Особенности излучательной способности высокотемпературных насадков радиационного охлаждения из углеродных композиционных материалов с керамическими покрытиями

 
Код статьиS000233100003218-3-1
DOI10.31857/S000233100003218-3
Тип публикации Статья
Статус публикации Опубликовано
Авторы
Аффилиация: Государственный научный центр Российской Федерации – федеральное государственное унитарное предприятие «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша»
Адрес: Российская Федерация, Москва
Аффилиация: Государственный научный центр Российской Федерации – федеральное государственное унитарное предприятие «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша»
Адрес: Российская Федерация, Москва
Название журналаИзвестия Российской академии наук. Энергетика
ВыпускВыпуск 5
Страницы67-79
Аннотация

С использованием данных экспериментов, полученных ГНЦ ФГУП Центр Кел‑ дыша, и решения спектрального уравнения переноса излучения с учетом поглощения, рассеяния и эмиссии излучения пористыми керамиками и частицами продуктов разрушения (C, SiO2, SiC, Al2O3, AlN) получена оценка ~250K для погрешности измерения температуры современных насадков радиационного охлаждения (НРО) термовизором. Получено аналитическое соотношение, при помощи которого точность измерения температуры может быть существенно повышена. Показана возможность снижения эффективности радиационного охлаждения НРО вследствие частичного запирания собственного излучения керамическим покрытием в тепловом диапазоне длин волн от 0.5 до 10 мкм.

Ключевые слованасадок, НРО, C, SiO2, SiC, Al2O3, AlN, измерение температуры, термовизор, керамическое покрытие, оптические свойства, радиационное охлаждение
Дата публикации10.01.2019
Цитировать   Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться
Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 440

Оценка читателей: голосов 0

1. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. М.: ИД Спектр. 2009.

2. Губертов А.М., Кошлаков В.В., Миронов В.В., Рубинский В.Р., Пашутов А.В., Антипов Е.А., Братухин Н.А., Волков Н.Н., Волкова Л.И., Цацуев С.М., Тлевцежев В.В. Дли‑ тельные огневые испытания сопел ракетных двигателей на основе углеродных компо‑ зиционных материалов //Изв. РАН.Энергетика. 2012. № 5.С.124–130.

3. Миронов В.В., Волков Н.Н., Волкова Л.И., Добриянов С.К., Баскаков В.Н., Соколова Н.А., Калинин С.В., Гурина И.Н., Турутько А.И. Исследование механизмов разру‑ шения углерод-керамических композиционных материалов в высокотемпературных окислительных средах //Изв. РАН. Энергетика. 2016. № 6. С. 113–124.

4. Губертов А.М., Миронов В.В., Волков Н.Н., Волкова Л.И., Кошлаков В.В., Цацуев С.М. Расчетный анализ огневых испытаний насадков радиационного охлаждения на осно‑ ве углеродных композиционных материалов в составе камеры жидкостного ракетного двигателя // Изв. РАН. Энергетика. 2015. № 3. С. 58–63.

5. Ковалкин С.С., Колпаков А.В., Миронов В.В. Применение метода Монте Карло для рас‑ чета переноса энергии излучением в каналах энергетических установок //Изв. РАН. Энергетика. 2012. № 4. С. 90–98.

6. Гурина И.Н., Волкова Л.И., Волков Н.Н., Ковалкин С.С., Колпаков А.В., Миронов В.В. Ис‑ пользование численного моделирования радиационно-конвективного теплообмена для оценки применимости экспериментальных результатов, полученных в установке для высотных испытаний современных жидкостных ракетных двигателей, к реальным условиям их работы //VI Российская конференция по теплообмену. 2014.С. 1198.

7. Гурина И.Н., Волкова Л.И., Волков Н.Н., Колпаков А.В., Миронов В.В. Программный комплекс для численного моделирования газодинамических процессов, теплового состояния и разрушения материалов стенок в соплах ракетных двигателей различных типов (GDHEATRC) //Федеральная служба по интеллектуальной собственности. Ре‑ естр программ для ЭВМ. 27 августа 2015. Правообладатель: ГНЦФГУП «ЦентрКел‑ дыша». Свидетельство о государственной регистрации № 2015619274.

8. FLIR Advanced Thermal Solutions providing thermal solutions for R&D and Scienceand development researchers // FLIR Systems Inc. 2018.Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.

9. Ibarra-Castanedo C., Susa M., Klein M., Grenier M., Piau J.-M., Ben-Larbi W., Bendada A., Maldague X. Infrared thermography: principle and applications to aircraft materials. //http:// www.ndt.net/article/aero2008/aero08_maldague.pdf.

10. ФГУП «ВНИИОФИ» http://www.vniiofi.ru/about.html

11. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.С.544.

12. Dombrovsky L.A., Baillis D. Thermal Radiation in Disperse Systems: An Engineering Approach. New York: Begell House. 2010. P. 689.

13. Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles. New York: Wiley, 1983. P. 544.

14. Lind A.C., Greenberg J.M. Electromagnetic scattering by Obliquely Oriented Cylinders. // J. Appl. Phys. 1966. V. 37. № . 8. P. 3195.

15. Колпаков А.В., Домбровский Л.А., Юкина Э.П. Расчетное исследование рассеяния света дисперсными системами из цилиндрических волокон // Тр. XV конф. молодых уче‑ ных.Моск. физ. – техн. ин-т. Ч. 2. М.: МФТИ, 1990. С. 4–9. Деп. в ВИНИТИ 10.12.90. № 6175-В90.

16. Домбровский Л.А., Колпаков А.В., Юкина Э.П. Расчет радиационно-кондуктивного те‑ плообмена при термической обработке синтетических волокнистых материалов // Прикладные задачи аэромеханики и геокосмической физики. Междведомств. сб. М.: МФТИ, 1991. С. 58–62.

17. Колпаков А.В. Расчетно-теоретическая оценка возможности качественного измене‑ ния радиационного теплового потока к стенке ракетного двигателя посредством ис‑ пользования особенностей радиационных свойств наночастиц. //XV Минский меж‑ дународный форум по тепло- и массообмену. 23–26 мая 2016. Минск: НАНБеларуси. Институт тепло- и массобмена имени А.В. Лыкова.Т. 2.С. 260–263.http://www.mif15. itmo.by/doc/mif_2016/Tom2.pdf

18. Cherepanov V.V., Alifanov O.M. Modellingtechniquesforultra-porousheat-protect‑ ivematerialsspectralproperties // Computational and Applied Mathematics. 2015. V. 36. № 1.P.3–22.

19. Hendricks T.J., Howell J.R. Absorption/Scattering Coefficients and Scattering Phase Functions in Reticulated Porous Ceramics // J. Heat Transfer.1996.V.118. № 1.P.79–87.

20. Choyke W.J., Palik E.D. Silicon carbide (SiC) // In: Handbook of Optical Constants of solids. Orlando: Acad.Press,1985. V. 1. P. 587.

21. Choyke W.J., Patrik L. Refractive index and low frecuency dielectric constant of 6HSiC // J. Opti. Soc. Am. 1968. V. 58. № 3.P.377–379.

22. Pidan S., Auweter-Kurtz M., Herdrich G., Fertig M. Recombination coefficients and spectral emissivity of silicon carbide-based thermal protection materials // J. Thermophysics and Heat Transfer. 2005. V. 19. № 4. P. 566–571.

23. Zhang Y., Dai J., Lu X., Wu Y. Effects of temperature on the spectral emissivity of C/SiC composites // Ceramics-Silicaty. 2016.V.60.№ 2.P.152–155. https://www.irsm.cas.cz/ materialy/cs_content/2016_doi/Zhang_CS_2016_0023.pdf

24. Zhao Y., Tang G.H. Monte Carlo study on extinction coefficient of silicon carbide porous media used for solar receiver // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2016.V. 92.P. 1061–1065.

25. Stull V.R., Plass G.N. Emissivity of dispersed carbon particles // J. Opt. Soc. Am. 1960. V. 50. № 2. P. 121–129.

26. Dalzell W.H, Sarofim A.P. Optical constants of soot and their application to heatflux calculations // ASME J. Heat Transfer. 1969. V. 91. № 1. P. 100–104.

27. Liebert C.H., Hibbard R.R. Spectral emittance of soot // Lewis Research Center. NASA Rep. 1970. TND‑5647.

28. Моисеев С.С., Петров В.А., Степанов С.В. Оптические свойства высокопористой квар‑ цевой керамики // Теплофизика высоких температур. 2006. Т. 44. № .5. С. 764–769.

29. Malitson I.H. Interspecimen comparison of the refractive index of fused silica. // J. Opt. Soc. of Am. 1965. V. 55. № 10. P. 1205–1209.

30. Бородай С.П., Бетина Т.А. Температурная зависимость излучательной способно‑ сти беспористой кварцевой керамики // Ж. прикл. спектроскопии. 1988. Т. 48. № 1. С. 114–119.

31. Миронов Р.А., Забежайлов М.О., Русин М.Ю., Черепанов В.В. Расчетно-эксперимен‑ тальное определение температурной зависимости спектральных и интегральных ко‑ эффициентов излучения кварцевой керамики различной пористости. // Теплофизика высоких температур. 2016. Т. 54. № 5. С. 724–732.

32. Миронов Р.А., Забежайлов М.О., Бородай С.П. Определение показателей поглощения, рассеяния и излучательной способности кварцевой керамики по измеренным спек‑ трам коэффициента диффузного отражения в диапазоне длин волн 0.5–5 мкм // Те‑ пловые процессы в технике. 2013. Т. 5. № 6. С. 262–269.

33. Петров В.А. Оптические свойства кремниевых стекол при высоких температурах в области полупрозрачности. Обзор термофизических свойств веществ //М.: ИВТ АН СССР, 1979.Т. 17. № 3.

34. Yang P., Cheng Q., Zhang Zh. Radiative properties of ceramic Al2O3, AlN and Si3N4: Modeling // Int. J. Thermophysics. 2017. V. 38. № 8. P. 124–142.

35. Домбровский Л. А., Юкина Э.П., Колпаков A.B., Иванов В.А. Методика расчета тепло‑ вого разрушения углепластика под действием интенсивного инфракрасного излуче‑ ния // Теплофизика высоких температур. 1993. Т. 31. № 4. C.619–625.

Система Orphus

Загрузка...
Вверх