土壤导热率测定及其计算模型的对比分析

土壤导热率是重要的热参数之一,为了获得预测导热率的准确方法,该文对比分析了确定土壤导热率的热脉冲直接测定法和模型间接推求法。根据热脉冲原理在相同体积质量下,测定了不同质地和含水率土壤的导热率值。结果表明在相同含水率条件下,砂粒含量越高,土壤的导热率越大,土壤导热能力越强。利用Horton经验公式对实测值进行了拟合,结果显示Horton经验模型基本可以反映土壤导热率变化特征,并得到了Horton公式经验系数。利用实测值与Campbell模型计算值进行了比较,结果显示Campbell模型计算结果偏差较大,并对其进行了修正。并且用实测值与Johansen模型及其2种改进模型(Coté-Konrad模型和Lu-Ren模型)的计算值进行了对比分析,结果表明Johansen模型计算结果与实测值偏差较大,2种改进型模型的计算结果与实测值更接近。该研究表明土壤导热率可以利用土壤质地、含水率、孔隙度和体积质量进行计算,3种理论模型的计算值与实测值的相关系数均值分别为:0.643、0.937、0.943,推荐使用Coté-Konrad模型和Lu-Ren模型计算土壤导热率,Lu-Ren模型比Coté-Konrad模型的适用范围更广。

界面热阻对金刚石/银复合材料导热率的影响

研究了金刚石／银复合材料的导热率与金刚石的含量、粒度等之间的关系，着重讨论了界面热阻对复合材料导热率的影响。并阐述了金刚石表面镀钛，能有效改善金刚石对银的润湿性，降低界面热阻，从而提高金刚石／银复合材料的导热率。

基于土壤物理基本参数的土壤导热率模型

土壤物理基本参数是影响土壤导热率的重要因素,为了获取土壤的颗粒组成、有机质含量与土壤导热率计算模型中参数之间的关系,该文分析了陕西省9个地区的土壤质地对土壤导热率的影响,对不同土壤导热率估算模型的准确性进行评价,并在C?té-Konrad模型和Lu-Ren模型的基础上,建立了基于土壤物理基本参数的改进模型,结果表明:改进的C?té-Konrad模型与改进的Lu-Ren模型可以用来拟合不同质地的土壤导热率,且具有较好的拟合精度,决定系数R2均在0.92以上,相对误差(relative error,Re)均低于9.6%;对于砂粒含量或粉粒含量较高的土壤导热率,改进的C?té-Konrad模型模拟结果的均方根误差(root-mean-square error,RMSE)≤0.1183、R2≥0.9259以及Re≤9.55%,均优于C?té-Konrad模型、Lu-Ren模型和改进Lu-Ren模型;对于砂粒和粉粒含量均较低的土壤导热率,改进Lu-Ren模型模拟结果的RMSE≤0.0815、R2≥0.9326,Re≤8.21%,均明显优于其他3种模型。两种改进的模型分别建立了模型参数与颗粒组成、有机质含量之间的关系,能够更加详细描述土壤物理基本参数与导热率之间的关系,并且针对不同的土壤质地,选取合适的改进模型能够更加准确地计算土壤导热率。

Mg-4Zn-1Mn镁合金均匀化热处理及导热率

采用光学显微镜、X射线衍射、布氏硬度测试、扫描电镜、能谱分析等方法,研究新型Mg-4Zn-1Mn(ZM41)镁合金在铸态和不同热处理状态下的显微组织、成分、硬度变化规律。用激光闪射法测定其不同状态的热扩散系数,计算得到导热率值。以空位扩散机制为基础,研究均匀化扩散动力学过程,建立此合金的均匀化扩散方程。结果表明:铸态组织枝晶偏析严重,晶界上有许多粗大的Mg7Zn3非平衡结晶相,Mn以单质形式存在于合金中。经370℃×12 h均匀化热处理后,大部分的Mg7Zn3相已溶入基体。根据实验结果和均匀化动力学计算,确定最佳均匀化处理工艺为370℃×12 h。该合金室温导热率值为125.5 W/(m.K),比常见的镁合金如AZ系、AM系、AS系等的导热性能高出1倍左右。

高导热率低膨胀复合型硅橡胶及导热填料研究进展

主要综述了高导热率低膨胀加成型硅橡胶及导热填料的研究进展。首先介绍了常见的导热填料及其基本性能,主要包括金属类、氧化物类、氮化物类、碳化物类等;详细描述了各类填料的性能特点,并指出了填料基本性能对导热系数的影响,主要包括填料的比例、尺寸、尺寸分布、形状及填料的表面性质等。其次详细介绍了提高导热系数的基本途径,主要包括导热机理介绍;基体材料研究;研发新型高性能导热填料;进行导热填料表面改性;对硅橡胶成型工艺进行优化等;然后介绍了降低热膨胀系数的一些基本途径,主要包括无机纳米粒子改性等。最后指出了目前该研究领域存在的一些基本问题及解决思路,并对未来的发展方向进行了展望。

青藏高原含砂砾石土壤导热率实验研究

土壤导热率是土壤的基本物理参数之一,也是陆面模式的重要输入量,对研究土壤热传输、水热耦合运移有重要意义。青藏高原由于独特的地理环境备受学者关注,但目前常用的土壤水、热属性参数化方案仅仅考虑了沙土、粉土和黏土,就砂砾石重要性的认识还不足,很少有模式模拟砾石对青藏高原多年冻土和高寒草地的影响。采用便携式热导仪(KD2 Pro,DECAGON,美国)测量了青藏高原玛多和北麓河两地典型土壤在冻结和未冻结状态下不同水分条件时的土壤导热率,分析了砂砾石含量对土壤孔隙度的影响及冻结和未冻结状态下,不同水分条件下砂砾石含量对土壤导热率的影响。结果表明:当含水量高于某一阈值时,含水土壤冻结状态下的导热率高于未冻结状态下的导热率;土壤含水量对土壤导热率影响显著,导热率随着含水量的增加而增大,在含水量较小时变化更明显;砂砾石含量比重多的土壤孔隙度较小,且砂砾石含量越大的土壤在冻结状态下导热率高。以上结果表明,砂砾石对土壤导热率有显著影响,在将来的模式模拟研究中必须考虑砂砾石对土壤热属性的影响,进而提高土壤水热过程模拟的精度。

液体混合物导热率的测量及导热率数据的理论预测

液体混合物导热率的测量及导热率数据的理论预测童景山，唐建，高光华，梁燕波（清华大学化学工程系北京１０００８４）关键词导热率，液体混合物，测量仪，预计法１测量原理与测量装置本文报道的这种仪器，它不仅可用来测量有机化合物的液相导热率，而且也可测量高导热率...

液体烃的分子结构与导热率

分析了国际化工领域著名的Latini等式的不足后,以张克武提出的气体不平衡状态理论方程导出的液体导热率理论方程和理论定则为依据,提出液体烃导热率方程;经用各类液体烃76种362个实验数据检验,平均误差1.78％,显著优于前人公式。有重要的理论意义与应用价值。

黄土高原降水对土壤含水量和导热率的影响

基于局地降水是引起黄土高原塬区土壤含水量变化的主要原因,利用黄土高原白庙塬区20052010年观测的土壤含水量和降水资料以及2012年夏季观测的土壤温度和含水量资料,分析了土壤含水量、导热率与降水的相关关系,重点分析了10.0,20.0和40.0 cm土壤含水量的蓄积以及20.0 cm土壤含水量与前期总有效降水的响应。结果表明:(1)不同深度土壤含水量的月变化比较一致,其中降水对5.0 cm土壤含水量的正强迫作用最为显著;(2)10.0 cm和40.0 cm土壤含水量年变化存在两个峰值,分别在3 5月和8 10月;(3)土壤含水量和前期总有效降水的拟合效果在夏季最好,二者在20.0 cm土壤层的相关系数达到0.84,高于其他观测层;(4)在试验前期,土壤含水量迅速增加使得土壤导热率明显升高。持续观测发现虽然土壤导热率会随着降水出现波动,但整体的相关性并不高,没有明显规律。

温室土壤含水率与导热率空间分布及相关性

为探究土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性,选取温室中8 m×8 m供试地块,以1 m×1 m网格间距布设采样点,测定0-40 cm土壤含水率,并同步获取0-20 cm土层的导热率。基于经典统计学、地统计学、回归分析和谱分析等理论,对土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性进行研究。结果表明,土壤含水率在0-40 cm土层呈现先升高后降低的趋势,且在20-30 cm土层均值最大。10-20 cm土层土壤导热率比0-10 cm土层高15.60%。各深度土层中土壤含水率及导热率存在着较强的空间相关性（块金系数〈0.192）,而试验中随机因素引起的空间变异程度较低（块金值〈0.540）,最小变程大于采样间距,说明网格布设满足空间分析要求。在供水均匀条件下,不同深度土层的蒸发强度与邻域地块的土壤水分含量亦会影响含水率空间分布。在含水率范围为17%-28%时,0-20 cm土层土壤含水率与导热率呈线性正相关（R^2=0.837）,谱分析结果显示导热率在含水率序列上呈现长程负相关。

拓扑量子方法估算液相链烷烃导热率

用烷烃分子C—C键和C—H键键邻接矩阵特征根衡量分子中价电子被束缚的强弱程度,以该参数和烷烃的支化参数以及温度为变量,对含有5～24个碳原子的液相烷烃在较大温度范围内的导热率建立一个4参数拟合方程:λ=0.7568-0.2728(∑X1∝)/NC-C+1.5171(∑X1CH)/NC-H+7.4×10-5∑Sij+2.0966T-0.4该模型用于导热率估算,其标准偏差仅为0.0033 W·m-1·K-1,相对平均误差仅为2.11%.用上述方程对拟合集以外的9个烷烃分子的导热率进行预测,其预测的相对平均误差仅为1.64%,该预测精度在实验误差范围内.因此,此方程可用于化工设计中估算还未经实验测定的液相烷烃的导热率.

基于分形特性PIM成形坯导热率的计算

分析了粉末注射成形坯的分形特性,给出了其剖面颗粒面积分形维数的一般计算方法;利用剖面颗粒表面分形维数,计算了粉末注射成形坯剖面颗粒的各向异性局部面积占有率.进而基于多孔介质导热率的分形模型,推导出了粉末颗粒和粘结剂串并联及无量纲时的粉末注射成形坯各向异性有效导热率的计算公式,并以铁粉成形坯为例分析了有效导热率与剖面颗粒分形维数的关系.结果表明粉末注射成形坯的导热率随着分形维数的增加而增大.

热障涂层导热率的测量及控制技术(英文)

作为一种有效的改善发动机的性能、减少发动机零部件的成本,延长其使用寿命的技术,热障涂层(TBC)已得到了越来越广泛的应用。在所有涉及热障涂层性能的物理参数中,导热率被认为是最重要的指标之一。本文介绍了热障涂层技术的发展现状,总结了热障涂层导热率测量的3种主要方法(激光发射法、3-ω法和光声法)的优缺点及适用范围,讨论了减少热障涂层导热率的主要技术。从试验数据来看,加入特殊的添加剂、改善涂层的微观组织构、采用多层复合结构是降低若障涂层导热率的有效方法。

气体导热率理论方程和两个定理

分析了杰出科学家Maxwell等的理论方程普适性差精确度低的深刻理论根源,是难以消除的严重缺陷。利用氩模型及其微分方程导出气体导热率理论方程,并以逻辑推理建立2个定理。作者方程经用极性与非极性以及量子气体等24种结构类型178种有机与无机纯质802个实验数据验证,平均误差仅1.71％,达到实验允许误差范围内,比科学家公认的非平衡态统计力学上最重大成就之一的Enskog-Chapman理论方程的精度高5倍以上,比Chung式高3.5倍。证明解决了当代化学工程与非平衡态统计力学交叉学科领域内极需解决的科学难题之一,有很大的理论意义和应用价值,是这一领域的重大突破。

保护热板法测量参考物质导热率的研究

保护热板法是测量绝热材料导热率的一种绝对方法。介绍了实验装置的测量原理以及实验过程，采用德国国家物理技术研究院（PTB）的参考物质，在此装置上进行导热率测量实验。与欧洲十七个国家实验室和研究机构的测量结果进行了对比，该装置测量的结果处于比对结果的中间，合成相对标准不确定度为0.8×10-2。结果表明，该装置对此参考物质的测量结果具有较好的可靠性。

液体链烷烃导热率与分子结构的关系

以烷烃分子中的结构单元及烷基极化效应指数 (PEI)作为独立变量 ,建立了不同温度下液体链烷烃导热率的推算关联模型 :λ =∑aiNi+b1 PEI(N) +b2 Tα,其中ai、b1 、b2 、α均为常数 ,Ni为分子中结构单元数目 ,PEI(N)为含N个碳原子的烷基极化效应指数 ,T为温度 (K) ,λ为不同温度下液体链烷烃的导热率 .用该模型对 45种常见液体链烷烃的15 5个不同温度下的导热率文献值进行关联和推算 ,平均绝对误差小于 0 .0 0 4,平均相对误差小于 2 .85 % ,适用范围为C5～C2 4.

论物质的分子结构与液体导热率理论方程

分析了在国际化学化工学术界有影响的Ｂｒｉｄｇｍ ａｎ 理论式及著名的Ｌａｔｉｎｉ经验式的不足后，以张克武气体不平衡状态理论方程导出的液体导热率理论方程和有机分子的半金属结构理论为基础，建立了用分子结构来计算液体导热率的理论方程．以液烃、醚、醛、酮和酯等２５６ 种纯质８５０ 个实验数据检验，平均误差１．８％ ，其精确度比Ｂｒｉｄｇｍ ａｎ 理论式约高１０ 倍，比Ｌａｔｉｎｉ式高５ 倍，显著优于前人公式．

纳米尺度材料有效导热率的界面效应

为了研究界面效应对纳米尺度材料内声子热输运的影响,利用格子波尔兹曼法模拟二维矩形结构二氧化硅纳米材料内声子热输运,模拟过程考虑了边界面散射对声子平均自由程的影响.结果表明,相对镜反射的情况,漫反射界面明显降低了纳米尺度材料的导热率,边界面存在界面效应;随着镜反射因子的减小,材料的有效导热率降低;提高纳米尺度固体材料界面的粗糙度,界面热阻增强,有助于降低导热率.

低导热率材料测量装置研究

采用保护热板法在室温至80℃温度范围内对标准参考物质进行了多次导热率测量,同时也对实验材料实?施加热保护的热平板法稳态测量导热系统装置进行了数值模拟分析。

测温孔对保护热板法测量导热率的影响

以保护热平板法测量保温材料导热率的测量装置为基础,采用数值模拟方法,对冷、热板上开设测温孔前后两种情况的温度分布进行了三维模拟计算,对其截面上的温度梯度进行了对比分析.结果显示,开设测温孔前、后计算得到温度梯度的相对偏差仅为0.16%,远小于保护热板法测量材料导热率1%相对标准不确定度.这一结果表明,测温孔的开设,对材料导热率测量的影响很小.