Этот принцип поглощения тепла может быть реализован в виде пористого, пленочного или заградительного охлаждения. Все они находят широкое применение для защиты как от радиационного, так особенно от конвективного нагрева. При вводе холодного газа или жидкости непосредственно в пристеночный слой набегающего потока толщина этого слоя увеличивается, происходит оттеснение горячего газа от защищаемой поверхности, в результате чего интенсивность теплообмена на поверхности снижается. Преимущества этого принципа защиты перед другими обусловлены, во-первых сохранением внешней формы защищаемо-14 го тела и, во-вторых возможностью поддержания температуры поверхности на желаемом уровне с помощью соответствующего регулировать расхода охладителя.
Рассмотрим сначала пленочное охлаждение. Горячий газ движете вдоль стенки, покрытой пленкой охлаждающей жидкости, которая поступает через одну или несколько щелей или отверстий, выполненны на некотором расстоянии друг от друга вдоль поверхности. Температура поверхности тела не будет превышать температуру кипения жидкости до тех пор, пока существует пленка на поверхности. В ракетной технике в качестве охладителя может быть использовано жидко ракетное топливо.
Эффективность пленочного охлаждения зависит от способа подвох охладителя, угла подачи, свойств охладителя, состояния защищаемой поверхности (наличие загрязнений, шероховатость) и числа щелей и отверстий на единицу длины поверхности. Температура стенки становится более равномерной. Пленочное охлаждение используется обычно как дополнительное средство защиты стенок камер сгорания и сопл жидкостных ракетных двигателей, когда конвективное охлаждение не обеспечивает необходимого снижения температуры стенок.
Еще одной разновидностью тепловой защиты массообменом является заградительное охлаждение. При заградительном охлаждении защищаемая стенка изолируется от горячего потока слоем холодного газа, который подводится к поверхности через щели или отверстия. В случае подачи охлаждающего газа через щель его желательно вводить по касательной к защищаемой поверхности, чтобы затянуть процесс перемешивания газовых потоков. Протяженность защищенной поверхности пластины при подаче охладителя перпендикулярно в несколько раз меньше, чем в случае тангенциальной подачи. Число щелей или перфораций на единицу длины выбирается обычно эмпирическим путем, при этом стремятся, чтобы струйка газа из каждой щели или отверстия экранировала элемент поверхности между соседни-ми точками ввода газа. Принято, что шаг перфораций должен быть порядка пяти толщин пограничного слоя в данной точке, а диаметр отверстия меньше этой толщины. На практике используются обычно отверстия диаметром 1—2 мм. Наиболее эффективными охладителями, как будет показано ниже, являются вещества, обладающие максимальной удельной теплоемкостью и образующие газообразные продукты с минимальной молекулярной массой. В табл. 1-2 приведены основные предполагаемые охладители.
11 июля 2012