Тепловая защита Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. (1013698)
Текст из файла
6П2.2 П 49 УДК 621.1.016+536.2 Полежаев Ю. В. и Юревич Ф. Б П 49 Тепловая защита. Под ред. А. В. Лыкова. М,, «Энергия», 19?6. 392 с. с ил. В кинге обобщены достилсення отечественной и зарубежной науки в области аэродинамики, тепло- и массообмеиа и термодинамики применительно к конструированию и расчету тепловой защиты; приведены саеления по рецептурам и механизму разрушения асновйых классов теплозащнтиых вокрытий; описаны методы экспериментальных исследований эффективности тепловой защиты в высокотемпературных газоэьзх потоках. Книга предназначена для научнык сотрудников и инженернотехнических работников, заиатых в области теплообмена, теплофизини и теплоэнергетики, а также студентов и аспирантов высших учебяых заведений соответствующих специальностей. 30302-049 П 17-75 051(01)-76 6П2,2 © Издательство «Эиергияь, 1976 П РЕДИ СЛОВ И Современное развитие энергетики, повышени режимных параметров теплоэнергетических проне~ сов требует разработки новых конструкционных ма териалов, обладающих необходимыми теплозащит ными свойствами.
Большой опыт в создании стойких теплов~ щитных материалов накоплен в ракетно-космиче ской технике. За короткий срок была создана и усо вершенствойана технология изготовления тугоплав ких металлов и их соединений, керамики и сери1 разрушающихся теплозащитных материалов ка' композициоиных, так и армированных. Учитывая, что в последнее время наблюдаетс. сближение требований к тепловой защите в энерге тических установках и аппаратах космической тех ники, представляет интерес ознакомить инженеров теплотехников и конструкторов станционной и про мышленной энергетики с новейшими способам тепловой защиты, с основными закономерностям тепло- и массопереноса в материалах тепловой зЧ щиты, а также с методами исследования теплоза щитиых свойств материалов.
Использование этих методов в энергетике позво лит определить основные направления в разработк~ новых теплозащитвых материалов и наметить пут1 повышения режимных параметров теплоэнергетич< ских процессов. В предлагаемой читателю монографии дано си стематическое изложение теории тепловой зашить и теплоизоляции. Основное внимание уделяется ме тодам и материалам, температурный диапазон при Предисаовне менимости которых превышает 1000 К. Технология получения и нанесения покрытий освещается только с точки зрения работоспособности защитного материала. Большое внимание в книге уделяется нахождению оптимального режима тепловой защиты, анализу тепловых, массообменных и химических процессов в теплозащитных покрытиях. Такое изложение теории и методов расчета высокотемпературной тепловой защиты дается впервые. Книга является первой отечественной монографией по тепловой защите, обобщает достижения отечественной и зарубежной науки в этой области техники за последние 10 — 15 лет.
Книга намечает пути практической реализации накопленных наукой данных по теплообмену в высокотемпературных диссоцинрованных и нонизированных газовых потоках, а также по теплопереносу внутри разлагающихся твердых материалов и в известном плане может служить справочным пособием. В книге содержатся опубликованные сведения по рецептурам теплозащитных покрытий н принципам их оптимизации.
Книга представляет интерес не только для энергетиков, но и для инженеров металлургической теплотехники, авиационной техники, для конструкторов химического машиностроения и ряда других отраслей техники, где применяется тепловая защита. Методическое построение книги, доступность изложения сложных вопросов, большая эрудиция авторов в разных областях научных знаний позволяет рекомендовать книгу в качестве учебного пособия для аспирантов и студентов старших курсов вузов энергетических и авиационных специальностей. А.
В. ЛЫКОВ «В книге не одно прошедшее: она составляет доку. мент, по которому лсы вводимся во владение настоя. исим, во владение всей суммой истин и усилий, найденных страданиями, облите~х иногда кровавым потом, она — програлсл~а будущегом А. И. ГЕРУЕН ВВЕДЕНИЕ Необходимость в использовании специальной тепловой защиты возникает в тех случаях, когда незащищенная конструкция под действием тепловых потоков неминуемо должна разрушиться.
Верхним пределом применимости самых жаропрочных металлов без тепловой защиты можно, по-видимому, считать тепловые потоки порядка 2,5 1О' Вт/мг, которые приводят к равновесным температурам поверхности, превышающим 1500 К. Названные величины могут рассматриваться лишь как условная граница, поскольку в большинстве случаев тепловое воздействие может усугубляться механическими н окислнтельиымн возденствиями, что приводят к разрушению конструкции при существенно меньших температурах. В настояшее время возникает необходимость на основе накопленного опыта выработать строгие критерии отбора, позволяющие заменить эмпирический подход целенаправленным поиском систем, оптимальным образом отвечающих заданным условиям. Это требование особенно важно для разрушающихся теплозашитных материалов, количество которых резко растет в связи с прогрессом в области органической химии и материаловедения.
При этом возникла потребность в разработке теории (механизма) процессов разрушения и прогрева теплозащитных материалов, в теоретическом исследовании влияния состава различных классов покрытий на параметры разрушения, в обобшенпн результатов стендовых исследований и создании новых методик эксперимента. Введение Этим объясняется важность классификации многочисленных рецептур теплозащитных материалов, детального исследования различных ас.
пектов взаимодействия материала с высокотемпературным газовым потоком. Впервые проблема тепловой защиты была сформулирована и получила интенсивное развитие в авиационно-космической технике в связи с решением задач гиперзвукового полета в атмосфере. При движении какого-либо тела со скоростями более чем в шесть раз превышающими скорость звука, в самом газовом потоке и на поверхности тела происходит целый ряд физико-химическнх превращений. В воздухе за ударной волной начинается диссоциация молекул кислорода, а затем и азота, На поверхности тела появляются очаги разрушения материала стенки. В тонком пристеночном слое выделяется тепловая энергия трения и происходит конвективный перенос тепла от газа к поверхности.
Рис. В-). Характер изменения температуры газа за прямой удар ай полной (температуры торможение Т ) от скоРости и плотности набегаюшего потока воздуха. Беэразмермое число Маха Мм соответствует отношению скорости патока к скорости звука в тех же условиях. оооо к гооо рь — платность газа в стандартных усхавиях. г й 8 8 Рис. В-2. Зависимость состава воздуха ат температуры эа прямой ударной волной Т в предполо кении териодниамическога равиовеси» при давлении, равном атмосьермому р=!ОГ Па). По осн ординат отлажены мольные концентрации: г — иолекул; 2 — атомов; 3 — ионов; 4 — электронов. 8,5 йаоа вааа На рис. В-1 показано, как изменяется температура газа за прямой ударной волной по мере увеличения скорости набегающего воздушного потока (числа Маха), а на рис.
В-2 соответственно представлено изменение его химического состава. Переход кинетической энергии потока в тепловую приводит к тому, что при гиперзвуковых скоростях полета Вве поверхность тела омывается высокотемпературной смесью атомов, молекул, ионов и электронов. Рассмотрим случай так называемого аэродинамического торможения в атмосфере, когда вся первоначальная энергия летящего со скоростью 'рр тела затрачивается на преодоление сопротивления.
Последнее складывается из сопротивления сил нормального давления с, и сопротивления вязкого трения газа о поверхность с„ причем конвективный тепло- перенос связан именно с с,. Суммарное количество тепла Яс, подведенное к поверхности тела во время аэродинамического торможения, оказывается связанным с начальной кинетической энергией тела следующим соотношением; Яв = ~уп)г'„-!21 ~ ~с,!(с, + с„)1/2). Если отнести интегральный поток тепла г"в к массе тела т, то видно, что при с„=О 1случай тонкой пластины) половина кинетической энергии потока идет на нагрев тела. Вторая половина приводит к повышению температуры в потоке газа за телом.
На рпс. В-3 показано, как возрастает тсплоподвод на единицу массы тела по мере увеличения начальной скорости 1'о. Уже при скоростях полета выше 5000 м/с этой энергии оказыкдл/кг ВВ рис. В-3. Характер еависимости от начальной скорости двнженн» у, суммарного количества тепла О, подведенного «онвекиней при аеродкпамическом торможении в атмосйгере тел раелпчной геометрической йгормм. Криеак А соответствует полному переходу кинетической енергни тела в тепловум. вается доста|очно, чтобы полностью разрушить тело, изготовленное из металла или даже большинства тепло- стойких огнеупорных материалов. Приведеннос выше соотношение указывает также пути снижения интенсивности конвективного теплообмепа между газом и поверхностью тела.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
