[问题] 关于碳纤维镜筒？

请教高手
最近听说CELESTRON推出了C8，C925，C11，C14等镜的碳纤维镜筒版，而且很多国外的经典卡镜，牛镜甚至折射镜都采用了碳纤维镜筒，那位高手能指导我一下碳纤维镜筒是怎么回事？我对此一无所知，谢谢！

1。碳纤维镜筒与铝合金相比重量轻还是重？
2。碳纤维镜筒与铝合金相比强度如何？
3。碳纤维与铝合金相比那个机械强度更高（硬度，耐热，重量等等）
4。碳纤维与铝合金相比有哪些优势
5。其他一些有关碳纤维镜筒的问题

还有一点, 碳纤维的传热比金属慢, 是否对热平衡不利?

轻
强
强
轻、强，热膨胀低
贵，加工困难

碳纤维复合材料比同尺寸的铝合金要轻
碳纤维复合材料比同尺寸的铝合金要强很多

但这些都不是使用碳纤维复合材料的主要原因. 采用特殊工艺制造的碳纤维复合材料膨胀系数接近零, 可以减少温度变化照成的焦点偏移.

碳纤维的传热比金属慢, 是它的优点. 金属散热太快, 因为热辐射的原因容易温度低于环境温度(金属镜筒很容易结露就是这个原因), 从而造成热气流. 而碳纤维材料会好很多

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[B]碳纤维的传热比金属慢, 是它的优点. 金属散热太快, 因为热辐射的原因容易温度低于环境温度(金属镜筒很容易结露就是这个原因), 从而造成热气流. 而碳纤维材料会好很多 ...

碳纤维在机械方面的优势是显而易见的, 但它在传热方面的优势我很怀疑:

1. 金属镜桶散热很快, 冬天室内的望远镜搬到室外其热平衡时间肯定会比碳纤维短, 很多人给SCT或牛反加个电扇强制抽风就是为了加快热平衡时间, 如用碳纤维做镜桶那抽风时间肯定要加长, 而且本来用金属做镜筒不需强制抽风的情况换了碳纤维恐怕也要强制抽风了. 这是碳纤维的弱点.

2. 无论是金属还是碳纤维, 在达到热平衡后, 镜子和周围就不会再有热量交换, 这是高中物理, 在没有热泵情况下, 镜桶的温度只会趋向环境温度, 既不会高, 也不会低, 在其它条件全都一致的情况下, 节露的容易程度只和温度, 湿度, 表面粗糙度有关, 和材料无关, 但如果把金属和碳纤维同时搬到屋外的露点以下, 肯定是碳纤维晚结露, 这一点正好证实了碳纤维较长的热平衡时间, 在没有达到热平衡前, 镜桶壁和桶内空气就会有湍流, 但由于碳纤维和周围环境的热交换较慢, 他的湍流会比金属小一些. 这是碳纤维的优点.

3. 总结如下: 碳纤维热平衡时间长, 但在达到热平衡之前桶内的湍流比金属镜桶小, 所以碳纤维和金属在热平衡方面各有千秋.

4. 我想对有耐心的观测者还是金属镜桶好一些, 加个电扇效果更好, 对那些不想等热平衡的人用碳纤维会好些, 因为搬出去就能看, (但只是凑合着看).... 要等到真正的热平衡可能天都亮了, 呵呵.

以上只是我对碳纤维的性能估计, 没有实践经验...

最初由 ASTROLAN 发表
无论是金属还是碳纤维, 在达到热平衡后, 镜子和周围就不会再有热量交换, 这是高中物理, 在没有热泵情况下, 镜桶的温度只会趋向环境温度, 既不会高, 也不会低,...

在不存在热辐射的条件下, 确实是这样. 可是热的传导有三种方式, 而望远镜也不是包含在均匀温度的容器里. 在温度达到和周围大气温度一致后, 它还会向天空辐射热能, 因为宇宙的温度是接近绝对零度的. 所以辐射能力远大于大气的金属镜筒的温度会最终略低于大气的温度. 这一现象在人类古代就被发现, 并被用于在夏季制冰(非洲还是哪的人, 想不起来了). 用一对温度探头就可以很容易的测出这种现象.

这一现象也在望远镜设计里被广泛的讨论, 有兴趣可以去查ATMlist. 在上个世纪就有人发现金属制的望远镜筒效果不如木制的. 还有一个例子就是很多人发现金属制的副镜支架的衍射大于理论值, 就是因为副镜支架温度降至周围温度以下后形成的热边界层. 所以有人提议采用特殊涂层, 或者干脆用碳材料. 这也是我决定用碳的主要原因.

当然金属镜桶当然散热是要快一些的, 但问题是在达到热平衡之后仍然存在热气流. 当然最好的解决办法是全开放的望远镜结构,  比较经典的一个例子是Dutch Open Telescope

碳纤维好象就是塑料吧？塑料怎么会比金属强度高呢？金属做的东西做工精细，品位高，拿在手里沉甸甸的，我喜欢。而塑料做的东西做工粗糙，拿在手里轻飘飘的，我不喜欢。我喜欢金属制品，不喜欢塑料制品。

碳纤维可不是普通的塑料。

最初由 过马路 发表
[quote]这一现象在人类古代就被发现, 并被用于在夏季制冰(非洲还是哪的人, 想不起来了). ,... [/B][/...

太好了, 大家都不用买冰箱了, 用铁皮打个箱子就能制冰了, 如果真有这现象就成永动机了...

最初由 ASTROLAN 发表
[B]

太好了, 大家都不用买冰箱了, 用铁皮打个箱子...

呵呵, 当然没有这么简单, 而且这是热力学第二定律的一个经典例子, 不属于用动机范畴, 只是热能从高向低的流动而已.

不过, 这种现象比较难理解是正常的, 而且也很难在Google 上搜索, 我试着用了"below ambient radiation temperature"做关键词, 查到了一些很有趣的网页, 比如这个:

http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/cbd/cbd047e.html

是讨论建筑外强温度的. 有兴趣可以看看

呵呵, 越撤越远了, 热力学第二定律都出来了, 那宇宙里恒星的辐射热量怎么不往金属镜桶上流造成金属镜桶总比环境空气温度高呢? 月亮反射的太阳光也不弱啊, 呵呵..... 真有意思....

开个玩笑, 别见怪.

我又想了一下, 觉得夜间金属表面的温度低于环境温度还是有可能的, 但和热辐射等等无关, 可以这样解释这种现象: 首先周围环境的温度必须低于露点, 金属表面结露, 小风一吹水分蒸发, 带走金属本身热量, 由于金属传热快, 造成整个金属温度下降, 又结更多露水, 又风吹, 又蒸发, 又降温, 最后达到稳态温度低于环境温度, 整个过程中水分蒸发做了功, 所以不是永动机...

和过马路讨论每次都有收获....

呵呵, 看来你还是没有理解, 是我没说清楚.

这样说吧: 如果把地球比做一个宇宙飞船, 而望远镜是伸在前面的一个探头. 白天, 地球, 包括望远镜接受太阳的辐射, 是个升温过程,  黑色的望远镜吸收辐射远比大气层要快, 所以温度要高于周围大气, 从而加热大气. 这个现象相信大家都见过.

到了晚上, 地球(半面)包括望远镜的温度是高于它面对的宇宙的平均值的, 所以是个降温过程. 辐射能力远高于大气层的望远镜温度自然会降得比大气更快, 同时冷却大气. 整个过程是一个动态平衡.

呵呵, 用玻璃做大大小小几个半球型的罩子, 一个套一个, 到完上最里面一个里说不定真会有冰, CCD制冷问题终于解决了, 哈哈... 赶快申请专利.