Графит блокийн дулаан дамжуулах чадвар тайлбарлагдсан

Нүүрстөрөгчийн суурь дээрх материалын дулаан шилжүүлэх үр дүнтэй ажиллагааг ойлгох

Өндөр температур, нарийвчлал шаарддаг үйлдвэрүүдэд дулааны менежментийн материалыг сонгох нь үйл ажиллагааны үр ашигт чухал нөлөө үзүүлдэг. Графит блокууд , өөрсдийн цогц, физик шинж чанараараа онцлог бөгөөд хэрэглээний олон төрөлд дулаан дамжуулахад хамгийн үр дүнтэй материалуудын нэг болгон түүгээр тодорхойлогдож байна. Өндөр дулаан дамжуулах чадвар нь химийн тэсвэрт байдал, бүтцийн тогтвортой байдлыг нэмж харьцуулахад бусад материалууд задрах, исэлдэх, муудах орчинд тэдгээрийг ашиглах боломжийг олгодог. Энэхүү блог нийтлэл нь графитэн блокийн дулаан дамжуулах чадварыг нөлөөлдөг хүчин зүйлсийг судалж, түүний аж үйлдвэрийн ач холбогдлыг судална.

Дулаан шилжүүлэгт нөлөөлдөг бүтцийн болон физик шинж чанар

Талст бүтцийн дулааны ажиллагаанд оролцох үүрэг

Графит блокийн онцгой дулаан дамжуулах чадвар нь ихэвчлэн түүний анизотроп кристал бүтцийн улмаас байдаг. Графит нь гексагональ тор бүхий нүүрстөрөгчийн атомын давхаргуудаас тогтдог. Давхаргын дотор нүүрстөрөгчийн атомууд бат бөх холбогдсон байдаг тул дулааныг тогтвортой дамжуулах боломжийг олгодог. Эдгээр хавтгайн дагуу холболт нь хурдан электрон хөдөлгөөнд ашигладаг бөгөөд энэ нь графитийн дулаан дамжуулах чадварыг сайжруулдаг. Давхаргын хавтгайн дагуу дулаан дамжуулах чадвар нь тэдгээрийн перпендикуляр чиглэлээс хамаагүй их байдаг тул графит блокуудыг чиглэлтэй дулааны урсгал шаарддаг төрөл бүрийн хэрэглээнд онцгой сонголтоор хувирдаг. Дулаан дамжуулах чадвар нь ерөнхийдөө нэгэн төрлийн байдаг бол графитийн чиглэлтэй дулаан дамжуулалтыг инженерийн системүүдэд зохистой ашигладаг.

Нягт, цэвэр байдал нь дулаан шилжүүлэх хурданд үзүүлэх нөлөө

Графит блокийн дулаан дамжуулах чанар нь түүний нягт, цэвэршилтийн түвшнээр мөн нөлөөлөгддөг. Өндөр нягттай блокууд нь дулааны эсэргүүцэл багатай байдаг тул дулаан дамжуулалт сайн байдаг. Мөн адил аши, исэл, эсвэл металлын нэмэлтүүдийн дутагдал нь фононы тээврийн механизмыг алдагдуулдаг бөгөөд дамжуулах чадварыг бууруулдаг. Аж үйлдвэрийн зэрэглэлийн графит блокуудыг ихэвчлэн изостатик хүчлэг эсвэл гадагш түрж гаргах зэрэг процессуудаар үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь нүүрстөрөгчийн давхаргуудын эгнээ болон шахагдсан чанарыг сайжруулдаг. Түүнчлэн, ихэвчлэн 99.9%-аас дээш нүүрстөрөгч агуулсан өндөр цэвэршилттэй графит нь дулааны тогтвортой чанарыг сайжруулдаг тул мэдрэг эсвэл дулаан ихтэй хэрэглээнд илүү найдвартай байдаг.

Бусад дулаан дамжуулагчтай харьцуулсан шинжилгээ

Графит болон традицион металл дамжуулагчид

Дулаан дамжуулалтыг үнэлэхэд графитийн блокуудыг зэс, хөнгөн цагаан, эмгэгтэй ган шиг металлын аналогуудтай харьцуулна. Жишээлбэл, зэс нь ихэвчлэн 400 Вт/м·К дулаан дамжуулах чадвартай байдаг. Гэсэн хэдий ч, өндөр чанарын графитийн блокууд нь тухайн чиглэлдээ 200 Вт/м·К-аас дээш дулаан дамжуулах чадвартай байдаг. Энэ нь цаасан дээр бага мэт боловч графит нь хэд хэдэн онцгой давуу талуудыг санал болгодог. Графит нь экстрем температуруудад илүү сайн ажилладаг, инерт эсвэл бууруулах атмосферийн дотор исэлдэлтэнд тэсвэлдэг, метллууд шиг хайлахгүй байдаг. Түүнчлэн графитийн блокууд нь нарийн хөргүүрийн систем эсвэл хамгаалалтын давхаргыг шаарддаггүйгээр тогтвортой дулаан дамжуулалтыг бий болгодог тул ихэнх дулааныг ихээр ашигладаг орчинд бага сувилгаатай шийдэл санал болгодог.

Төмөр замын материалын давуу талууд

Цахилгаан дулааныг тусгаарлах чадварын төлөө цахиурын материал нь зарим хэрэглээнд авч үзэгддэг. Гэсэн хэдий ч, тэдгээрийн хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй байдал, дулаан дамжуулах чадварын доогуур түвшин нь (ихэвчлэн 30 Вт/м·К-аас доош) динамик эсвэл өндөр дулааны урсгал бүхий орчинд тэдгээрийн ашиглалтыг хязгаарладаг. Графитийн блокууд нь цахиурыг дулаан дамжуулах чадвараар давах нь биш дулааны боловсруулалт, тэсвэртэй байдалд ч давуу талтай байдаг. Бүтцийн бат бөх чанарыг алдалгүйгээр хялбархан хэлбэрт оруулж, өөрчлөлт оруулах боломжтой нь цахиурын ихэнх материалд дэлгэрэнгүй байдаг дутагдалтай тал юм. Энэ нь дулаан дамжуулах чадварыг механик тэсвэртэй тэнцвэртэй системд графитийг практикт ашиглах боломжийг олгодог.

Өндөр дулаан дамжуулах чадвар шаардагдах үйлдвэрлэлийн хэрэглээ

Дулаан солих төхөөрөмж, өндөр температуртай зууханд ашиглах

Графит блокуудыг ихэвчлэн дулаан солих төхөөрөмжийн загвар зохион бүтээх, үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд тухайлбал идэвхит орчин эсвэл өндөр температурын нөхцөлд тэсвэртэй байдаг. Дулааныг үр ашигтай дамжуулж, химийн задралаас тэсвэртэй байдлын чадвар нь химийн боловсруулалт, энерги үйлдвэрлэлийн салбарт маш чухал ач холбогдолтой. Өндөр температуртай нүхнүүдэд графит блокууд нь дулааныг тусгаарлах материалын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд бүтцийн дэмжлэг, дулаан тэгш хуваарилагч болон ажилладаг. Дулаан дамжуулах чадвар нь тэмпературыг жигд хуваарилж, түүхий металл хайлуулах, металл хэрэгсэл хийх, хагас дамжуулагчийг үйлдвэрлэх зэрэг процессийн чанар, үр ашигт чиглэдэг. Графитын бат бөх чанар, дулаан тэсвэрт чадвар нь техникийн үйлчилгээний давтамжийг бууруулж, төхөөрөмжийн ажиллах хугацааг уртасгадаг.

Цахилгаан электроник болон баттерей үйлдвэрлэл дэх хэрэглээ

Орчин үеийн электроник болон энерги хадгалах системүүд нь хэт жин нэмж, гэмтэх эрсдэл үүсгэхгүйгээр дулааныг үр ашигтай нэвтрүүлэх чадвартай материалыг шаарддаг. Графитээр хийсэн блокуудыг дулаан тархуулагч, дулааны холбооны материалыг хийх болон цахилгаан батерейн хайрцаг болгон ашиглах нь элбэг болж байна. Литийн ионтой цахилгаан батерей үйлдвэрлэх зэрэг тодорхой хэрэглээний тохиолдолд цахилгаан дамжуулах чадвар нь туслах хүчин зүйл болдог. Цахилгаан, дулааны үзүүлэлтүүд нь маш чухал байдаг. Металл суурьтай шийдлүүдтэй харьцуулахад графит нь хөнгөн, исэлдэхгүй чанартай, температур болон чийгшил өөрчлөгдөж байгаа нөхцөлд чанарынхаа тогтвортой байдалыг хадгалдаг. Энэ нь илүү аюулгүй, үр ашигтай цахилгаан системүүдийг хөгжүүлэхэд графит блокийг стратегийн материал болгож байна.

Хөдөлгөөнт орчин дахь үзүүлэлтүүд

Дулааны цикл нөхцөлд илрэх зан чанар

Дулааны цикл нь материалыг дахин давтан халаах, хөргөх процессыг хэлдэг бөгөөд энэ нь хэтэрхий хүчингүйжих, тресст орох, эцэст нь гэмтэхэд хүргэж болзошгүй. Графит блок нь дулааны циклд тэсвэртэй байдаг нь ихэвчлэн бага дулааны өргөтгөлийн коэффициенттэй байдгаас шалтгаалдаг. Энэ нь температурын өргөн хэлбэлзэлд орж болох хэмжээнд хэмжээний өөрчлөлт багатай байдаг гэсэн үг юм. Металлын системд дулааны цикл нь муруйх, исэлдэх, материалын хүчилтийг үүсгэж, ажиллагааг хугацаагаар муудаг. Графит нь дулааны ачаалал дор тэсвэртэй чанарынхаа благодаралтай шиллэг үйлдвэрлэл, нарны хавтан үйлдвэрлэл зэрэг тогтвортой процессийн тулд дулааны чанарын тогтвортой байдал чухал байдаг хэрэглээнд тохиромжтой байдаг.

Ажиллагааны атмосферийн нөлөөлөл дамжуулалтанд

Графит блокийн ажиллагаа нь орчны агаарын нөхцөлөөс хамааран өөрчлөгдөж болно. Исэлдүүлэх орчинд графит нь 500°C-аас дээш температурт хамгаалах бүрхүүл эсвэл инерт хийгээр хамгаалагдахгүй бол эвдэрдэг. Нөгөө талаар, хоосон зай эсвэл инерт хийн орчинд (азот эсвэл аргон шиг) графит блок нь дамжуулалтын чадварыг алдалгүйгээр 3000°C хүртэлх температурыг даах чадамжтай байдаг. Графит материалын амьдралыг сунгах, ажиллагааг сайжруулахын тулд орчны тохиромжтой нөхцлийг сонгох нь чухал юм. Гадаргуугийн эмчилгээ, бүтцийн загварын өөрчлөлт зэрэг хамгаалалтын арга хэмжээ нь графитын термик тэсвэрт чанарыг хүнд нөхцөлд сайжруулах боломжтой.

Эдийн засгийн болон байгаль орчны ашиг тус

Эрчим хүчний хэрэглээ бага бөгөөд системийн үр ашгийн сайжруулалт

Термийн удирдлагын системд графит блок ашиглах нь эрчим хүчний хэмнэлтэд том хэмжээгээр хүрэх боломжийг олгодог. Үүний шилдэг дулаан дамжуулах чадвар нь халаалтын циклийг түргэсгэж, температурын удирдлагыг илүү нарийн туршлага болгож, эрчим хүчний алдагдлыг болон процессын хувьд хэлбэлзлийг бууруулдаг. Металлург, хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл шиг термийн тогтвортой байдал нь чухал байдаг салбарт энэ нь илүү өндөр гарц болон бага үйл ажиллагааны зардалд хүрэх боломжийг олгодог. Түүнчлэн графит ашиглах нь термийн удирдлагын нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглагүйгээр системийн загварыг хялбарчилж, нийт хэрэглээний цахилгааны хэмнэлтийг бууруулдаг.

Графит блокийн тэгш бус хөгжил болон дахин боловсруулалт

Ажиллах чадвараас бусад нь графитан блокууд нь орчин үеийн ач тус үзүүлдэг. Тэдгээрийг байгалийн графитаас болон хиймэл үйлдвэрлэлийн замаар олж авдаг бөгөөд ихэнх үйлдвэрлэгчид нь урт хугацаанд ашиглах боломжтой олборлолт болон бага нүүрсөрхөгт бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх арга замыг эрхэмлэдэг. Металл материалыг олборлох, цайлуулах үйл явц нь ихээхэн эрчимтэй байдаг бол графитан материал нь нүүрсөрхөг багатай байдаг. Түүнчлэн ашиглаж байсан графитан блокуудыг дахин боловсруулж, шинэчлэн эсвэл өөр зориулалтаар ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь материалын эргэлтийн эдийн засгийг дэмждэг. Урт нас хэрэглээ болон бага засвар үйлчилгээ шаарддаг тул хугацаа явсаар хаягдал багасдаг бөгөөд энэ нь илүү ногоон, тогтвортой үйлдвэрлэлийн чиг хандлагатай нийцдэг.

Ирээдүйн боломжит болон шинээр гарч буй технологиуд

Дараагийн үеийн дулааны системд ашиглагдах графит

Үйлдвэрлэлийн салбарууд цаашид хурдан, хөнгөн, илүү үр ашигтай системүүдийг шаардсаар байгаа тул графит блокийн үүрэг өргөжих боломжтой байна. Өндөр цэвэр синтетик графит болон найрмал материалын шинэчлэлтүүд нь графитийн чадварын хязгаарыг түлхэж байна. Эдгээр дэвшлийн дотор графитийг зэрэг зууа, полимер эсвэл төмөр замаар хольж, дулааны ажиллагаа болон механик хүчийг нэгэн зэрэг сайжруулах найрмал материалын хослол орж байна. Мөн графит блок нь агаарын болон цөмийн энерги, сэргээгдэх технологид шинээр ашиглагдах боломжтой болж байгаа бөгөөд энд жин-ажиллагааны харьцаа болон дулааны найдвартай байдал нь чухал үзүүлэлт юм.

Хөрөнгө оруулалтын чиг хандлага ба материалын хөгжил

Зах зээлийн өгөгдлүүд нь графит суурьтай материалын хөгжилд орж буй хөрөнгө оруулалт нэмэгдэж байгааг харуулж байна. Тухайлбал, энерги болон цахилгаан электроникийн салбарт ашиглагдах графит суурьтай материалын хөгжилд ихээр анхаарал тавьж байна. Дэлхийн хэмжээнд цагаан уур амьсгалын цэвэр энерги хэрэглээний чиг хандлагатай байгаа нь графитын цахилгаан дамжуулах, дулаан дамжуулах гэсэн хоёр чанар нь шинэ технологийн хөгжилд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болгож байна. Графен болон бусад нүүрстөрөгчийн хэлбэрүүдийн судалгаа нь мөн дулааныг хэт үр ашигтай удирдах шийдлүүдийг нээж байна. Графитын блокууд одоогоор баталгаатай, найдвартай материал бөгөөд тэдгээрийн хөгжил эхэлсэн л гэж үзэж болох бөгөөд ирээдүйн инженерчлэлд үзүүлэх нөлөө нь маш их байх болно.

Түгээмэл асуултууд

Графит яагаад нэг чиглэлд нь дулааныг илүү дамжуулдаг вэ?

Графитийн кристаллын бүтцийн хүчтэй нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн холбоо нь давхаргын хавтгайд бөгөөд давхаргуудын хооронд сул Ван дер Ваальсын хүч байдаг. Энэ нь хавтгайн дагуу дулаан дамжуулах чадвар нь перпендикуляр чиглэлээс хамаагүй их байхыг хангаж, дулаан шилжүүлэхэд чиглэлээр үр ашигтай болгодог.

Исэлдүүлэгч орчинд графитийн блок яаж ажилладаг вэ?

Исэлдүүлэгч орчинд графит нь ойролцоогоор 500°C температурт задралаа эхэлдэг. Гэсэн хэдий ч хамгаалалтын давхуу эсвэл инерт хийн атмосферийг ашигласнаар графитийн ашиглагдах температурын мужийг хамаагүй өргөтгөх бөгөөд энэ нь температур өндөр байхад ч дулаан дамжуулах чадварыг хадгалж чаддаг.

Графитийн блок нь дулаан дамжуулахад зэвэгнээс илүү сайн уу?

Харин зэвэг нь ерөнхийдөө дулаан дамжуулах чадвар сайтай боловч графитийн блок нь өндөр температурт илүү сайн ажилладаг, химийн эсэргүүцэл өндөртэй, жин багатай байдаг. Абсолют дулаан дамжуулалтаас илүү орчны тогтвортой байдал, урт нас хэрэгтэй хэрэглээнд графитийн блок нь ихэвчлэн илүү зардал-үр ашигтай байдаг.

Графит блокийг электроник схемийн хөргөлтийн системд ашиглаж болох уу?

Тийм ээ, графит блокуудыг электроник болон баттерейн хөргөлтийн системд өргөн ашигладаг. Энэ нь дулаан дамжуулах чадвар сайтай, хөнгөн бүтэцтэй, корроз болон ядрахгүйгээр өргөн температурын хүрээнд ажилладаг чанаруудтай.