Физическая энциклопедия

ТЕПЛОЗАЩИТА

- средство для обеспечения нормального температурного режима в установках и аппаратах, работающих в условиях подвода к поверхности значит. тепловых потоков (q>>Вт/см2), когда применение простой теплоизоляции становится невозможным.

М е т о д ы Т. l. Конвективное охлаждение - подходящие к тонкой металлам, обшивке тепловые потоки отводятся в охлаждающую жидкость или газ, к-рые протекают с другой стороны обшивки.

2. Заградит. охлаждение - через отверстие или щель вблизи охлаждаемой поверхности в направлении потока подаётся струя холодного газа. Заградит. эффект струи уменьшается по мере её перемешивания с горячим газом.

3. Плёночное охлаждение - аналогично заградительному, с той разницей, что через щель или отверстие подаётся жидкий охладитель, образующий на охлаждаемой поверхности защитную плёнку. Защитный эффект уменьшается по мере испарения плёнки и ее разбрызгивания.

4. Пористое охлаждение - жидкий или газообразный охладитель подаётся через пористую или перфорированную поверхность аппарата. При охлаждении жидкостью расход её подбирается т. о., чтобы жидкость испарялась внутри пор.

5. Т. с помощью теплопоглощающей оболочки - подходящее к поверхности тепло поглощается за счёт теплоёмкости достаточно толстой оболочки при повышении темп-ры последней. Большой эффект достигается при дополнит. использовании теплоты плавления и нагревания жидкой фазы материала, а также теплоты хим.разложения. Однако в этих случаях необходимо заключать тепло-поглотитель в жёсткую металлич. оболочку.

6. Отвод тепла радиацией - проблема Т. решается посредством создания материала, выдерживающего высокую темп-ру, при к-рой всё подводимое тепло может излучаться в пространство; при этом, согласноСтефана -Больц-мана закону излучения,излучаемый поверхностью тепловой поток гдеe- суммарная испускат. способность внеш. покрытия, s0- постоянная Стефана, aTw-абс. темп-pa поверхности. Сложность практич. применения данного метода Т. связана с тем, что при высокой темп-ре металлы, из к-рых изготовляется излучающая оболочка, окисляются кислородом воздуха. Для борьбы с окислением внеш. поверхность2(рис. 1) покрывается тонким слоем покрытия1, устойчивого к окислению. Между излучающей поверхностью и частями конструкции4помещается лёгкая изоляция3.Этот способ может применяться лишь для Т. внеш. поверхностей аппаратов.

7. Т. с помощью разрушающихся (уносимых) покрытий осуществляется за счёт поглощения большого кол-ва тепла в процессе уноса массы этих покрытий. Поглощаемое тепло идёт на нагрев материала, а также на разл. фазовые и хим. превращения. При применении методов 4 и 7, а также частично методов 2 и 3 возникает дополнит. заградит. эффект в результате вдува газообразного охладителя в пограничный слой, что приводит к снижению подходящего к поверхности теплового потока. При не слишком больших расходах газообразного охладителяGuснижение теплового потокаq=q0-b(I00-Iw)Gu.гдеq0- тепловой поток к непроницаемой поверхности,I00- энтальпия торможения, aIw- энтальпия внеш. газа при темп-ре стенки. Коэф. вдува b= a(Me/Mu)b,гдеМеиMu-молекулярные веса внеш. и вдуваемого газов, причём коэф.аиbзависят от геометрии тела и режима течения в пограничном слое (л а м и н а р н ы й или т у p б у л е н т н ы й).

Метод Т. с помощью разрушающихся покрытий - пассивный и поэтому обладает повыш. надёжностью по сравнению с активными методами Т., для к-рых требуются спец. системы подачи охладителя по заданной программе. Эффективность разрушающихся теплозащитных покрытий измеряется т. н. эфф. энтальпиейIэф= q0/G(гдеG -масса, уносимая с единицы поверхности в единицу времени), характеризующей кол-во тепла, необходимое для уноса единицы массы материала.

Разрушающиеся теплозащитные покрытия подразделяются на классы в соответствии с механизмом разрушения. а) П л а в я щ и е с я п о к р ы т и я - разрушаются в результате перехода материала из твёрдого состояния в жидкое. Образующаяся на поверхности материала плёнка расплава может частично или полностью переходить в газообразное состояние. Кристаллич. материалы (напр., металлы) характеризуются наличием фиксированной темп-ры плавления и сравнительно малой вязкостью расплава. Жидкая плёнка на поверхности этих материалов имеет незначит. толщину и почти не перегревается, из-за чего расплав практически не испаряется. Аморфные (стеклообразные) материалы при нагревании постепенно переходят из твёрдого состояния в жидкое в связи с тем, что их вязкость представляет собой экспоненциальную ф-цию темп-ры гдеС1иС2-постоянные. Жидкая плёнка на их поверхности обладает большой вязкостью, благодаря чему доля испарения y в нек-рых случаях -может приближаться к единице.Iэфплавящихся покрытий равна: гдес -уд. теплоёмкость материала,rиl-соответственно скрытые теплоты плавления и испарения (для аморфных материаловr= 0),Т0- темп-pa непрогретого материала, б) С у б л и м и р ую щ и е п о к р ы т и я - разрушаются в результате фазового перехода из твёрдого состояния непосредственно в газообразное- сублимации.Iэфтаких покрытий равна:Iэф=с(Tw-Т0) +l+ b (Iоо-Iw). Темп-pa поверхностиTwзаранее не известна и определяется из совместного решения ур-ния баланса энергии на поверхности и ур-ния Кнудсена - Ленгмюра для скорости сублимации, в) Р а зл а г а ю щ и е с я п о к р ы т и я-разрушаются в результате хим. реакции термич. разложения. Для нихIЭфрассчитывается по той же ф-ле, что и для сублимирующих покрытий, с заменой скрытой теплоты испарения на тепловой эффект реакции разложения. Для определения темп-ры поверхности совместно рассматриваются ур-ние баланса энергии и кинетич. ур-ние реакции термич. разложения. Пример разлагающихся покрытий - термопласты: фторопласт, полиметилметакрилат, полиэтилен и др. г) Т е п л о з а-щ и т н ы е п о к р ы т и я, разрушающиеся в результате хим. взаимодействия с внеш. потоком. Унос массы этих покрытий происходит гл. обр. за счёт гетерогенных хим. реакций между материалом покрытия и набегающим потоком газа, в результате к-рых образуются газообразные соединения. Для расчёта скорости разрушения покрытий данного класса обычно пользуются т. н. безразмерной скоростью уноса массы , к-рая определяется протекающими хим. реакциями и слабо изменяется в широком диапазоне внешних условий.

Большинство применяемых на практике теплозащитных покрытий - довольно сложные композиции, В процессе уноса массы таких покрытий протекают разл. физ.-хим. превращения как внутри материала, так и на его поверхности и в газообразном пограничном слое. Однако, как правило, к.-л. процесс - определяющий. Напр., в случае покрытия из стеклопластика, состоящего из стеклянных волокон и органич. связки (рис. 2), по мере прогрева глубинных слоев материалаlпри нек-рой темп-ре начинается тер-мич. разложение органич. связки (коксование). Коксование протекает в области 2 и полностью заканчивается до начала плавления стекловолокна. Образующиеся при коксовании газы вырываются наружу, а твёрдый остаток - кокс - вместе со стекловолокном располагается непосредственно под поверхностью в слое3.На поверхности покрытия стекловолокно плавится и образует жидкую плёнку4,в к-рой содержатся твёрдые частицы кокса. Пары стекла вместе с газообразными продуктами разложения органич. связки и продуктами окисления частичек кокса поступают в газообразный пограничный слой5. Для стеклопластика определяющим является процесс плавления и испарения наполнителя из стекла, поэтому данный материал может быть отнесён к классу плавящихся покрытий.

Выбор конкретного способа Т. производится с учётом особенностей работы установки или аппарата. В качестве примера на рис. 3 приведена сравнит. весовая характеристика разл. методов Т. искусств. спутника Земли, входящего в атмосферу по баллистич. траектории. По оси ординат отложен полный вес Т.Р, апо оси абсцисс - баллистич. коэф. s= m/CDS,гдеm- масса спутника,CD-его коэф. сопротивления, aS-площадь поперечного сечения. Кривая1характеризует пористое охлаждение, кривая2- Т. с помощью плавящегося покрытия, для к-рого y = 0,25, а кривая3-Т. с помощью сублимирующего покрытия.Н. А. Анфимое.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


Синонимы:
защита


  1. теплозащита—средство обеспечения нормального температурного режима в установках и аппаратах работающих в условиях подвода к поверхности значит. тепловых потоков. Т. широко распростра...Большая Советская энциклопедия II
  2. теплозащита—сущ. жен. рода только ед. ч. техн.то же чтоem теплоизоляциятеплозахист уem мен. чол. роду тльки одн....Большой русско-украинский словарь
  3. теплозащита—ы ж.em То же что теплоизоляция.Теплозащита зданий. защита...Малый академический словарь
  4. теплозащита—корень ТЕПЛ соединительная гласная О корень ЗАЩИТ окончание А Основа слова ТЕПЛОЗАЩИТВычисленный способ образования слова Сложение основ ТЕПЛ соединительная гласная ...Морфемный разбор слова по составу
  5. теплозащита—Начальная форма Теплозащита единственное число женский род именительный падеж неодушевленное...Морфологический разбор существительных
  6. теплозащита—жылулы орау...Мұнай-газ терминдерінің орысша-қазақша сөздігі
  7. теплозащита—теплозащита ж. То же что теплоизоляция....Новый толково-словообразовательный словарь русского языка
  8. теплозащита—теплозащита теплозащита ы...Орфографический словарь
  9. теплозащита—u ж защита...Орфографический словарь русского языка
  10. теплозащита—теплозащита теплозащиты теплозащиты теплозащит теплозащите теплозащитам теплозащиту теплозащиты теплозащитой теплозащитою теплозащитами теплозащите теплозащитах...Полная акцентуированная парадигма по Зализняку
  11. теплозащита—Орфографическая запись слова теплозащита Ударение в слове теплозащита Деление слова на слоги перенос слова теплозащита Фонетическая транскрипция слова теплозащита [тибла...Полный фонетический разбор слов
  12. теплозащита—теплозащита ыСинонимы защита...Русский орфографический словарь
  13. теплозащита—Bax теплоизоляция....Русско-азербайджанский словарь
  14. теплозащита—heatshielding...Русско-английский аэрокосмический словарь
  15. теплозащита—теплозащита ж.uheat shieldСинонимы защита...Русско-английский политехнический словарь
  16. теплозащита—heat protection...Русско-английский словарь по авиации
  17. теплозащита—thermal overload protection thermal protection Синонимы защита...Русско-английский словарь по машиностроению
  18. теплозащита—thermal protection...Русско-английский словарь по нефти и газу
  19. теплозащита—ж.heat shield...Русско-английский словарь по физике
  20. теплозащита—ampLTcosm.ampGT heat shielding heatreflectionСинонимы защита...Русско-английский технический словарь
  21. теплозащита—thermal protection...Русско-английский химический словарь
  22. теплозащита—Цеплаахова...Русско-белорусский словарь
  23. теплозащита—тех.i цеплаахова жен.i...Русско-белорусский словарь II
  24. теплозащита—ж. protezione f antitermica...Русско-итальянский политехнический словарь
  25. теплозащита—см. теплоизоляция...Русско-казахский словарь
  26. теплозащита—жылудан орау...Русско-казахский терминологический словарь «Пищевая промышленность и бытовое обслуживание»
  27. теплозащита—. здания . Синонимы защита...Русско-китайский словарь
  28. теплозащита—ж.Wrmeschutz m защита...Русско-немецкий автомобильный словарь
  29. теплозащита—termoizolacja izolacja cieplna...Русско-польский словарь
  30. теплозащита—техн. теплозахист ту Синонимы защита...Русско-украинский политехнический словарь
  31. теплозащита—ochrana proti teplu tepeln ochrana...Русско-чешский словарь
  32. теплозащита—теплозащита защита...Слитно или раздельно? Орфографический словарь-справочник
  33. теплозащита—теплозащита ы Синонимы защита...Слитно. Раздельно. Через дефис. Словарь-справочник
  34. теплозащита—теплозащита сущ. колво синонимов защита Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин. . Синонимы защита...Словарь синонимов II
  35. теплозащита—ТЕПЛОЗАЩИТА ж. То же что теплоизоляция....Толковый словарь русского языка
  36. теплозащита—Ударение в слове теплозащитаУдарение падает на букву иБезударные гласные в слове теплозащита...Ударение и правописание
  37. теплозащита—теплозащита теплозащиты теплозащиты теплозащит теплозащите теплозащитам теплозащиту теплозащиты теплозащитой теплозащитою теплозащитами теплозащите теплозащитах Источник ...Формы слова
  38. теплозащита—Тип Тиазол Теща Тета Теплота Теплозащита Тепло Тепа Тело Теза Тата Тапа Тазеп Таз Птоз Поти Пот Полит Полиз Ползти Полетта Полет Полати Пол Поза Плот Плита Плие Плащ Плат...Электронный словарь анаграмм русского языка
  39. теплозащита—Смотри Теплозащита тепловая защита....Энциклопедический словарь по металлургии