Массовая скорость испарения при интенсивном нагреве определяется температурой поверхности и давлением (при заданных размерах и форме тела). От этих же параметров в первом приближении зависит и доля вещества, унесенного в жидком виде. Действительно, в окрестности точки торможения давление непосредственно определяет уровень сдвигающего воздействия потока (силы трения и распределенное нормальное давление), а температура поверхности — вязкость расплава. Поэтому для каждого конкретного стеклообразного материала можно построить соответствующую диаграмму, на которой будут изображены области преимущественного протекания того или иного фазового превращения. Для кварцевого стекла можно принять, что при температурах поверхности ниже 2000 К оно практически не разрушается в потоке газа.
При давлениях выше атмосферного существует ограниченный интервал температур, когда кварцевое стекло плавится почта без испарения. Наиболее характерным режимом разрушения следует считать плавление с испарением. В этой области параметр Г в зависимости от температуры и давления изменяется от 0 до 0,5. В диапазоне малых давлений доля испарения может превысить порог. Наконец, при очень высоких и малых ре возможно столь интенсивное испарение, что произойдет оттеснение пограничного слоя испаряющейся компонентой и вблизи поверхности тела станет отличным от нуля, т. е. давление паров превысит внешнее давление. На практике этот режим может реализоваться лишь при интенсивном подводе тепла излучением.
Для большинства других теплозащитных материалов также приходится вводить параметр. Он показывает, что часть массы уносится в жидкой фазе либо в виде твердых частиц. Этот параметр не может быть принят постоянным для каждого материала, поскольку он существенно изменяется с внешними условиями обтекания. Таким образом, параметр Г характеризует степень реализации в конкретных условиях возможностей, заложенных в материале и связанных с переходом последнего в газообразное состояние. Рассмотрим теперь на примере графита понятие «суммарного теплового эффекта поверхностных процессов». Графит при умеренных давлениях не образует расплава, т. е. величина у него практически не отличается от единицы. Однако количество тепла, поглощаемого поверхностью графита в газовом потоке, может быть намного меньше теплоты сублимации. Это связано с тем, что на поверхности графита могут протекать не только сублимация, но и целый ряд химических реакций, тепловой эффект которых отличается от теплоты сублимации. Указанная разница зависит не только от параметров и состава набегающего газового потока, но даже от размеров тела.
11 июля 2012
