содержание .. 25 26 27 28 ..
Тепловое разрушение материалов - часть 27
4.6. Излучение с поверхности и метод определения степени черноты в условиях
радиационно-конвективного нагрева
110
[
]
[
]
{
}
),
(
1
)
(
/
c
exp
)
(
)
(
/
c
exp
)
(
)
(
2
2
2
2
λ
δ
−
λ
λ
λ
λ
λ
λ
=
λ
β
λ
δβ
T
T
T
T
c
где
)
(
λ
δT
− систематическая погрешность, обусловленная классом точности пирометра.
Следует отметить, что удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных значе-
ний скоростей разрушения материалов свидетельствует о достаточной точности определения
)
(
λ
ε
и
w
T по предлагаемому способу.
Хорошим доказательством удовлетворительной точности данного метода явились эксперимен-
тальные результаты, приведенные в табл. 4.12. В таблице указаны калориметрические тепловые по-
токи, поэтому при
к
q = 4200 кВт/м
2
требование превышения конвективного теплового потока над
лучистым (
л
q = 5000 кВт/м
2
) все равно выполняется, так как воспринимаемый поверхностью лучи-
стый поток за счет отражения будет значительно меньше конвективного. В сравнительно узком диа-
пазоне температур поверхности (2600
−2800 К) степень черноты не должна существенно изменяться.
Расчет ее значений по формуле (4.25) дал практически одинаковые результаты, несмотря на то, что
входящие в формулу величины значительно отличались, включая и падающую на образец радиацию
источника лучистого нагрева. Отличие значений температуры поверхности образцов в условиях кон-
вективного и совместного нагрева находится в пределах погрешности эксперимента. Следует отме-
тить, что поскольку пленка расплава КСК является полупрозрачной для лучистого теплового потока,
то в нашем случае можно говорить лишь о некоторой эффективной степени черноты, присущей тол-
щине всей расплавленной пленки. В таблице приведены значения
)
(
λ
ε
, полученные по результатам
испытаний трех
−четырех образцов на каждом режиме нагрева.
Таблица 4.12
− Результаты определения
)
(
λ
ε
для длины волны 0,65
⋅10
-6
м и
w
T образцов
чистой кварцевой стеклокерамики
к
q ,
кВт/м
2
л
q ,
кВт/м
2
12
0
10
)
(
−
⋅
λ
β
,
Вт/м
3
к
w
T , К
Σ
w
T , К
)
(
λ
ε
14 300
9200
14 300
4200
10 000
5000
5000
5000
3,02
1,62
1,62
1,62
2800
2765
2850
2620
2800
2750
2900
2620
0,64
0,64
0,62
0,64
На рис. 4.19 в качестве примера показано изменение яркости излучения поверхности по шкале
температур пирометра в процессе квазистационарного разрушения образцов асботекстолита и КСК.
В самом начале эксперимента, когда материал еще не прогрет и на поверхности не образовалась
пленка расплава, отражательная способность образцов чистой КСК значительно выше ее значения
при квазистационарном разрушении (диаграмма 1). Пульсации температуры (диаграмма 3) вызваны
отрывом твердых частиц с поверхности асботекстолита.
В табл. 4.13 показаны значения
)
(
λ
ε
для длины волны 0,65
⋅10
-6
м некоторых теплозащитных
материалов. На всех материалах, кроме кварцевой стеклокерамики и фторопласта, на поверхности в
процессе нагрева образовывался коксовый слой. Этим и объясняются высокие значения степени чер-
ноты. Для ТЗМ на фенольном и эпоксидном связующих полученные данные удовлетворительно со-
гласуются с результатами [206]. Для стеклопластиков на фенольном и кремнийорганическом свя-
зующих
− с данными [207].
Как уже указывалось, степень черноты поверхности ТЗМ зависит от многих факторов, исследо-
ванию влияния которых посвящено большое количество специальной литературы. Поэтому остано-
вимся только на материалах, рассмотренных в настоящей книге.