода бурда шудааст. Ч,авх,аронидани хулаи АК7М2 бо германий ва калъагй гармигузарониашро паст ме-намояд.
Калима^ои калиди: хулаи АК7М2, германий, стронсий, гармигузаронии хулаи АК7М2, усули гармкунии якхела.
S.S.Gulov, I.N.Ganiev*, M.M.Safarov, N.I.Ganieva EFFECT OF GERMANY AND TIN ALLOY AK7M2 ON THE THERMAL CONDUCTIVITY DEPENDING ON TEMPERATURE
M.Osimi Tajik Technical University, *V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
To measure the thermal conductivity of the alloy AK7M2 modified germanium and tin, used monotonic heating method proposed E.S.Platunovym. Doping of germanium and tin alloy AK7M2 decreases its thermal conductivity.
Key words: alloy AK7M2, germany, strontium, AK7M2 thermal conductivity alloy, method monotonic warming.
