Нестаціонарне руйнування теплозахисних матеріалів

При змінних зовнішніх теплових умовах руйнування теплозахисних матеріалів уже не може оцінюватися критеріями типу ефективної ентальпії. Це пов'язано не тільки з тим, що тепловий потік, що йде на прогрівання внутрішніх шарів, може сильно відрізнятися від свого квазістаціонарного значення, але і з тим, що масові частки компонент на разрушающейся поверхні можуть відрізнятися від вихідного складу теплозахисного матеріалу (друга обставина є більш суттєвим ). Воно викликане відмінностями в швидкостях переміщення характерних ізотерм всередині матеріалу при нестаціонарному нагріві.

Наприклад, швидкість виходу газоподібних продуктів термічного розкладання сполучної речовини визначається швидкістю переміщення ізотерми. Якщо ця швидкість істотно перевершує швидкість переміщення зовнішньої поверхні, то концентрація газоподібних продуктів розкладу смоли біля поверхні може виявитися настільки значною, що зміниться характер протікання поверхневих процесів – горіння та випаровування. Такий випадок досліджувався в роботі [Л. 5-9], де показана можливість підвищення швидкості випаровування склопластику GQ при нестаціонарному нагріві коли швидкість переміщення ізотерми в кілька разів перевищує швидкість поверхневого руйнування.

На практиці вихід матеріалу на режим руйнування відбувається в! декілька етапів. До того часу, коли температура поверхні досягає межі руйнування матеріалу, фронт термічного розкладання може виявитися вже на достатній глибині від поверхні, і тоді через термічного опору прококсованного шару швидкість його переміщення різко знизиться. Ця обставина дозволяє використовувати єдину залежність швидкості руйнування від температури поверхні як в несталому, монотонно зростаючому, так і у квазістаціонарному режимах нагріву. Фізично прийняте допущення виправдано тим, що температура поверхні – єдиний з усіх інших параметрів стану теплозахисного матеріалу, який безпосередньо впливає на інтенсивність протікання поверхневих процесів, таких як швидкість хімічної взаємодії або сублімації. Навіть у плавящихся матеріалів з сильною залежністю в'язкості від температури величина практично повністю визначає витрату речовини всередині розплавленої плівки.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru