Завдання порівняння численних теплозахисних покриттів

Найбільш повно і наочно завдання порівняння численних теплозахисних покриттів вирішується при квазістаціонарному руйнуванні, коли швидкості переміщення всіх ізотерм або фронтів руйнуванні всередині матеріалу збігаються зі швидкістю переміщення зовнішньої поверхні. У цьому випадку тепло, що витрачається на нагрів внутрішньо шарів, не залежить від коефіцієнта теплопровідності матеріалу, і визначається не температурним полем, а внутрішня теплосодержанием нагрітого шару. Таким чином, незалежно від передісторії нагріву ефективність даного теплозахисного покриття може бути охарактеризована аналогічно формулі тепловим балансом на разрушающейся поверхні.

Видно, що на відміну від неразрушающий теплозахисних покриттів підведений ззовні конвективний тепловий потік (підведений радіаційний потік не враховується) в даному випадку витрачається не тільки на випромінювання нагрітої поверхні і на збільшення теплосодержания матеріалу, але й на поверхневі фізико-хімічні перетворення з витратою маси і тепловим ефектом. Крім топ інтенсивність теплообміну знижується за рахунок вдуву газоподібних продуктів руйнування в прикордонний шар. Останній член в рівнянні теплового балансу може був записаний в представленому вигляді лише при допущенні квазистационарности процесу руйнування. При змінної теплової навантаженні це допущення буде призводити до заниження теплових потоків, що йдуть усередину покриття. Відзначимо також, що тепловий ефект вдуву враховується рівнянням в лінійному наближенні. Якщо позначити частку газоподібних продуктів руйнування в загальній унесенной масі речовини через просте значення, то з теплового балансу на разрушающейся поверхні можна отримати якусь характеристику енергоємності руйнування у вигляді простої формули.

Оскільки ефект має розмірність ентальпії, вона хоча і не є термодинамічним параметром, але отримала назву ефективної ентальпії руйнування даного теплозахисного матеріалу. По ній можна судити про те, що не весь матеріал переходить в газоподібний стан, навіть якщо на поверхні існують умови, сприятливі для фазового переходу. Крім того, ефективна ентальпія враховує взаємодію матеріалу з зовнішнім середовищем – ефект вдуву, який, звичайно, не може бути віднесений до термодинамічних характеристик конденсованих речовин. Ефективна ентальпія визначає кількість тепла, яке може бути «блоковано» при руйнуванні одиниці маси покриття, поверхня якого має температуру, в результаті дії всіх супутніх цьому руйнуванню фізико-хімічних процесів. Ефективна ентальпія є вельми наочною характеристикою для порівняння різних теплозахисних матеріалів. Чим вище ефективна ентальпія, тим краще теплозахисний матеріал.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru