Эффективная энтальпия разрушения.

В связи со сложностью и многообразием механизмов разрушения теплозащитных материалов весьма важным становится вопрос о критериях сравнения теплозащитных материалов. Весьма наглядной характеристикой для сравнения различных теплозащитных материалов является так называемая эффективная энтальпия разрушения

,

где , - расход массы с единицы площади поверхности.

Эффективная энтальпия определяет количество тепла, которое может быть “ блокировано” при разрушении единицы массы покрытия, поверхность которого имеет температуру , в результате действия всех сопутствующих этому разрушению физико-химических процессов. Говоря другими словами, - характеристика энергоемкости уноса массы с поверхности разрущающихся теплозащитных покрытий, которая включает в себя не только количество тепла, поглощенное при нагреве, термических и фазовых превращениях единицы массы материала, но и тепловой эффект блокирования подводимого конвективного теплового потока при вдуве газообразных продуктов разрушения в пограничный слой.

Эффективная энтальпия является весьма наглядной характеристикой для сравнения различных теплозащитных материалов. Чем выше эффективная энтальпия материала, тем он лучше. Следует обратить внимание на известную независимость от геометрических размеров тела. Действительно, в отличии от теплового потока, величина которого при заданных параметрах набегающего газового потока ( и ) обратно пропорциональна , где - размер тела, эффективная энтальпия ни от формы, ни от размера тела в явном виде не зависит. Это позволяет использовать ее как параметр соответствия условий стендовых экспериментальных исследований ситуации натурного разрушения.

Если обозначить через параметр, характеризующий способность охладителя снижать тепловой поток и обычно называемый коэффициентом вдува, а через массу газообразных продуктов разложения с тепловым эффектом , то выражение для эффективной энтальпии можно записать в виде

,

где .

Следует заметить, коэффициент зависит от отношения молекулярных масс вдуваемых продуктов и набегающего газового потока, но прежде всего он является функцией режима течения в пограничном слое. В инженерной практике принимается приблизительно равным 0,6 для ламинарного и 0,2 - для турбулентного пограничных слоев.

Из определения эффективной энтальпии и приведенного выше выражения для нее следует, что во всех случаях, когда , она должна существенно увеличиваться с ростом энтальпии заторможенного потока. Параметры набегающего потока могут влиять на также через изменение температуры разрушающейся поверхности , доли уноса в газообразном виде (параметр ) и суммарного теплового эффекта поверхностных процессов (величина ).