Способы тепловой защиты

Вдув газа в пограничный слой получил широкое распространение как способ тепловой защиты, особенно в тех случаях, когда требуется сохранить внешние формы конструкции неизменными (передние кромки гиперзвуковых летательных аппаратов, их головные части и т. п.). В качестве вдуваемой охлаждающей среды используются специальные жидкости, пасты или порошки. При движении сквозь пористую стенку они превращаются в газ, который проникает в пограничный слой, изменяя характер течения. [c.466]

Учитывая, что в последнее время наблюдается сближение требований к тепловой защите в энергетических установках и аппаратах космической техники, представляет интерес ознакомить инженеров-теплотехников и конструкторов станционной и промышленной энергетики с новейшими способами тепловой защиты, с основными закономерностями тепло- и массопереноса в материалах тепловой защиты, а также с методами исследования теплозащитных свойств материалов. [c.3]

По расходу охладителя на единицу защищаемой поверхности пористое охлаждение более эффективно, чем рассмотренные ранее способы тепловой защиты. Но использование пористого охлаждения требует изготовления пористых стенок по довольно сложной технологии. Кроме того, при эксплуатации такой системы необходимо принимать меры для очистки охладителя, чтобы избежать засорения пор. В настоящее время пористое охлаждение применяется в ракетных двигателях на водородном топливе, авиационных двигателях, электродуговых подогревателях газа, МГД-установках, теплообменных аппаратах и т. д. [c.18]

Снижение конвективного теплового потока при вдуве газообразных продуктов с разрушающейся поверхности является важнейшей принципиальной особенностью данного способа тепловой защиты, определяющей ее преимущества перед другими методами. Как было установлено в гл. 4, разность между тепловыми потоками к непроницаемой поверхности и к поверхности с расходом массы через нее [уравнение (4-12)] в первом приближении равна [c.120]

До сих пор мы не касались вопроса о спектральном распределении радиационного теплового потока. Однако этот вопрос играет большое значение при выборе способа тепловой защиты. К тому же исследования спектров натолкнули на проблему излучения в атомных линиях, которая оказалась важной для суммарного теплового потока. При численных расчетах обычно учитывается непрерывное излучение п излучение в молекулярных полосах высокотемпературного воздуха. Основными механизмами, определяющими сплошное излучение, являются рекомбинация ионов атомарного азота и кислорода (свободно-связанные переходы) и ускорение свободных электронов вблизи ионов и нейтральных атомов (свободно-свободные переходы). [c.292]

Способы тепловой защиты при совместном действии радиационного и конвективного тепловых потоков [c.294]

Способы тепловой защиты [c.295]

Все эти проблемы ограничивают область применимости данного способа тепловой защиты при интенсивном радиационном тепловом воздействии в сжатом слое воздуха. [c.300]

Рис. 10-13. Способы тепловой защиты от совместного конвективно-радиационного теплового потока.

Формулы (4-4), (4-7) и (4-11) далеки от окончательных рабочих формул метода, так как в них не отражены особенности температурных измерений в образце и тепломере, не конкретизированы способы тепловой защиты стержня, не учтены особенности конструктивного оформления и калибровки тепломера. От их оптимального решения зависят многие технические показатели метода. [c.97]

Способы тепловой защиты. Возможны различные способы защиты открытых участков поверхности стержня, образца и тепломера от тепловых потерь в окружающую среду. Наибольший интерес представляют два способа, обеспечивающие наиболее простую структуру поправки Аа . [c.97]

Помимо двух рассмотренных способов тепловой защиты возможны и другие. В частности, в воздушную прослойку первой схемы (рис. 4-3). можно ввести промежуточный металлический колпак. Если подобрать оптимальные значения теплоемкости колпака и его тепловой связи с ядром, то можно, сохраняя примерно прежнее значение коэффициента А (t), существенно снизить перепад температуры 0 . между колпаком и стержнем. Поправку Аа , при этом следует вычислять при помощи соотношений [c.99]

СПОСОБЫ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ [c.427]

Рассмотрим основные способы тепловой защиты поверхности и методы их расчета. [c.427]

Наиболее простым способом тепловой защиты теплонапряженных конструкций летательных аппаратов и энергоустановок является использование теплоемкости материала, т. е, способности материалов поглощать тепло. Такой способ тепловой защиты используется при кратковременных тепловых нагрузках, например в неохлаждаемых ракетных двигателях на твердом топливе. [c.427]

Наиболее распространенным способом тепловой защиты является конвективное охлаждение теплонапряженной поверхности. В этом случае поверхность омывается с одной стороны высокотемпературным потоком газа и охлаждается жидкостью или газом с другой стороны (рис. 18.1). Конвективное охлаждение широко используется для тепловой защиты камер сгорания и сопел жидкостных ракетных двигателей, лопаток и дисков турбин газотурбинных реактивных двигателей, оптических систем лазерных установок. [c.428]

Однако конвективное охлаждение теплонапряженных поверхностей при высоких температурах и больших тепловых потоках является неэффективным способом тепловой защиты. В самом деле согласно соотношению (18.1) даже при достаточно высоких значениях коэффициентов теплоотдачи охладителя 2 —> оо при больших тепловых нагрузках температура наружной поверхности может существенно превышать допустимое значение Тал Т 1 . В этих случаях необходимо вблизи поверхности понизить температуру горячего потока газа и уменьшить тепловые потоки. Для этой цели используют заградительное и пористое охлаждения. [c.430]

В настоящее время известно шесть основных способов отвода (поглощения) тепла теплопроводностью с использованием теплоемкости конденсированных веществ, конвекцией, массообменом, излучением, с помощью электромагнитных полей и, наконец, за счет физико-химических превращений. На практике часто встречается комбинация двух или более указанных выше способов. Каждый из этих способов или их сочетание могут быть реализованы в виде различных методов тепловой защиты в зависимости от конкретного конструктивного оформления. [c.11]

Строго говоря, разрушающиеся теплозащитные системы являются комбинированными, поскольку они поглощают тепло и одновременно с этим блокируют падающий тепловой поток за счет вдува газа в пограничный слой (как это имеет место в массообменных способах охлаждения) кроме того, они излучают тепло с нагретой поверхности, как и в радиационном охлаждении. Важно только подчеркнуть, что сам принцип разрушающейся тепловой защиты немыслим без фазового или, в общем случае, физико-химического превращения, приводящего к переходу части материала в газообразное состояние. [c.24]

В гл. 1 дана оценка эффективности различных схем тепловой защиты в зависимости от интенсивности нагрева. По способу рассеяния или поглощения тепла их целесообразно разбить на следующие четыре группы [c.120]

Каждый из этих способов имеет очевидные преимущества перед другими, но у каждого есть и свои технические трудности реализации. Вероятно, поэтому наиболее оптимальной окажется некоторая комбинация двух или трех способов отражения радиационного теплового потока в одной системе тепловой защиты. [c.295]

Тепловая защита — это определенный способ блокирования [c.373]

Второй способ защиты от бокового теплообмена (рис. 4-4) является активным и обеспечивает полную ликвидацию поправки Ао . Для тепловой защиты здесь используется адиабатная оболочка К- Автоматический позиционный регулятор (на рисунке не показан) при помощи нагревателя Н поддерживает нулевой перепад температуры [c.98]

Известно большое число различных вариантов методов квазистационарного режима, отличающихся формой образцов, а также способом нагрева, тепловых и температурных измерений, тепловой защиты образцов [79, 81, 94, 103]. [c.312]

Предлагаемые четыре задания содержат различные комбинации объектов тепловой защиты и способов отвода теплоты. Так как поставленные в них задачи однотипны, то для этих заданий можно дать одну общую формулировку. [c.272]

Для поддержания постоянной температуры t в отсеке предусмотрена система тепловой защиты с заданным способом отвода теплоты. Необходимо рассчитать расход заданной испаряющейся жидкости на единицу площади защищаемой поверхности в кг1 м сек). [c.272]

Мало чем уступает по эффективности тепловой защиты указанному выше способу введение в контактную зону порошкообразных окислов металлов. На графике (рис. 6-14) представлена кривая 5 в виде зависимости кк=Цр) для пары с поверхностями с чистотой обработки 7а класса, между которыми помещена в виде порошка окись магния с размерами зерен 80—100 мкм. Порошок равномерно распределен по толщине слоя в одно зерно в виде четырех кругов диаметром D=6 мм. [c.182]

Конструктивное исполнение ряда узлов, позволяет применить для тепловой защиты объекта составную систему из металлических пластин. Такой способ повышения термического сопротивления контакта основан на принципе увеличения количества контактных зон на пути теплового потока. [c.182]

Многие проблемы, возникающие при создании летательных ап-ларатов и их силовых установок, решаются на основе теории теплообмена. При этом теоретические и экспериментальные исследования теплообмена в условиях работы летательных аппаратов и их двигателей, исследования новых способов тепловой защиты и интенсификации теплообмена обогащают теорию теплообмена, совершенствуют ее расчетный аппарат, приводят к созданию новых методов расчета и исследования. [c.244]

В ряде научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений (МАИ, МВТУ, МИФИ, МИХМ, МЭИ) продолжаются интенсивные исследования процессов тепло- и массообмена изучаются физические основы процессов, разрабатываются новые и совершенствуются старые методы расчета. В настоящее время во всем мире актуальны процессы теплообмена летательных аппаратов и в том числе космических многоразового действия в активных зонах реакторов в магнитогидродинамических генераторах (установках для прямого преобразования теплоты в электрическую энергию) в газотурбинных установках. Разрабатываются способы тепловой защиты высокоскоростных летательных аппаратов. [c.4]

Практическое развитие идеи повышения высотности силовых установок самолетов позволило достигнуть больших скоростей полета на возрастающих высотах при неизменном максимальном скоростном напоре. Но возникающий при этом интенсивный нагрев передних кромок крыла и воздухозаборных устройств от трения пограничного слоя, окутывающего обтекаемую воздухом поверхность самолета, а также нагрев элементов конструкции от горячих частей турбореактивного двигателя (особенно — от форсажной камеры) заставили искать способы тепловой защиты летчика и специального оборудования и вести поисковые разработки теплостойких конструкций планеров самолетов, двигателей и бортовых систем. Уже на самолете МиГ-19 были применены высокопроизводительные турбохододиль-ные агрегаты для кондиционирования воздуха в кабине летчика. В дальнейшем мощные турбохолоди.льные агрегаты стали использоваться для охлаждения нетеплостойкого оборудования в приборных отсеках. Кроме того,, при изготовлении конструкций планера начали применяться специальные высокопрочные и жаропрочные сплавы вместо традиционных дюралевых сплавов. [c.386]

Эффективным способом тепловой защиты является пористое охлаждение. Одним из его преимуществ является равномерная подача охладителя через поверхность. В ряде случаев, представляющих интерес для практики, приходится иметь дело с весьма большими интенсивностями вдува. Последние бывают необходимы в случае химически агрессивных набегающих потоков, при создании защитной лучепоглощающей завесы и т. д. Здесь мы рассмотрим только физические основы пористого охлаждения, так как ему посвящена полностью одна из следующих глав. [c.17]

Использование разрушающихся теплозащитных систем имеет существенные преимущества перед другими способами тепловой защиты. Главное из них заключается в саморегулировании процесса, т. е. в изменении массового расхода материала покрытия при изменении тепловой нагрузки. Процессы разрушения сопровождаются фазовыми и химическими превращениями, а также вдувом в набегающий поток продуктов разрушения. Благодаря этим факторам указанный тип покрытий существенно превосходит по эффективности системы, работающие на принципе поглощения тепла. Как подчер- ц [c.117]

Третий способ тепловой защиты требует разработки специальных покрытий, обладающих высоким коэффициентом отражения по отношению к падающему извне радиационному потоку и сохраняющих этот коэффициент. Основное внимание, по-видимому, следует обратить на разрушающиеся теплозащитные покрытия, поскольку сохранность материала, учитывая уровень радиационных и конвективных тепловых потоков, приводившийся в 10-1, даже при наличии высокого коэффициента отражения представляется проблематичной. В связи с этим необходимо вкратце рассмотреть o HOBHfjie особенности механизма разрушения при сов-300 местном тепловом воздействии. [c.300]

Достоинством рассмотренного способа тепловой защиты является то, что методика эксперимента при нем остается простейшей, а для расчета поправки Ао не требуется никаких дополнительных измерений. Практика, однако, показывает, что при исследовании теплоизоля-торов величина поправки Л0 в таком способе защиты может достигать значений от — 0,1 до — 0,2. [c.98]

Особенности коррозии металлических газоходов и металлических стволов дымовых труб в условиях близких значений температур газов и стенки использованы А. К. Внуковым, О. В. Жидовичем и В. Н. Альшевским для разработки способа тепловой защиты от коррозии. [c.216]

При работе современных машин и аппаратов или их узлов и деталей часто возникает необходимость создания для них надежной тепловой защиты. Широко известны способы тепловой защиты объектов путем нанесения слоев из теплоизоляционных материалов. Вместе с тем конструктивное исполнение компактных, но энергоемких машин и аппаратов выдвигает требования по внедрению в производство более совершенных методов тепловой защиты. В качестве одного из таких методов можно рекомендовать серию способов по искусственному увеличению термического сопротивления контакта в местах соединения деталей или узлов. Указанный способ тепловой защиты имеет большое преимущество по сравнению со способом ианесения тепловой изоляции, так как он не ведет к увеличению веса и габаритов объекта, а также не вносит изменений в конструктивное исполнение деталей или узлов. [c.179]

Практический интерес представляют соединения с поверхностями, имеющими сферическую выпуклость с минимально допустимым с точки зрения жесткости количеством контурных областей касания. В соединениях такого рода даже при достаточно высокой чистоте обработки поверхностей могут быть достигнуты большие значения TepiMH4e Koro сопротивления контакта. Применение данного способа тепловой защиты имеет свои границы, когда толщина эквивалентного воздушного зазора достигает предельного значения, за которым форсируют тепловые конвективные токи в зазоре. При конструировании таких соединений этот фактор следует учитывать в первую очередь. [c.181]

Следовательно, эффективность данного способа тепловой защиты (отвода тепла) тем выше, чем больше теплоемкость материала с и темпе-Тал- Из теории теплопроводности следует, что чем меньше значение критерия Био В = аб/А, , тем более равномерная температура по сечению стенки и тепло без существенного запаздывания распространяется по ее сечению. Следовательно, при малых значениях критерия В максимально допустимого значения температуры (например температуры плавления) достигает одновременно как наружная, так и внутренняя поверхности стенки. По этой причине для да1шого способа тепловой защиты целесообразно использовать материалы с высоким значением коэффициента теплопроводности, что обеспечивает поглощение ими тепла равномерно по всей массе материала. Недостатком этого способа тепловой защиты является ограничение по времени воздействия тепловой нагрузки, которое с увеличением температуры газового потока и интенсивности теплообмена уменьшается. [c.428]

Назовите основные способы тепловой защиты теплонапряжеииых поверхностей. [c.477]

Способ транспирационного охлаждения конструкций, на которые воздействуют внешние тепловые конвективные или лучистые потоки высокой плотности (см. рис. 1.1), обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с другими видами тепловой защиты а - высокой эффективностью использования охладителя б - контролируемым уменьшением внешнего конвективного теплового потока, достигающего поверхности за счет регулируемого вдува охладителя в - снижением внешнего лучистого теплового потока при подаче газовзвеси с твердыми частицами, а также лучепоглощающего газа или паров г - отсутствием ограничений по величине внешнего теплового потока при сохранении неизменности формы и целостности охлаждаемой поверхности. В ряде случаев при чрезвычайно высоких тепловых потоках, сложной конструкции или малой доступности поверхности пористое охлаждение -единственно возможный метод тепловой защиты. [c.7]

Транспирационное охлаждение конструкций, на которые воздействуют внешние тепловые конвективные или лучистые потоки, является одним из эффективных методов тепловой защиты. Основная идея этого способа состоит в том, что продавливаемый сквозь пористую стенку охладитель за счет интенсивного внутрипорового теплообмена поглощает теплоту, передаваемую теплопроводностью по каркасу от внешней нагреваемой поверхности (рис. 3.1). Широкое распространение получили также охлаждаемые таким образом проницаемые элементы с объемным тепловьщелением, которое может иметь различную физическую природу (см. рис. 1.2). Температурное состояние указанных систем исследовано в значительном количестве работ. Однако полученные результаты трудно сопоставимы вследствие значительного их произвола при выборе Лу, а [c.47]

Обширная и крайне актуальная сфера применения капиллярно-пористых материалов открывается в связи с решением вопросов, возникающих при освоении космического пространства. При этом наибЬлее существенными являются проблемы, связанные с поддержанием оптимальных температурных условий функционирования различных устройств и элементов космического корабля. По существу, решение этих вопросов заключается в разработке способов отвода тепловой энергии, генерируемой внутри корабля, и сброса ее в окружающее пространство. Если в обычных земных условиях способы охлаждения путем вдува газов и испарения жидкости в известной мере равноценны, то в специфических условиях космоса (гл бокий вакуум, состояние невесомости, жесткие требования к системам терморегулирования) испарительное охлаждение оказывается не только единст- венным, но и оптимальным вариантом. При космических условиях наиболее полно раскрываются достоинства испарительного охлаждения высокая эффективность охлаждения, связанная с интенсивным испарением в вакууме высокая экономичность благодаря сильному эндотермическому эффекту фазового перехода нетребовательность к предварительной температурной подготовке охладителя отсутствие необходимости в специальных системах подачи охладителя, так как в условиях невесомости капиллярный потенциал подвода жидкого охладителя к охлаждаемой поверхности теоретически неограничен. Следует отметить универсальность испарительного охлаждения оно применимо как для внешней тепловой защиты и для сброса внутренней тепловой энергии в отдельности, так и для комплексного охлаждения. Кроме того, испарительное охлаждение легко поддается автоматическому управлению путем дозирования подачи охладителя. [c.375]

Тепловая защита опытной трубы осуществляется с помощью изоляции из слюды или стеклянного волокна, помещенной в кольцевом пространстве между опытной трубой и кожухом. Кроме того, применяется охранный электрический нагреватель 17. Он представляет собой нихромовую ленту сечением 0,1х0,2 мм, намотанную на поверхности кожуха. Мощность охранного нагревателя регулируется таким образом, чтобы разность темлератур между контрольными термопарами, установленными на выравнивающей медной трубе 4, и измерительными термопарами, установленными на поверхности опытной трубы, в одних и тех же сечениях была равна нулю. Измерение температуры поверхности трубы производится шестью термопарами диаметром 0,25 мм. Спаи этих термопар припаиваются к полукольцам из медной фольги 2, а затем плотно прижимаются к наружной поверхности опытной трубы с помощью стеклянного щнура через тонкий слой слюды 3. Точность измерения температуры поверхности указанным способом оценивается в 0,5°. Температура потока измеряется на входе и выходе из опытной трубы с помощью термопар. Термопары устанавливаются в торцовых гильзах 14 и 15, которые тщательно центрируются. Перед выходной гильзой поток перемешивается с помощью смесителя 16. Вывод всех проводов из рабочего пространства опытной трубы наружу производится через специальные изоли-262 [c.262]

Тепловая защита достигается применением усиленной изоляции металлических газоходов и газоотводящих стволов дымовых труб, при этом обеспечивается минимальный перепад температур между стенками и газами (менее 5°С). Этот способ опробован на многоствольной трубе энергоблока 300 МВт [21]. В промышленном эксперименте общей длительностью 13185 ч исследована кор розия газоотводящего ствола дымовой трубы высотой 250 м Энергоблок, подключенный к этому газоотводящему ство лу, работал 50% времени с полной нагрузкой 300 МВт 25% времени с нагрузкой 150 МВт. Температура уходя щих газов иэменялась цри это(М в диапазоне 145—1127 °С При среднем содержании серы в мазуте 2,4% концентрация серного ангидрида в дымовых газах в зависимости от режимных параметров энергоблока изменялась от 0,6-10 до 1,2-110 %. Скорость коррозии, оцределенная по истечении 3600 ч, составила 0,15 мм/год. При такой скорости коррозии возможна длительная безремонтная эксплуатация дымовой трубы. [c.216]

Представленна.ч на рнс. 24.6 система тепловой защиты может иметь разные способы отвода теплоты. [c.271]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...