Способ определения максимального теплового эффекта поверхностных процессов разрушающегося теплозащитного материала Советский патент 1988 года по МПК G01N25/44 

СО ел

Изобретение относится к высокотемпературной теплофизике.

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

Осуществление 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 0,5-1% 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 (Ю- Ю 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 яр- костную температуру поверхности с помощью фотоэлектрического пирометра (0,65- 10 м).

Измеряют линейный размер образца после испытаний, с помощью щтангенцир- куля (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 яр- костной температуры и степени черноты. По термодинамическим таблицам находят энтальпию газа при полученных температурах поверхности.

Обрабатывают результаты определения линейного уноса по методу наименьших квадратов в виде зависимо сти 5(т)Уо.г-VO.T:J где 5(т) - линейный унос, м;

Voo - , скорость линейного уноса, м/с; т - время нагрева, с; Т- - отрезок, котЬрый отсекает прямая на оси абсцисс, с; S(т) 0,18- ,26- 10- м. Находят безразмерную скорость уноса по формуле

G.

fV le-Iv

(л/Ср

le-Ь

где р - плотность образцов керамики (для данного примера она равна 2000 кг /м)

Ix.cT - энтальпия газа при температуре поверхностикалориметра кДж/кг;

2000- 0,18- 10 12300-3600 Щ712300-450 -4,27

Максимальный тепловой эффект расчитывают по формуле

le-U

(AQ).

« 2(,3)

Формула изобретения

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 (AQw)«aKc по формуле

/А П 1е1 V/

Сйй)мак

G

2(G1+0,3) 1е-Тл

Р„р г: . . ieZL4w

где Ui .j 1е-1х.ет

Gj - массовая скорость уноса; 1е - энтальпия заторможенного потока;

Ix.crl-w - энтальпия газа при температурах холодной и горячей поверхности;(а/Ср )„- коэффициент теплообмена.

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 яркост- ную 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.