Пористе охолодження матеріалу

Структура пористих матеріалів і гідродинаміка течії в порах. Пористе охолодження поєднує в собі багато кращі риси разрушающейся теплового захисту з перевагами систем з накопиченням тепла. Найбільш важливим є те, що за рахунок активної взаємодії охолоджувача з потоком, що набігає газу зменшується тепловий потік до поверхні, але зовнішній контур поверхні тіла не змінюється в часі, як би довго не тривало тепловий вплив. Механізм пористого охолодження складається в загальному з двох процесів: внутрішнього теплообміну, під час якого газ відбирає тепло від пористої стінки при фільтрації до зовнішньої поверхні, і зовнішнього теплообміну, коли охолоджуючий газ, покинувши стінку, дифундує через прикордонний шар, розбавляючи і відтісняючи від поверхні високотемпературний газовий потік. Саме цей другий процес забезпечує більш високу ефективність пористого охолодження в порівнянні з системами накопичення тепла.

Насамперед розглянемо деякі загальні властивості пористих систем. Під пористої середовищем звичайно розуміють тверде тіло, що містить порожні проміжки (пори), розподілені більш-менш рівномірно по об'єму тіла. Основною характеристикою такого середовища є пористість. Об'ємна пористість матеріалу зазвичай визначається як відношення обсягу пір до об'єму тіла. Інша частина загального обсягу матеріалу зайнята частками твердого каркаса. Існує ряд експериментальних методик для визначення пористості різних матеріалів.

Під структурою пористого тіла розуміють геометричну будову твердого каркаса, характеризуемое взаємним розташуванням його елементів.

Для опису структури пористих тіл використовуються, як правило, спрощені моделі, в основі яких лежить або уявлення про порах тіла як про капілярних циліндричних трубах, або пористе тіло розглядається як система сферичних частинок, які можуть бути і порожнистими. Ці кулі можуть бути укладені різним чином. Відомо, що найбільша пористість виходить при використанні однакових за розміром сферичних зерен. В якості найпростіших форм укладання можна привести кубічну або ромбічну. Від виду укладання і геометрії частинок залежить величина і форма капілярів між ними. Пористість середовища, що складається з сферичних частинок однакового діаметру визначається тільки виглядом укладання. Кубічна укладка характеризується пористістю 0,476, а при найбільш щільною – ромбічної упаковці пористість знижується до 0,259. Це значення відповідає теоретично мінімальної пористості при упаковці сфер без їх деформації. У реальних матеріалах практично завжди є зерна різних розмірів, що помітно знижує пористість і розмір пор.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru

MAXCACHE: 0.48MB/0.00016 sec