Способ определения максимального теплового эффекта поверхностных процессов разрушающегося теплозащитного материала

 

Изобретение относится к высокотемпературной теплофизике. Целью изобретения является упрощение и расширение области применения способа определения максимального теплового эффекта поверхностных процессов. Нагревают поверхность образца высокотемпературной струей газа при выбраннь1х температуре и времени нагрева . В процессе нагрева измеряют яркостную температуру и линейные размеры образца до и после испытаний, рассчитывают температуру поверхности, находят энтальпию газа и определяют линейный унос массы. Рассчитывают скорость уноса массы, по которой судят о максимальном тепловом эффекте поверхностных процессов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 б 01 1х 25/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4191762/31-25 (22) 10.02.87. (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72) Ю. В. Полежаев, Г. А. Фролов, В. В. Г1асичный, В. С. Циганенко, А. Ф. Клишин, В. Н. Мельников и Г. А. Иванов (53) 536.495 (088.8) (56) Полежаев Ю. В. Юревич Ф. Б. Тепловая зашита. М., 1976, с. 251 — 258.

Пилаян Г. О. Введение в теорию термического анализа. М., 1964, с. 232. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЪНОГО ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА ПО

ВЕРХНОСТНЪ1Х ПРОЦЕССОВ РАЗРУ„„SU„„1413502 А ) ШАЮЩЕГОСЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к высокотемпературной теплофизике. Целью изобретения является упрощение и расширение области применения способа определения максимального теплового эффекта поверхностных процессов. Нагревают поверхность образца высокотемпературной струей газа при выбранных температуре и времени нагрева. В процессе нагрева измеряют яркостную температуру и линейные размеры образца до и после испытаний, расс >iiтывают температуру поверхности, находят энтальпию газа и определяют линейный унос массы. Рассчитывают скорость уноси массы, по которой судят о максимальном тепловом эффекте поверхностных процессов.

1413502

Фор чула изобретения

40 где Ci вв. 1 eI (МCр)o Те 1х.ст

Составитель Ю. Петренко

1 с.гак гор .. Коп га Текред . Верес Корректор С. Черни

Заказ 3775,45 Тираж 847 Подписное

ВИИИПИ Госйдарствeннoго комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

11роизводсгвспно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к высокотемпературной теплофизике.

Целью изобретения является упрощение и расширение области применения способа определения максимального теплового эффекта поверхностных процессов.

Осу.ществление способа определения максимального теплового эффекта - поверхностных процессов проводится путем испытания образцов теплозащитных материалов в высокотемпературных газовых потоках. При этом для исключения уноса материала в виде твердых частиц и уменьшения горения на поверхности желательно использовать до звуковые потоки с температурой газа порядка 5000 — 6000 К.

Пример определения максимального теплового эффекта поерхностных процессов материалов на основе кварцевого стекла.

С целью исключения влияния полупрозрачности на прогрев и разрушение кварцевого стекла для экспериментов используют легированную кварцевую стеклокерамику (например, добавка 0,5 — I Я окиси хрома увеличивает степень черноты материала до 0,83 и исключает лучистую составляющую теплопереноса в условиях конвективного нагрева).

В зависимости от диаметра высокотемпературной струи и распределения параметров по ее сечению выбирают соответствующий диаметр образцов исследуемого материала (10 1О м) и длину 40 ° 10 ).

Выбирают режим нагрева таким образом, чтобы энтальпия торможения в потоке газа была выше 8000 кДж/кг (12300 кДж/кг), на котором проводят испытания до 10 образцов при времени нагрева от 2 до 30 с.

В процессе экспериментов измеряют яркостную температуру поверхности с помощb10 фотоэлектрического пирометра (X=0,65.

1О м).

Измеряют линейный размер образца после испытаний. с помощью штангенциркуля (цена деления 0,05 10 м) и определяют линейный унос как разность начального и конечного размера образца.

По формуле Планка рассчитывают температуру поверхности, используя значения яркостной тем пературы и степени черноты.

По термодинамическим таблицам находят энтальпию газа при полученных температурах поверхности.

Обрабатывают результаты определения линейного уноса по методу наименьших квадратов в виде зависимости

S (т) =от — чт где S (т) — линейный унос, м;

v —, скорость линейного уноса, м/с; т — время нагрева, с;

1 — отрезок, который отсекает прямая на оси абсцисс, с; (T) =0 18 10-зт — 0,26 10 з м

Находят безразмерную скорость уноса по формуле а ю Ie=Iw

G— (о(/Ср )о Iе — 1х.ст

15 где р — плотность образцов керамики (для данного примера она равна 2000 кг

/м )

1.. — энтальпия газа при температуре поверхности калориметра

-450 кДж/кг; — 2000 0,18 10 12300 — 3600 УЯОПВБО- -

Максимальный тепловой эффект расчитывают по формуле

Ie — Iw " 2 (Г+ 0,31

Способ определения максимального тепло вого эффекта поверхностных процессов разрушающегося теплозащитного материала, заключающийся в нагреве и измерении температуры образца, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения области применения способа, нагревают поверхность образца высокотемпературным газовым потоком, измеряют скорость уноса массы и находят максимальный тепловой эффект (Л(; 4м) макс по формуле

le — 1w

2(а +0,3) Ci — массовая скорость уноса;

1, — энтальпия заторможенного потока;

1..1 — энтальпия газа при температурах холодной и горячей поверхности; (ос/с, ).— коэффициент теплообмена.