Фізико-хімічні основи теплозахисних матеріалів

Успіхи хімії та матеріалознавства відкривають в наш час широкі можливості в підборі разрушающихся теплозахисних покриттів. Стосовно до різних умов експлуатації створені численні рецептури матеріалів, що володіють високими теплозахисними властивостями. На кадрах монтажу показаний зовнішній вигляд деяких зразків цих матеріалів після випробування в високотемпературному потоці газу. Звертає на себе увагу принципове розходження поверхневого взаємодії оплавляються і коксівного матеріалів, а також специфічні особливості руйнування композиційних покриттів.

Найпростішими представниками разрушающихся теплозахисних покриттів вважаються однорідні полімерні матеріали, типу поліетилену, фторопласту, поліметилметакрилату (оргскла) і т. д. Вони мають порівняно низькою температурою розкладання, відмінними теплоізоляційними властивостями, що призводить до малої глибині прогріву. На малюнку представлений зовнішній вигляд зразка такого матеріалу, вміщеного в надзвуковий потік високотемпературного газу. Видна відійшла ударна хвиля і пограничний шар з продуктами термічного розкладання полімеру. Цікавий факт утворення рельєфних візерунків на бічній поверхні зразка в зоні переходу від ламінарного до турбулентного режиму течії в пограничному шарі. На врізці дана схема розподілу температури в прогрітому шарі матеріалу. В дійсності всередині теплозахисного покриття може існувати не одна, а кілька зон фізико-хімічних перетворень, по відтак переводять ту чи іншу компоненту з одного стану в інший. Наприклад, склад газоподібних продуктів термічної розкладання смоли по мірі їх фільтрації в пористому каркасі може змінюватися. Цей процес супроводжується не тільки додатковим! тепловими ефектами реакцій, але і осадженням на стінках твердого залишку у вигляді піролітичної вуглецю. У подібних випадки; доцільно вводити набір температур фізико-хімічних перетворень, враховуючи в кожному випадку відповідні фізико-хіміческш і теплові ефекти.

Тепловий ефект, а також маса виділився при фізико-хімічному перетворенні газу однозначно пов'язані з масою вихідного матеріалу, що знаходиться в зоні перетворення. Іншими словами, вони повинні визначатися швидкістю переміщення ізотерми в матеріалі в напрямку непрогретого шару. Якщо позначити координату цієї ізотерми індексом, то швидкість її зміни повинна складатися з двох складових: лінійної швидкості переміщення зовнішньої поверхні і відповідно всієї системи координат (за рахунок поверхневого руйнування тіла) і швидкості збільшення глибини прогріву в рухомій з поверхнею системі відліку.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru