Масова швидкість випаровування при інтенсивному нагріванні матеріалу

Масова швидкість випаровування при інтенсивному нагріванні визначається температурою поверхні і тиском (при заданих розмірах і формі тіла). Від цих же параметрів в першому наближенні залежить і частка речовини, якого віднесло в рідкому вигляді. Дійсно, в околиці точки гальмування тиск безпосередньо визначає рівень сдвигающего впливу потоку (сили тертя і розподілене нормальний тиск), а температура поверхні – в'язкість розплаву. Тому для кожного конкретного стеклообразного матеріалу можна побудувати відповідну діаграму, на якій будуть зображені області переважного протікання того чи іншого фазового перетворення. Для кварцового скла можна прийняти, що при температурах поверхні нижче 2000 К воно практично не руйнується в потоці газу.

При тисках вище атмосферного існує обмежений інтервал температур, коли кварцове скло плавиться пошта без випаровування. Найбільш характерним режимом руйнування слід вважати плавлення з випаровуванням. У цій області параметр Г в залежності від температури і тиску змінюється від 0 до 0,5. У діапазоні малих тисків частка випаровування може перевищити поріг. Нарешті, при дуже високих і малих ре можливо настільки інтенсивне випаровування, що станеться відтискування прикордонного шару испаряющейся компонентою і поблизу поверхні тіла стане відмінним від нуля, тобто тиск парів перевищить зовнішній тиск. На практиці цей режим може реалізуватися лише при інтенсивному підводі тепла випромінюванням.

Для більшості інших теплозахисних матеріалів також доводиться вводити параметр. Він показує, що частина маси несеться в рідкій фазі або у вигляді твердих частинок. Цей параметр не може бути прийнятий постійним для кожного матеріалу, оскільки він суттєво змінюється із зовнішніми умовами обтікання. Таким чином, параметр Г характеризує ступінь реалізації в конкретних умовах можливостей, закладених в матеріалі і пов'язаних з переходом останнього в газоподібний стан. Розглянемо тепер на прикладі графіту поняття «сумарного теплового ефекту поверхневих процесів». Графіт при помірних тисках не утворює розплаву, тобто величина у нього практично не відрізняється від одиниці. Однак кількість тепла, що поглинається поверхнею графіту в газовому потоці, може бути набагато менше теплоти сублімації. Це пов'язано з тим, що на поверхні графіту можуть протікати не тільки сублімація, але і цілий ряд хімічних реакцій, теплової ефект яких відрізняється від теплоти сублімації. Вказана різниця залежить не тільки від параметрів і складу набігаючого газового потоку, але навіть від розмірів тіла.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru