Выбор параметра пористости композиционного покрытия с учетом модели теплового разрушения
Пути снижения негативного вклада радиационной составляющей коэффициента теплопроводности. Оценка влияния пористости на прогрев теплозащитного покрытия. Обоснование способа выбора параметров пористости материала с учетом геометрического размера пор.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.01.2020 |
| Размер файла | 40,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
74
ВЫБОР ПАРАМЕТРА ПОРИСТОСТИ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ С УЧЕТОМ МОДЕЛИ ТЕПЛОВОГО РАЗРУШЕНИЯ
В.А. Дуреев, канд. техн. наук, ст. преподаватель УГЗУ
А.Н. Литвяк, канд. техн. наук, доцент, УГЗУ
Аннотация
Проведена оценка влияния пористости на прогрев ТЗП. Предложен способ выбора параметров пористости материала с учетом геометрического размера пор.
Постановка проблемы
Наряду с условиями теплового воздействия, прогрев теплозащитного покрытия (ТЗП) зависит от структуры материала. Выбор параметров пористости, при известной величине тепловых потоков (ТП), позволяет уменьшить негативный вклад передачи тепла излучением в порах или обеспечить приоритетный механизм разрушения ТЗП. Следовательно, разработка модели теплового разрушения связана с проблемой учета влияния пористости покрытия.
Анализ последних исследований и публикаций
В [1] представлена модель пористого тела, в которой плоские слои твердого и газообразного веществ чередуются между собой и расположены параллельно передаче ТП. Пористая ячейка имеет форму параллелепипеда высотой h. При высоких температурах, стенки пор воспринимают энергию излучения и одновременно испускают её, внося необходимость учета радиационной составляющей теплопроводности. Формула теплопроводности имеет вид:
, (1)
где: - эффективный коэффициент теплопроводности, Вт/мК; S - коэффициенты теплопроводности твердой фазы, Вт/мК; g - коэффициенты теплопроводности газообразной фазы, Вт/мК; П - пористость материала.
В [2] указывается, что при одинаковом П, лR зависит от размера и формы пор. При однократном отражении с поверхности пор, коэффициент радиационной теплопроводности имеет вид:
, (2)
где: - степень черноты; - постоянная Стефана-Больцмана, Вт/м2К4; Т - температура стенки поры, К; h - высота поры, м.
Постановка задачи и ее решение
Для снижения негативного вклада радиационной составляющей коэффициента теплопроводности, необходимо при известной величине тепловых потоков, характерных конкретному случаю теплового воздействия, выбрать показатель пористости и подобрать размеры пористых ячеек, что обеспечит снижение прогрева покрытия.
Используем модель [3] теплового разрушения композиционного ТЗП на стационарном участке разрушения и учтем влияние пор (1), (2). Уравнение сохранения энергии внутри ТЗП имеет вид:
пористость теплозащитный покрытие теплопроводность
, (3)
,
где: Т - текущая температура, К; ж - координата в подвижной системе координат, м; VS - линейная скорость уноса поверхности ТЗП, м/с; Gg - расход газообразных продуктов разрушения, кг/м2с; Q* - объемный сток тепла, обусловленный тепловым эффектом физико-химических превращений, Вт/м3; М - массовая пористость; (с)g - плотность кг/м3 и теплоемкость Дж/кгК газообразной фазы; (с)s - плотность кг/м3 и теплоемкость Дж/кгК твёрдой фазы; СМ - массовая доля смолы; hg - массовая доля газообразных продуктов реакции;
Граничные условия имеют вид:
(4)
где: А - поглощательная способность поверхности; І0 - плотность ТП, Вт/м2; кЭ - коэффициент поглощения ТП в парах; Г - параметр газификации; Н - скрытая теплота разрушения ТЗП, Дж/кг; qВД - тепловой эффект вдува образовавшихся газов, Вт/м2; Т0 - начальная температура ТЗП, К.
Отметим, что задача (3,) (4) записана для стационарного участка разрушения. Для нестационарного процесса такая формулировка теплового баланса будет приводить к занижению тепловых потоков, идущих вглубь покрытия.
На рис. 1 показано графическое решение задачи (3,) (4), при заданных значениях величины ТП и высоты пор. Материал ТЗП - рефразил [3], величина ТП: І0 = 108, Вт/м2 [1, 3]. Размеры пор: h1 = 210-4, м; h2 = 410-4, м; h3 = 610-4, м [2].
Размещено на http://www.allbest.ru/
74
Рисунок 1 Температурное поле в ТЗП: 1 - h1 = 6 10-4, м; 2 - h2 = 4 10-4, м; 3 - h1 = 2 10-4, м
Анализ температурных полей на рис.1 показывает, что при заданном значении ТП, изменение теплопроводности и как следствие увеличение прогрева, соответствует повышению пористости. Причиной этого есть увеличение доли тепла, перенесенного излучением. Стенки пор можно представить в виде экранов, воспринимающих энергию излучения и одновременно испускающих ее. Чем больше таких экранов, тем меньше вклад излучения в общий перенос тепла.
Выводы
Предложена модель теплового разрушения ТЗП с учетом параметров пористости. Проведена оценка влияния пористости на прогрев ТЗП, показан выбор геометрических размеров пор для снижения прогрева ТЗП при заданных величинах тепловых потоков.
Литература
1. Полежаев Ю. В., Юревич Ф. Б. Тепловая защита/ Под ред. А. В. Лыкова. М.: Энергия. 1976. 392 с.
2. Алифанов О. М., Тренин А. П. Определение коэффициента внутреннего теплообмена и эффективной теплопроводности пористого тела по данным нестационарного эксперимента// Инженерно-физический журнал. 1985. Т. 48. № 3. С. 472 - 483.
3. Дуреев В.А., Литвяк А.Н. Оценка скорости уноса и прогрева теплозащитного покрытия с учетом принятой модели теплового разрушения // Проблеми пожежної безеки. Зб. наук пр. УЦЗ України Вип. 23. Харків: УЦЗУ. 2008. С. 69-73.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика используемых компонентов (бумаги-основания, мелованной суспензии, покрытия) при получении целлюлозно-композиционного материала. Показатели качества основы для нанесения холодносвариваемых покрытий. Составление композиции бумаги-основы.
курсовая работа [516,4 K], добавлен 11.12.2014Основные трудности сварки титановых сплавов. Выбор и обоснование разделки кромок. Специальные технические мероприятия для удаления горячих трещин и пористости в швах. Сущность электронно-лучевой сварки. Особенности автоматической сварки в защитных газах.
курсовая работа [717,1 K], добавлен 02.12.2013Плиты дорожного покрытия: конструкция и технические требования. Порядок приготовления и транспортировки бетонной смеси. Обоснование и технологический расчет агрегатно-поточного способа производства плит. Проектирование складов готовой продукции.
дипломная работа [464,0 K], добавлен 13.11.2013Грузовые крюки и петли универсальные грузозахватные приспособления, груз к которым прикрепляют с помощью канатных или цепных строп. Выбор крюковой подвески с учетом грузоподъемности крана и учетом коэффициента запаса прочности. Расчет и выбор барабана.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 10.01.2009Обоснование вида покрытия и его толщины. Выбор электролита, механизм процесса покрытия. Основные неполадки при работе, причины и их устранение. Расчет поверхности загрузки и тока для электрохимических процессов. Планировка гальванического участка.
курсовая работа [123,5 K], добавлен 24.02.2011Требования, предъявляемые к защитным диэлектрическим пленкам. Кинетика термического окисления кремния: в сухом и влажном кислороде, в парах воды. Особенности методов осаждения оксидных пленок кремния. Оценка толщины и пористости осаждаемых пленок.
реферат [1,2 M], добавлен 24.09.2009История возникновения легких бетонов. Их классификация в зависимости от структуры, вида вяжущего и пористости заполнителей и области применения. Сырьевые материалы для изготовления легкого бетона. Основные технологические процессы и оборудование.
реферат [725,3 K], добавлен 13.04.2009Создание современной, огнеупорной промышленности в России. Определение огнеупорности с помощью пироскопов, классификация по химико-минеральному составу, по пористости, по способу формования. Описание транспортировки и хранения огнеупорных изделий.
реферат [63,9 K], добавлен 10.04.2019Разработка метода нанесения покрытия на стеклянную, керамическую и металлическую подложку. Ознакомление с процессом выбора составов для адгезионного покрытия без токсического действия. Определение и анализ электропроводящих свойств у данных покрытий.
курсовая работа [458,0 K], добавлен 02.06.2017Краткое описание существующих способов бурения, критерии их выбора и расчет производительности. Расчет параметров БВР. Обоснование выбора промышленного ВВ, правила безопасности при обращении с ними. Выбор способа взрывания и средств инициирования.
курсовая работа [291,7 K], добавлен 14.12.2010Расчет установки для сушки известняка. Обоснование целесообразности выбора конструкции аппарата с учетом современного уровня развития технологии, экономической эффективности и качества продукции. Выбор технологической схемы, параметров процесса.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.05.2015Краткое техническое описание изделия с указанием материала отделываемых поверхностей и вида защитно-декоративных покрытий. Характеристика применяемых лаков, грунтовок и расчет их норм. Разработка карт технологического процесса для каждого вида покрытия.
курсовая работа [722,7 K], добавлен 11.05.2015Анализ влияния микроструктуры графита на свойства чугунов. Графит и механические свойства отливок. Расчет зависимости параметра формы от минимального размера учитываемых включений. Гистограмма распределения параметра формы по количеству включений.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 08.02.2013Методика изготовления диафрагменной лопатки, выбор и обоснование материала, условия работы изделия и требования к нему. Оценка свариваемости стали 12Х13. Выбор способа сварки и его основные параметры, влияние на форму шва и качество сварного соединения.
курсовая работа [88,6 K], добавлен 08.03.2010Методика формирования тонкослойного оксидного покрытия на пластинчатых носителях. Реологические свойства алюмоциркониевой суспензии. Синтез и исследование образцов катализатора, оценка их структурно-прочностных свойств и их активности в реакции окисления.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 02.10.2013Описание и назначение конструкции "корпус питателя". Выбор материала для сварной конструкции, оборудования и инструментов. Обоснованный выбор способа сварки с учетом современных технологий. Технология изготовления и контроль качества сварной конструкции.
курсовая работа [460,8 K], добавлен 29.05.2013Разработка композиционного материала для изготовления труб с матрицей из фторопласта и хаотично ориентированными керамическими волокнами. Выбор метода формообразования и тепловой обработки изделия. Расчет параметры технологического процесса оснастки.
курсовая работа [954,0 K], добавлен 01.05.2015Определение параметров характерных точек термодинамического цикла теплового двигателя. Анализ взаимного влияния параметров. Расчет коэффициента полезного действия, удельной работы и среднего теоретического давления цикла. Построение графиков зависимостей.
контрольная работа [353,3 K], добавлен 14.03.2016Обоснование выбора модели блузки из сорочечного материала. Технический рисунок основной модели, описание ее внешнего вида. Спецификация материалов, деталей кроя. Технологическая последовательность обработки модели. Экономическое обоснование производства.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 11.05.2022Конструирование клеефанерных панелей покрытия, определение и оценка целесообразности их практического применения на современном этапе. Материал конструкций панели: древесина, фанера, клей. Расчет 3-хслойной клеефанерной панели, двойного дощатого настила.
курсовая работа [89,9 K], добавлен 12.03.2012
