Методика и измерительный комплекс для совместного определения спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

о

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО О-; ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«^МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА -

^ На правах рукописи

Бурдюг Игорь Николаевич

МЕТОДИКА И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕРАЗРУШАЮЩИХСЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук -

Москва - 1997

Работа выполнена на кафедре физики Московского Государственного Университета леса.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Харченко В.Н.

кандидат технических наук, доцент Колесниченко А.Н.

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Малков Я.В.

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Поляков Ю.А.

Институт высоких температур АН РФ

Защита состоится 05 декабря 1997 г. в 13.00 час. на заседании специализированного совета К 053.31.06 по присуждению ученых степеней при Московском Государственном Университете леса по адресу:

141001, Мытищи-1, Московской обл., МГУЛ, ауд. 313.

Отзыв на автореферат В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ,

ЗАВЕРЕННЫЙ ПЕЧАТЬЮ УЧРЕЖДЕНИЯ, просим направить по

указанному адресу на имя ученого секретаря университета Вороницына В.К.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ.

Автореферат разослан 04 ноября 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент В. И. БУЛГАКОВ.

_ЛР N020718 от 02.02.93г._

Подписано к печати Ц, У/ 9 ? Тираж 100 экз.

Объем / п.д._Заказ № //¡Г_

Типография издательства Московского государственного университета леса 141001, Мытищи-1, Моск. обл. 1» Институтская 1, МГУЛ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Среди многих используемых композиционных материалов в качестве основы неразрушающейся многоразовой теплозащиты наибольшее применение нашли композиционные углерод-углерод, углеграфитовые, кремнезёмно-содержащие теплоизоляционные материалы. Исследованием теплофизических свойств данных материалов занимаются ряд зарубежных фирм (Американский институт авиации и астронавтики (AIAA)), Научно-исследовательский центр им.Эймса отделение Aerotherm (NASA), General Electric, McDonnell Douglas, Lockheed, Hitco), исследования проводятся и в отечественных научных центрах (ИВТ РАН, ЦАГИ им. Жуковского, ЦНИИ MB, МАИ и др.).

Существующие экспериментальные данные по тепло-физическим свойствам неразрушающихся теплозащитных материалов ограничены как по числу изученных объектов, гак и по верхнему пределу исследованных температур. Даже для относительно хорошо изученных материалов результаты исследований различных авторов значительно отличаются. Это связано как с различными технологиями получения объектов исследования, так и с различными условиями эксперимента и трудностями в измерении температур 1500 - 3000К.

Цель работы.

Разработка методики и автоматизированного теплофизического информационно-измерительного комплекса для совместного определения спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов.

В задачи работы входило:

1.Разработка методики проведения совместных измерений спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов.

2.Разработка методов полихроматической пирометрии для определения истинной температуры исследуемых образцов во время проведения тепло-физического эксперимента.

3.Исследование влияния реализованной модели абсолютно чёрного тела (АЧТ) на точность определения спектральной и интегральной излучательных способностей исследуемых образцов.

4.Разработка и создание автоматизированного теплофизического информационно-измерительного комплекса, предназначенного для систематических экспериментов на теплофизической установке ВУТС-1 по исследованию спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов.

5.Разработка программного обеспечения тепло-физического эксперимента по определению спектральной и интегральной излучательных способностей образцов, позволяющего проводить первичную обработку данных эксперимента во время его проведения (в реальном режиме времени), проводить статистическую обработку полученной в экспериментах информации.

6.Апробирование разработанных методик и автоматизированного теплофизического информационно-

измерительного комплекса на промышленных образцах неразрущающихся теплозащитных материалов.

Новизна исследований и научных результатов.

Разработан и' создан автоматизированный тепло-физический информационно-измерительный комплекс, позволяющий проводить систематические эксперименты на установке ВУТС-1 по исследованию спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов.

Разработаны методики проведения совместных измерений спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных

материалов.

Разработаны методы полихроматической' пирометрии для определения истинной "температуры исследуемых образцов во время проведения теплофизического эксперимента.

Получены экспериментальные результаты по влиянию реализованной модели АЧТ на точность определения спектральных и интегральных излучательных характеристик .

Исследован процесс охлаждения образцов и получены экспериментальные данные по спектральным и интегральным нормальным излучательным способностям двух классов промышленных образцов неразрушающихся теплозащитных материалов: боросиликатного покрытия на теплоизоляционной подложке, выполненной из " кремнезёмного волокна и покрытия на углерод-углеродном композиционном материале.

Впервые получены экспериментальные данные по влиянию многократных температурных нагружений на интегральную нормальную излучательную способность промышленных образцов неразрушающихся теплозащитных материалов - покрытий на углерод-углеродном композиционном материале.

Методической и технической новизной отличается использование тестовых методов повышения точности результатов измерений при исследовании излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных

материалов.

Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечивается: применением современных измерительной аппаратуры и вычислительных средств; корректным использованием методов расчёта

теплофизических параметров, не противоречащих основным положениям теории излучения нагретых тел; хорошей повторяемостью результатов при многократных измерениях (некоторые характеристики исследуемых образцов измерялись десятки раз); количественным согласием полученных данных по излучательным характеристикам исследуемых материалов и кварцевых стёкол в широком ИК-диапазоне и температурном интервале с работами других авторов.

Практическая значимость результатов работы заключается в получении обобщающих зависимостей по спектральным и интегральным излучательным способностям двух классов промышленных образцов неразрушающихся теплозащитных материалов. Полученные результаты могут быть использованы в справочно-

методической литературе по композиционным материалам. Разработанный автоматизированный теплофизический информационно-измерительный комплекс позволяет

проводить эксперименты по исследованию излучательных характеристик большого класса частично прозрачных материалов (различные композиционные материалы, кварцевые стёкла, стеклокерамика), разрабатывать новые и улучшать известные методы полихроматической пирометрии ло определению истинной температуры исследуемых образцов во время проведения теплофизического эксперимента.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях МГУЛ в 1984-1996 гг., на VI, VII, VIII и IX Всесоюзных школах-семинарах "Современные проблемы гидродинамики и теплообмена и пути повышения эффективности энергетических установок" в 1987, 1989, 1991, 1993 гг.

Материалы диссертации обсуждались на научно-технической конференции "Внедрение автоматизированных систем и вычислительной техники - средство ускорения научно-технического прогресса" (г. Мытищи, 1988 г.), на V Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов "Современные проблемы теплофизики" Института Теплофизики Сибирского отделения АН РФ (Новосибирск, 1989 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, 8 рукописных работ (отчёты о научно-исследовательской работе МГУЛ).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка исполь-

зуемой литературы. Общий объем диссертации 127 страниц, ' включающий 35 рисунков и 6 таблиц. Список литературы содержит 85 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследования, представлена структура и общее содержание диссертации, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен краткий обзор методик и аппаратных средств исследования излуча-тельных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов.

Рассматриваются методы оптической пирометрии и их применимость для определения температуры исследуемых образцов при проведении теплофизических экспериментов .

Описывается экспериментальная теплофизическая установка ВУТС-1, представленная вместе со схемой автоматизированного теплофизического информационно-измерительного комплекса на рис.1.

В зачернённой водоохлаждаемой камере 1 в специальных фиксаторах 2, 10 зажимается графитовая печь, которая нагревается с помощью медного водоохлаждаемого индуктора 4. Образец 5 в виде диска подвешивается в оправке 7 на поддерживающих нитях 6 вблизи дна верхней полости печи. Быстродействующий зачернённый затвор 8 предназначен для устранения излучения печи после её сброса при измерении

излучательной способности образца. Сброс печи происходит после срабатывания подвижного фиксатора 10. Печь падает на ловитель 12, который вместе с подъёмным механизмом 13 позволяет оперативно возвратить печь в первоначальное положение. Стационарное изотермическое состояние печи контролируется радиационным пирометром "РАПИР" 14 через цилиндрический канал в ловителе и подъёмном механизме. В верхней камере расположен водоохлаждаемый поворотный экран 22, предохраняющий оптическую систему измерения от перегрева и запыления. При достижении стационарного температурного состояния печи с образцом и срабатывания поворотного экрана, излучение с площадки образца 10x2,6 мм попадает на плоское поворотное зеркало 17 и через окно из флюорита 18 выходит из вакуумной камеры. Далее с помощью флюоритовой линзы 19 изображение визируемой площадки фокусируется на входной щели скоростного инфракрасного спектрометра ИКС-20 33, предназначенного для измерения спектральной излучательной способности. Излучение с той же площадки, но в пределах периферийного угла, попадает на собирающее сферическое зеркало 25, с помощью которого фокусируется на пироэлектрическом приёмнике излучения 24, помещённом в термостатируемом корпусе. Экран 2 6 обеспечивает режим однократного модулирования оптического сигнала, попадающего на пироэлектрик в момент измерения. Эта оптическая система предназначена для измерения интегральной

излучательной способности.

Модель АЧТ выполнена в виде симметричной цилиндрической графитовой трубки с перегородкой посередине (отношение длины к радиусу Ь/И = 3,86). Образованные таким образом верхняя и нижняя полости служат моделью чёрного тела. Их геометрические размеры: диаметр - 58мм, длина - 112 мм при общей длине печи 228 мм.

Для проведения высокотемпературных исследований (до 2400К) и устранения атмосферного поглощения, проводят вакуумирование рабочей камеры и при необходимости заполняют аргоном. Вакуум 0,25 -г- 0,75 Па создается форвакуумным насосом ВН-2МГ 37 и вакуумным агрегатом ВА-05-4 38 с азотной ловушкой.

Нагрев печи с образцом осуществляется с помощью медного индуктора, напряжение к которому подается от высокочастотного (50 кГц) лампового генератора ЛЗ-67 39 мощностью 70 кВт. Охлаждение корпуса вакуумной камеры, индуктора, экранов, фиксаторов, генератора, механизма подъёма ловителя, системы вакуумирования осуществляется проточной водой. Термостатирование корпусов пироэлектрического приёмника излучения и радиационного пирометра "РАПИР" осуществляется ультратермостатом и-10. Для уменьшения рассеянного излучения от элементов конструкции камеры вся внутренняя её поверхность, индуктор, фиксаторы, экраны зачернёны. Поглощательная способность такого покрытия составляет 0,98.

Далее в главе формулируется круг задач по совместному определению спектральных и интегральных

излучательных характеристик неразрушающихся

теплозащитных материалов.

Вторая глава посвящена разработке и исследованию автоматизированного информационно-измерительного комплекса. В его состав входят: теплофизическая установка ВУТС-1, разработанная и созданная автоматизированная информационно-измерительная система совместной регистрации и обработки спектральных и интегральных излучений, модернизированная система управления ходом эксперимента.

Автоматизированная информационно-измерительная система (АИИС) предназначена для:

- проведения совместных измерений спектрального и

интегрального излучений модели АЧТ и образца;

- проведения первичной обработки полученных данных во время эксперимента (в реальном масштабе времени);

- расчёта спектральной и интегральной нормальных излучательных способностей исследуемых образцов;

- автоматизированного управления исполнительными механизмами установки ВУТС-1;

- статистической обработки полученной в экспериментах информации.

Блок приёма данных системы АИИС состоит из трёх подсистем: подсистема регистрации СИ_ служит для регистрации спектральных компонент излучения модели АЧТ и образца; подсистема регистрации ИИ предназначена для регистрации данных, соответствующих интегральному излучению; в подсистему Сов.И входят регистрирующие устройства, аналого-цифровые преобразователи обоих раздельных подсистем регистрации.

Рассматриваются вопросы градуировки и выбор шага квантования подсистемы регистрации спектральных излучений, модернизации оптической схемы регистратора излучений. Разработана и исследована подсистема совместной регистрации и обработки спектрального и интегрального излучения.

Вычислительный комплекс системы АИИС построен на основе управляющей и сервисной ПЭВМ с комплектом стандартного периферийного оборудования. Наличие второго сервисного компьютера в составе ВК позволяет решить следующие задачи:

- проводить обработку данных экспериментов на ПЭВМ

\

IBM PC во время проведения пусков установки;

использовать стандартные прикладные пакеты математической обработки данных;

- в реальном режиме времени экстраполировать полученные данные, не допуская спекания образцов и разрушения покрытий.

Пакет программного обеспечения теплофизического эксперимента состоит из трёх блоков программ: проведения эксперимента, обработки данных и блока статистической обработки информации. Программы проведения эксперимента позволяют осуществлять регистрацию данных; расчёт излучательных способностей образцов проводят с использованием программ обработки данных; статистическая обработка позволяет усреднить информацию по различным образцам для определения излучательных свойств исследуемых материалов. Стандартные прикладные пакеты математической обработки (сервисная ПЭВМ IBM PC) позволяют проводить

корреляционный, статистический и регрессионный анализ данных экспериментов.

В третьей главе предложен прямой метод полихроматической пирометрии для определения истинной температуры образца и излучательных характеристик при минимальном объёме априорной информации. Формулы условных температур, полученных в приближении Вина, имеют вид:

при методе частичного излучения (яркостном) т"1 - т;1 = я ■ с;1 • 1п ег,

при цветовом методе спектрального отношения

Т"1 - ^ = Л2 • С^1 ■ 1п —, Л21 = Х.11 - Г/,

при цветовом методе двойного спектрального отношения для трех и четырех компонент спектра

£■

Т1 - Г1 = Л3 • С21 • 111 ■

■ г1 - = л4 -(51 ,

А.^ = 4- — / = + — — ^ "

Если неизвестны абсолютные или относительные значения ех в спектральном диапазоне полихроматического пирометра, то задача определения истинной температуры может быть решена только путём■ измерения ряда условных температур и некоторых допущений о характере ел. Информация об излучательных характеристиках может быть получена в виде независимых от температуры выражений. При выборе длин волн так, что Л^1 + Л^1 = ЯА'1 + Л^1, то

е, • ел

при Л-»оо и выходной сигнал пирометра и0 = 1п—1--

£ч ' еЛ1

характеризует излучательную способность ел и не зависит от температуры. Таким образом, по четырем спектральным яркостям в предположении о монотонности ех возможно установить качественный характер её изменения.

Для получения количественных результатов необходимо задать вид аппроксимации ек . С учётом возможных погрешностей определения условных температур ех удобнее всего представлять в виде ея = а■ехр^Ь • что,

учитывая возможность выбора узкого интервала и в

необходимой области спектра, как правило, выполнимо.

В настоящей работе предложен следующий метод определения излучательных характеристик и истинной температуры поверхности исследуемого материала.

1. Находят показатель селективности ш по трём измеренным цветовым температурам (одной спектрального и двум двойного спектрального отношения) из формулы:

(£о - ■ - £о) = к, V).

2. Находят коэффициент Ь:

/ у . -1

А 2

ь = ип

1 + к- -'к +1

к + к

Ь /

3. Коэффициент а находят по измеренным яркостной и цветовой спектрального отношения температурам:

Ша = - 1) - 1) - у-(т;1 - т^1).

4. Определяют истинную температуру по одной из формул условных температур.

Предложенный метод позволяет определять истинную температуру поверхности с погрешностью ±1% от измеряемой температуры при чувствительности полихроматического пирометра не хуже ±2К на уровне 2000К в пределах видимой области спектра. При этом обеспечивается погрешность определения излучательной способности на уровне 10%.

Рассмотрены тестовые методы повышения точности результатов измерений, заключающиеся во введении структурно-временной избыточности измерительного устройства, позволяющей осуществить дополнительные преобразования входной информации. Требуемая точность измерений получается с помощью ряда вспомогательных преобразований с дальнейшей обработкой по специальному алгоритму на ПЭВМ.

Выбран специальный алгоритм обработки позволяющий повысить точность результата измерений. Сравнивая параметры точности результатов измерений с применением структурного метода и без него, сделаны следующие выводы: применение структурного метода повышения точности позволяет уменьшить ширину доверительного интервала в 2,6 раза.

В четвертой главе рассмотрена методика совместного определения спектральных и интегральных излучательных характеристик. Градуировка и эталонирование экспериментальной теплофизической установки и системы совместной регистрации спектральных и интегральных излучений проводилось по спектрам ■ поглощения образцовых веществ, по интерференционным

светофильтрам и методами логарифмических'' изохромат в коротковолновой области.

Описываются эксперименты и анализируются результаты совместного определения спектральных и интегральных излучательных характеристик промышленных образцов неразрушающихся теплозащитных материалов.

Первая группа исследуемых образцов представляет собой материал, состоящий из боросиликатного покрытия и теплоизоляционной подложки, выполненной из кремнезёмного волокна. Вторая группа изготовлена из материала, представляющего собой покрытие на матрице из строго ориентированной углеродной многослойной ткани объёмного плетения (углерод-углеродный композиционный материал).

На рис. 2 представлены результаты исследования охлаждения образцов с боросиликатным покрытием на кремнезёмной волокнистой теплоизоляции для температур HOOK, 1200К, 1400К. Приведенные экспериментальные данные по охлаждению образцов с ,боросиликатным покрытием на кремнезёмной волокнистой теплоизоляции коррелируются с данными других авторов.

На рис. 3 представлены результаты исследования охлаждения образцов с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале для рабочих температур 14 00К, 1600К, 1800К.

Данные измерений осреднённой по образцам интегральной нормальной излучательной способности для образцов с боросиликатным покрытием на кремнеземной волокнистой теплоизоляции приведены на рис. 4, ас

покрытием на углерод-углеродном композиционном материале на рис. 5.

Впервые были проведены эксперименты по определению влияния многократных температурных нагружений на интегральную нормальную излучательную способность образцов с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале при температуре 1400К. За основу был взят промышленный образец, не прошедший предварительную термическую обработку. Данные, полученные в экспериментах, представлены на рис. б. Как видно из рисунка, значения интегральной нормальной излучательной способности для образцов с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале сильно зависят от количества температурных нагружений.

Данные измерений осреднённой по образцам нормальной спектральной излучательной способности образцов с боросиликатным покрытием на кремнезёмной волокнистой теплоизоляции представлены на рис. 7. Спектральная излучательная способность исследуемых образцов имеет полосу излучения с максимумом в районе 2,72 мкм, которая вызвана присутствием в структуре материала образца гидроксильных групп, что характерно для кремнезёмсодержащих материалов.

Данные измерений осреднённой по образцам нормальной спектральной излучательной способности образцов с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале представлены на рис. 8. Общее уменьшение значения спектральной нормальной излучательной способности характерно для всего

диапазона рабочих температур (1400К, 1600К, 1800К) в интервале длин волн 1+5 мкм.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методика проведения совместных измерений^ спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов. Данная методика внедрена в ИВТ АН РФ.

2. Разработаны методы полихроматической пирометрии для определения истинной температуры исследуемых образцов во время проведения тепло-физических экспериментов. Данные методы используются при исследовании спектральных и интегральных излучательных характеристик.

3. Разработан и создан автоматизированный информационно-измерительный комплекс, предназначенный для систематических экспериментов на теплофизической установке ВУТС-1 по исследованию спектральных и интегральных излучательных характеристик неразрушающихся теплозащитных материалов.

4. Создана тестовая измерительная система, позволяющая повысить точность результатов измерений, проведены градуировки и эталонирование всей теплофизической установки.

5. Разработано программное обеспечение управления теплофизическим экспериментом и обработки результатов, позволяющее проводить первичную обработку данных эксперимента в реальном режиме времени и статисти-чес-кую обработку полученной в экспериментах информации.

6. Исследовано влияние реализованной модели АЧТ на точность определения спектральной и интегральной излучательных способностей для двух классов неразрушающихся теплозащитных материалов. В методики определения излучательных способностей введён коэффициент, позволяющий учесть влияние реализованной модели АЧТ на точность получаемых данных.

7. Исследовано влияние количества температурных нагружений на интегральную нормальную излучательную способность образцов с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале (термическое старение). Даны рекомендации по проведению технологического процесса производства исследуемых неразрушающихся теплозащитных материалов.

8. Проведены эксперименты по совместному определению спектральной и интегральной нормальных излучательных способностей промышленных образцов неразрушающихся теплозащитных материалов: из кремнезёмного волокна с боросиликатным покрытием; из углерод-углеродного композиционного материала с боросиликатным покрытием. Полученные результаты пополняют банк данных по теплофизическим характеристикам неразрушающихся теплозащитных материалов.

9.Разработанные методики, оборудование, программное обеспечение позволяют проводить исследования излучательных характеристик большого класса частично прозрачных материалов (различные композиционные материалы, кварцевые стёкла, стеклокерамика), разрабатывать новые и улучшать известные методы полихроматической пирометрии по определению истинной

температуры исследуемых образцов во время проведения теплофизического эксперимента.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ:

1. Бурдюг И.Н. Исследование излучательных характеристик частично прозрачных материалов. Тезисы докладов V Всесоюзной школы молодых учёных и специалистов. Новосибирск, ИТФ СО АН СССР, 1988.

2.Колесниченко А.Н., Самсонов А.И., Бурдюг И.Н. Пирометры излучения в автоматизированном теплофизиче-ском эксперименте. // Труды МЛТИ.-198 6.-вып.183.

3.Бурдюг И.Н. Температурные измерения в автоматизированном теплофизическом эксперименте. Тез. докл. VI Всесоюзной школы-семинара (Волгоград). М., 1988.

4 . Колесниченко А.Н., Самсонов А.И., Бурдюг И.Н. Автоматизированная информационно-измерительная система для определения термооптических свойств' материалов. // Труды МЛТИ.-1988.-вып.205.

5.Бурдюг И.Н. Сопряжение пирометра излучения с мини-ЭВМ "Электроника-60". // Труды МЛТИ.-1985.-вып.169.

6.Бурдюг И.Н. Исследование аппаратуры КАМАК для определения 'термооптических свойств материалов. // Труды МЛТИ.-1988.-вып. Информатика № 1

7.Колесниченко А.Н., Самсонов А.И., Бурдюг И.Н. Автоматизированная пирометрическая система для исследования теплофизических характеристик с использованием микро ЭВМ. // Труды МЛТИ.-1988.-вып. Информатика № 1.

8.Бурдюг И.Н. Методики исследований термооптических свойств частично прозрачных материалов. Тезисы докладов VII Всесоюзной школы-семинара (Канев). М.: Изд-во МВТУ, 1989.

9.Бурдюг И.Н. Исследование теплофизических характеристик высокотемпературных теплозащитных материалов . Тезисы докладов IX Всесоюзной школы-семинара (Москва). М.: Изд-во МГТУ, 1993.

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА

Рис. 1 Схема теплофизической установки.

1 - водоохлажцаемая камера; 21 - предусилитель;

2 - фиксатор; 22 - охлаждаемый поворотный экран;

3 - графитовая печь; 23 - привод;

4 - водоохлаждаемый индуктор; 24 - пироэлектрический приемник;

5 - образец; 25 - сферическое зеркало;

6 - поддерживающие нити; 26 - поворотный экран пироэлектрика;

7 - оправка образца; 27 - привод экрана пироэлектрика;

8 - быстродействующий затвор; 28 - предусилитель;

9 - привод затвора; 29 - система градуировки;

10 - подвижный фиксатор; 30 - предусилитель ;

11 - привод фиксатора; 31 - система синхронизации;

12 - ловитель печи; 32 - предусилитель;

13 - подъемный механизм; 33 - согласователь сигналов;

14 - радиационный пирометр "РАПИР"; 34 - усилитель мощности;

15 - цифровой вольтметр; 35 - осциллограф;

16 - цифропечать; 36 - система управления приводами;

17 - поворотное зеркало; 37 - вакуумный насос;

18 - окно камеры; 38 - форвакуумный насос;

19 - флюоритовая линза; 39 - высокочастотный генератор.

20 - монохроматор;

мс

Рис. 2. Сравнение результатов исследования охлаждения образцов (дТ^Та-рТ^; дТс=:£^,мс)) с боросиликатным покрытием на кремнеземной волокнистой теплоизоляции с данными других авторов.

1 - То=1100К - данные настоящей работы;

2 - То=1200К - данные настоящей работы;

3 - То=14 00К - данные настоящей работы;

4 - Т0=1165К -результаты других авторов;

5 - Т0=1275К -результаты других авторов;

6 - То=1440К -результаты других авторов.

гч

0 100 200 300 400 500

1. мс

Рис. 3. Результаты исследования охлаждения образцов (дТд=Т0з-Т13; ДТа=:£(^мс)) с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале.

0.95

сз О) 11 _

.^0.90

0.85

• 1000 1100 1200 1300 КОО 1500 Т.К

Рисг 4. Результаты исследования осредненной по образцам интегральной нормальной

излучательной способности £ЗРт образцов с боросиликатным покрытием на кремнеземной волокнистой теплоизоляции.

±

0.80

0,70 -■-1—'-1-■-1-■-1-'-1-•-

1400 Б00 1600 1700 1800 1900

т.к

Рис. 5. Результаты исследования осредненной по образцам интегральной нормальной излучательной

способности Е3рт образцов с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале.

п .колич пусков

Рис. 6. Результаты исследования изменения интегральной

нормальной излучательной способности £3рт в зависимости от количества температурных нагружений при Т0=1400К (осредненной по образцам).

X .мкм

Рис. 1. Результаты исследования осредненной по образцам спектральной нормальной

излучательной способности 8SpT образцов с боросиликатным покрытием на кремнеземной волокнистой теплоизоляции.

Рис. 8. Результаты исследования осредненной по образцам спектральной нормальной

излучательной способности Ббр^ тз образцов с покрытием на углерод-углеродном композиционном материале.