Зниження конвективного теплового потоку

Зниження конвективного теплового потоку при вдув газоподібних продуктів з разрушающейся поверхні є найважливішою принциповою особливістю даного способу теплового захисту, визначальною її переваги перед іншими методами. Коефіцієнт у в лінійній апроксимації залежить від ставлення молекулярних мас вдувати продуктів і набігаючого газового потоку, але перш за все він є функцією режиму течії в пограничному шарі. В інженерній практиці з урахуванням реального складу продуктів руйнування для ламінарного прикордонного шару приймають постійне значення в 0,6, в турбулентному прикордонному шарі коефіцієнт вдуву приблизно втричі менше, і його приймають рівним 0,2.

Важливо відзначити, що тепловий ефект вдуву зростає в міру збільшення теплонапруженості зовнішнього обтікання (перепаду ентальпій). При великих ентальпії гальмування (більше 30 000 кДж / кг) вдув за своєю ефективністю перевершує всі інші способи розсіяння і поглинання тепла на разрушающейся поверхні. Здавалося б, програма пошуку оптимальних теплозахисних систем повинна зводитися до термодинамічних розрахунках різних рецептур і вибору матеріалів з максимально високими температурою і теплотою сублімації або газифікації. Однак в дійсності при такому підході доводиться рахуватися з низкою серйозних обмежень, зумовлених специфічними особливостями впливу аеродинамічного потоку високотемпературного газу на матеріал. Зазвичай вводять два параметри, які характеризують ступінь реалізації закладених в матеріалі «термодинамічних» можливостей при заданих параметрах зовнішнього обтікання. Перший з них називається коефіцієнтом газифікації. Розглянемо, як змінюються його значення на прикладі склоподібних теплозахисних матеріалів.

Більшість речовин при помірних тисках, перш ніж перейти в газоподібний стан, проходять фазу розплаву. Сам процес плавлення в потоці високотемпературного газу суттєво залежить від того, чи є дана речовина кристалічним або аморфним. На практиці широко використовуються склоподібних матеріали, що відносяться до класу аморфних речовин. Вони не мають чітко вираженої точки (температури) плавлення, а розм'якшуються поступово, причому в'язкість розплаву експоненціально убуває зі зростанням температури. Ця обставина призводить до того, що аморфні речовини можуть значно перегрітися щодо температури розм'якшення, при цьому значна частина розплаву перейде в пар (випарується). Іншими словами, при аеродинамічному нагріванні аморфних речовин взагалі і стекол, зокрема, в поверхневому шарі мають місце відразу два фазових перетворення, причому кожне не пов'язане з якоюсь фіксованою температурою, а може протікати в широкому температурному інтервалі в залежності від заданих рівнів динамічної і теплової навантажень.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru

MAXCACHE: 0.48MB/0.00068 sec