發(fā)布時間：2021-01-12 05:04

　　碳纖維材料廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域,研究其熱擴(kuò)散率等熱物性參數(shù)意義重大,也具有較大難度。由于單根碳纖維徑向尺寸較小（一般直徑為10μm左右）,無法運(yùn)用基于傅里葉定律的傳統(tǒng)熱物性測量方法加以測量。本文采用瞬態(tài)電熱理論模型,分析了微尺度熱傳導(dǎo)效應(yīng)下納微米材料熱擴(kuò)散率的測量方法,建立了相應(yīng)的實(shí)驗測量系統(tǒng),對單根碳纖維熱擴(kuò)散率進(jìn)行了測量。采用有限元方法對碳纖維動態(tài)熱過程進(jìn)行了模擬,得到了軸向溫度分布、溫升及達(dá)到熱平衡的時間。碳纖維沿軸向溫度分布呈拋物線形,中間部位溫度最高。沿徑向溫度變化極小,可以忽略,一維傳熱模型適用。由模擬得到的溫升及熱平衡時間與理論模型的預(yù)測基本吻合。搭建了納微尺度材料熱擴(kuò)散率實(shí)驗測量系統(tǒng),引進(jìn)真空腔體有效避免了周圍環(huán)境空氣對流換熱的影響,利用標(biāo)準(zhǔn)鉑絲對測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。室溫下測量了兩種PAN基碳纖維熱擴(kuò)散率,實(shí)驗測量結(jié)果重復(fù)性好,碳纖維1的熱擴(kuò)散率和由此推導(dǎo)出的導(dǎo)熱系數(shù)與碳纖維2均十分接近。為研究溫度對兩種碳纖維熱擴(kuò)散率和導(dǎo)熱系數(shù)的影響,通以不斷增大的電流值（從0.6mA到3.8mA以0.2mA遞增共17個電流值）,并計算該電流值下碳纖維熱擴(kuò)散率和導(dǎo)熱系數(shù),結(jié)果表明碳纖維隨電... 

【文章來源】：青島理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 碳纖維概述
        1.2.1 碳纖維的發(fā)展歷史
        1.2.2 碳纖維的分類和表征
        1.2.3 納微尺度材料熱物性參數(shù)
    1.3 實(shí)驗研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)外納微尺度材料熱物性測量方法
        1.3.2 碳纖維熱物理特性實(shí)驗研究
        1.3.3 瞬態(tài)電熱技術(shù)概述
    1.4 本文研究的內(nèi)容和意義
        1.4.1 本文研究內(nèi)容
        1.4.2 本文研究意義
第2章 瞬態(tài)電熱技術(shù)
    2.1 實(shí)驗測量原理
        2.1.1 實(shí)驗測量原理及示意圖
        2.1.2 瞬態(tài)電熱理論模型及求解
    2.2 實(shí)驗數(shù)據(jù)分析方法
        2.2.1 線性擬合法
        2.2.2 特征點(diǎn)法
        2.2.3 最小二乘擬合法
    2.3 誤差分析與控制
        2.3.1 輻射誤差分析
        2.3.2 其他因素的影響
    2.4 本章小結(jié)
第3章 碳纖維導(dǎo)熱性能熱模擬
    3.1 ANSYS的相關(guān)介紹
        3.1.1 有限元分析法概述
        3.1.2 ANSYS軟件概述
        3.1.3 ANSYS在熱分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀
    3.2 問題描述及傳熱模型基本假設(shè)
    3.3 熱模擬流程
    3.4 溫度分布、溫升及熱平衡模擬結(jié)果分析
        3.4.1 溫度分布模擬結(jié)果
        3.4.2 溫升模擬結(jié)果
        3.4.3 熱平衡模擬結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 碳纖維導(dǎo)熱性能實(shí)驗研究
    4.1 TET實(shí)驗測量系統(tǒng)
        4.1.1 實(shí)驗器材簡介
        4.1.2 實(shí)驗系統(tǒng)
        4.1.3 樣品承放基臺制備
    4.2 實(shí)驗系統(tǒng)校準(zhǔn)
    4.3 實(shí)驗內(nèi)容與誤差分析
        4.3.1 實(shí)驗內(nèi)容
        4.3.2 實(shí)驗步驟
        4.3.3 實(shí)驗數(shù)據(jù)采集分析與計算
    4.4 實(shí)驗結(jié)果分析
        4.4.1 兩種碳纖維實(shí)驗測量結(jié)果
        4.4.2 變溫下碳纖維實(shí)驗測量結(jié)果
    4.5 實(shí)驗輻射誤差分析計算
    4.6 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 本文研究結(jié)論
    5.2 對未來工作的展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳纖維電地暖系統(tǒng) 在綠色節(jié)能建筑中的應(yīng)用探討[J]. 閆文化.  創(chuàng)新科技. 2014(11)
[2]拉曼方法同時測量單根碳纖維熱物性和對流傳熱系數(shù)[J]. 胡玉東,劉錦輝,王海東,張興.  化工學(xué)報. 2014(S1)
[3]3ω方法測量微納米材料熱物性研究進(jìn)展[J]. 吳熔琳,邵錚錚,石劍豪,常勝利,張學(xué)驁,李新華.  材料導(dǎo)報. 2013(S2)
[4]高性能碳纖維及其復(fù)合材料在綠色能源建設(shè)及節(jié)能減排中的重要作用[J]. 徐樑華,李克健.  新材料產(chǎn)業(yè). 2010(03)
[5]碳纖維汽車零部件有效減輕整車重量[J]. 張國鋒.  汽車零部件. 2009(12)
[6]采用3ω法測量多壁納米碳管懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)[J]. 葛樹林,楊決寬,畢可東,陳敏華,陳云飛.  功能材料與器件學(xué)報. 2008(01)
[7]碳纖維的發(fā)展前景與市場分析[J]. 王海英.  高科技纖維與應(yīng)用. 2007(04)
[8]3ω法測量單根碳纖維導(dǎo)熱系數(shù)和熱容[J]. 王照亮,唐大偉,鄭興華,布文峰,張偉剛.  工程熱物理學(xué)報. 2007(03)
[9]碳纖維復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 林德春,潘鼎,高健,陳尚開.  玻璃鋼. 2007(01)
[10]碳纖維在混凝土中的應(yīng)用[J]. 陳麗紅,孟宏睿,惠雅莉.  混凝土. 2006(04)

博士論文
[1]薄膜材料熱物性及其測試新裝置的研究[D]. 蔡岸.上海交通大學(xué) 2012



本文編號：2972208