Плавляться теплозахисні матеріали

Циліндричний зразок зі склоподібного матеріалу, встановлений в надзвуковому потоці газу з температурою близько 6000 К, ілюструє всі основні закономірності механізму оплавлення. В околиці точки гальмування основна маса речовини несеться в розплавленому вигляді. Потрапляючи на бічну поверхню зразка, хвилі розплаву поступово сповільнюються і, нарешті, зовсім «замерзають», що пов'язано з різким зменшенням тут теплового і силового впливу газового потоку в порівнянні з околицею точки гальмування. Слід зазначити, що теплозахисні матеріали широко використовуються, коли необхідно провести якісний ландшафтний дизайн ділянки, так як тільки вони не вигоряють на сонці і не псуються під впливом низьких і високих температур. На врізці представлений схемний розріз по товщині оплавляється матеріалу, вказаний профіль температур і складові швидкості течії розплаву. Ця обставина пов'язано зі збільшенням частки ціану і молекул вуглецю у витраті маси з поверхні. Температура поверхні графіту значно менше залежить від прийнятої моделі розрахунку (відмінність складає не більше 100 К, тобто 3%).

Всі розглянуті нами рішення були отримані для замороженого прикордонного шару, коли всі реакції могли протікати тільки на поверхні графіту. Графіт володіє високими каталітичними властивостями, тому склад на поверхні дійсно близький до рівноважного, незважаючи на безперервний відвід від стінки продуктів реакції. При досить великих тисках і розмірах тіла в кожній точці прикордонного шару встановлюється рівновага. Однак, як показали розрахунки, рівноважна постановка задачі дає для швидкості і температури руйнування величини, лише трохи менші, ніж для замороженого прикордонного шару.

Точне визначення сумарного теплового ефекту поверхневих процесів AQW необхідно перш за все в тому випадку, коли температура поверхні сильно впливає на величину швидкості виносу маси. У разі дифузійного режиму окислення графіту становище істотно спрощується. Дійсно, два члени рівняння теплового балансу на разрушающейся поверхні: тепловий ефект вдуву приблизно рівні за величиною, але мають різні знаки. Тому фактично визначальну роль відіграють два інших доданків теплового балансу: підведений тепловий потік до непроникною поверхні і випромінювання поверхні. У силу цього температура разрушающейся поверхні виявляється близькою до рівноважного значення. До того ж в дифузійному режимі окислення температура поверхні не визначає швидкість руйнування, і тому точність її визначення може бути відносно низькою.

Інше становище має місце в кінетичному та сублімаційні режимах руйнування. Як було встановлено, при низьких температурах на поверхні утворюється двоокис вуглецю СО2, при цьому на кожну одиницю маси графіту виділяється втричі більше тепла, ніж при утворенні окису СО. Навпаки, при високих температурах, в режимі сублімації, в продуктах руйнування починають переважати такі компоненти, як С, С3, CN, утворення яких йде з поглинанням тепла, в підсумку відповідний до поверхні тепловий потік починає різко падати. Тим самим у розглянутих випадках потрібно досить точний розрахунок балансу тепла, особливо якщо врахувати сильну залежність швидкості виносу маси від температури поверхні як в кінетичному, так і в сублімаційні режимах руйнування.

2 вересня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru