Глава 1. Основы теплообмена

В ракетно-космической технике накоплен большой опыт в соз­дании теплозащитных материалов. Верхним пределом применяемо­сти самых жаропрочных материалов без тепловой защиты можно считать тепловые потоки ~ 2,5-10⁵ Вт/м², которые приводят к равно­весным температурам поверхности, превышающим 1 500 К.

При движении какого-либо тела со скоростью, в 6 раз превы­шающей скорость звука, в самом газовом потоке и на поверхности тела происходит ряд физико-химических превращений. В тонком пристеночном слое выделяется энергия трения и происходит кон­вективный перенос тепла от газа к телу. Взаимодействие нагретого газа с теплозащитным покрытием обусловлено протеканием много­численных и взаимосвязанных процессов.

Известно шесть процессов, используемых для отвода или погло­щения тепла: теплопроводность, конвекция, массобмен, излучение, электромагнитные поля и физико-химические превращения. На прак­тике обычно применяется их комбинация.

НАКОПЛЕНИЕ ТЕПЛА. Системы с накоплением тепла являют­ся низкотемпературными и используются (работают) при темпера­турах ниже точки плавления поглощающего материала.

Здесь действует закон Фурье:

где λ – коэффициент теплопроводности; Т – температура; z – нормаль к изотерме (расстояние от рабочей поверхности).

Максимальное количество тепла, которое может поглотить сис­тема:

где с – удельная теплоемкость материала; m – масса вещества; Т_пл – температура плавления; Т₀ – начальная температура.

При охлаждении поверхности

где S – площадь теплоотдающей поверхности; m – масса расходуемого охладителя; T_w – температура поверхности.

Таблица 1

Дата добавления: 2015-07-16