金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热分析
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传热过程中稳态与非稳态的传热性能研究热传导是物体内部或物体之间通过分子间碰撞来传递热量的过程。
在传热过程中,往往会涉及到稳态和非稳态传热性能的研究。
稳态传热是指系统内部的温度分布和热流密度保持不变的传热过程,而非稳态传热则是指系统内部的温度分布和热流密度随时间变化的传热过程。
本文将探讨传热过程中稳态与非稳态的传热性能研究。
一、传热过程中的稳态传热性能研究稳态传热是热传导的一种重要情况,其特点是温度分布和热流密度在系统内部保持不变。
在稳态传热过程中,可以通过一系列的实验和数学模型来研究传热性能。
1. 实验方法稳态传热性能的研究通常需要通过实验来获得数据。
实验中需要测量物体的温度和热流密度等参数,并利用传热方程来计算传热速率。
同时,还可以进行不同条件下的对比实验,以研究传热性能随温度差、材料特性等因素的变化。
2. 数学模型在稳态传热性能研究中,数学模型起到了重要作用。
通过分析热传导方程、输运方程以及边界条件等,可以建立物体的温度分布模型,从而计算热流密度和传热速率。
常见的数学方法包括有限元法、有限差分法等,这些方法可以通过计算机模拟和数值计算来得到稳态传热性能的结果。
二、传热过程中的非稳态传热性能研究非稳态传热是热传导的另一种情况,其特点是温度分布和热流密度随时间变化。
非稳态传热性能的研究对于理解瞬态过程、优化传热设备等具有重要意义。
1. 实验方法对于非稳态传热性能的研究,实验方法同样起到了关键作用。
实验中需要测量物体的温度随时间的变化,并利用实验得到的数据建立传热模型。
此外,还可以通过改变传热边界条件、加热方式等来研究传热性能的变化。
2. 数学模型非稳态传热性能的研究同样离不开数学模型的建立。
根据热传导方程和边界条件,可以建立非稳态传热模型。
此外,还可以利用转换方法将非稳态问题转化为稳态问题进行求解。
例如,可以采用拉普拉斯变换等数学方法来分析非稳态传热性能。
三、稳态与非稳态传热性能的比较与应用稳态传热性能和非稳态传热性能在实际应用中都具有重要意义。
多层隔热装备的热防护性能与优化设计作者:杨哲瑜曾思怡余冠辰来源:《中国新通信》2020年第02期摘要:本文建立了热防护服的四层热传导模型,利用古典显式差分法对工况1进行MATLAB求解,研究其热防护性能;同时采用粒子群算法对工况2下防护服的厚度进行优化设计。
研究得到工况1下各层的温度分布并绘制温度分布图,工况2下防护服第三层的最优厚度。
本文研究内容对于热防护服的设计具有一定借鉴意义。
关键词:热传导模型;古典显式差分法;粒子群优化算法一、引言近年来,森林火灾发生频率激增,不断吞噬消防员的生命,因此对于高温作业下热防护服的优化设计显得尤为重要。
关于热防护服的设计,国内外许多的学者做了大量的研究。
不同于以往研究,本文主要用假人的体温变化来研究在特定边界条件下防护服的的热防护性能,利用有限差分法求解抛物型偏微分方程并得到温度分布三维图;采用粒子群算法优化算法来计算体温条件下的 II 层的最优厚度。
二、工况设定与模型建立2.1 工况设定本文工况测试选取专业服装材料及假人皮肤外侧温度变化。
专用服装通常由三层织物材料构成,记为第 I、II、III 层,其中 I 层与外界环境接触,III 层与皮肤之间存在空隙,将此空隙记为 IV 层。
工况 1:对环境温度为 75ºC、人体温度 37ºC、第 II 层厚度为 6mm、IV 层厚度为 5mm、工作时间为 90 分钟的情形开展实验,得到假人皮肤外侧的温度。
工况 2:当环境温度为 65ºC、IV 层的厚度为 5.5mm,假人皮肤外侧温度不超过 47ºC,且超过 44ºC 的时间不超过 5 分钟。
2.2 模型设定2.2.1 熱传导模型的建立首先建立四层热防护服-空气-皮肤系统的示意图如下:现在要模拟热量通过高温作业服的过程。
参考一维热传导方程的推导,可得Ⅰ层织物的热传导方程为:同理,将上式推广到i 层织物材料,得到各层的热传导方程:我们设定:相邻两层材料之间,左侧材料的右底面与右侧材料的左底面温度相等。
2021年第1期 导 弹 与 航 天 运 载 技 术 No.1 2021 总第378期 MISSILES AND SPACE VEHICLES Sum No.378收稿日期:2020-11-20;修回日期:2020-12-14 基金项目:国家自然科学基金(11902364)文章编号:1004-7182(2021)01-0024-05 DOI :10.7654/j.issn.1004-7182.20210105多层热防护结构烧蚀传热模型研究丁 晨,牛智玲,单亦姣,张子骏,王 尧(中国运载火箭技术研究院,北京,100076)摘要:多层热防护结构由防热层与隔热层等多层热防护材料组成,在气动热作用下存在复杂的烧蚀与传热过程。
为准确预示多层热防护结构温度响应特性,建立了气动热环境下防热材料烧蚀模型,提出了烧蚀导致的变厚度多层结构传热数值计算方法,研究了气动热环境下多层热防护结构温度分布随时间变化规律,分析了多层热防护结构厚度分布对防热效果的影响。
研究表明,提出的模型能准确预示多层热防护结构烧蚀与传热过程,热量传导至承力结构后,隔热层内温度梯度大于防热层内温度梯度,在满足隔热层温度、烧蚀裕度以及工艺要求前提下,增大隔热层厚度能提高热防护性能。
关键词:热防护;烧蚀;多层热防护结构中图分类号:TB332 文献标识码:AHeat Transfer and Ablation Model for Multi-layer Thermal Protection SystemDing Chen, Niu Zhi-ling, Shan Yi-jiao, Zhang Zi-jun, Wang Yao(China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076)Abstract: Multi-layer thermal protection system is consisting of thermal protection layer and thermal insulation layer. Thereexists complex process of ablation and heat transfer under the effect of aerodynamic heating. In order to predict the temperature response for the multi-layer thermal protection system, the ablation model and the thermal conduction model for variable thickness caused by the ablation were proposed. Moreover, the temperature response for the multi-layer thermal protection system and the effect of the thickness distribution for different layers were discussed. It shows that the developed model can predict the ablation process and the heat transfer. As the heat is transferred to the structure, the temperature gradient in the insulation layer is higher than that in the thermal protection layer, and increasing the thickness of insulation layer can improve the thermal performance of the thermal protection system under the premise of temperature requirements, ablation margin and the technical requirements.Key words: thermal protection; ablation; multi-layer thermal protection structure0 引 言航天飞行器在大气层内长时间高速飞行时,飞行器表面与大气剧烈摩擦,形成了对飞行器严重的气动加热与气流剪切力,可能导致结构性能下降、设备功能失效,影响飞行器可靠性与安全性,甚至导致飞行失利。
多孔金属材料的高效隔热性能分析与优化概述多孔金属材料被广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域,其独特的结构和特性使其具备较好的隔热性能。
本文将对多孔金属材料的隔热性能进行分析与优化,探究其在工程上的应用潜力。
1. 多孔金属材料的热传导机制多孔金属材料的隔热性能取决于其热传导机制。
主要包括固体导热、辐射传热和对流传热。
固体导热是指热能通过金属材料固体颗粒之间的接触面传递。
辐射传热是指由于材料自身温度导致的辐射传热效应。
对流传热是指通过气体或液体流动导致的热能传递。
了解多孔金属材料的热传导机制是分析其隔热性能的基础。
2. 多孔金属材料的隔热性能测试方法为了准确评估多孔金属材料的隔热性能,我们需要合适的测试方法。
常用的方法包括热导率测试、热阻测试和热模拟分析。
热导率测试可以测量多孔金属材料的热导率,从而评估其热传导能力。
热阻测试可以测量多孔金属材料的热阻,即热能通过材料的能力。
热模拟分析通过建立数值模型,模拟多孔金属材料在实际工况下的热传导情况,为优化设计提供依据。
3. 多孔金属材料的隔热性能优化方法为了提高多孔金属材料的隔热性能,可以采用以下优化方法。
首先,优化多孔金属材料的孔隙率和孔径分布,可以控制材料的导热路径,降低热传导效率。
其次,可以设计导热屏障,例如在多孔金属材料的孔隙内填充绝热层,以阻止热能传递。
还可以改变多孔金属材料的表面形态,增加表面散热面积,促进辐射传热。
此外,引入气体或液体介质,通过对流传热来增强隔热效果。
通过优化多孔金属材料的结构和表面特性,可以显著提高其隔热性能。
4. 多孔金属材料在工程应用中的潜力多孔金属材料在航空航天、汽车、能源等领域具有广阔的应用潜力。
在航空航天领域,多孔金属材料的轻质高强性和隔热优势,可以应用于发动机的隔热罩和热交换器等部件中。
在汽车领域,多孔金属材料可以用于车辆的隔热垫和排气系统的隔热罩等部件中,提高车辆的燃油效率和节能性能。
在能源领域,多孔金属材料可以应用于太阳能电池板的隔热层,提高能量转化效率。
隔热层材料性能优化设计与热保护分析随着科技的进步和空间探索的不断深入,隔热层材料的性能优化设计和热保护分析成为了航天工程中的重要问题。
隔热层材料的作用是在高温环境中减少传热,从而保护航天器的结构和仪器设备。
本文将探讨隔热层材料性能的优化设计以及热保护分析的相关内容。
一、隔热层材料性能的优化设计隔热层材料的性能设计需要综合考虑多个因素,包括传导热阻、辐射反射率、质量和耐久性等。
在传导热阻方面,降低热传导是减少传热的有效手段。
可以通过选择导热系数低的材料、增加材料的厚度或者设计多层隔热层来降低热传导。
而辐射反射率则影响材料对太阳辐射的吸收能力,因此优化设计中需要选用辐射反射率高的材料。
此外,材料的质量和耐久性也是优化设计的关键考虑因素。
二、隔热层材料的热保护分析隔热层材料的热保护分析是在航天器进入大气层时的重要工作。
当航天器从太空进入大气层时,由于高速运动和摩擦产生的热量,会使航天器表面温度迅速升高。
因此,热保护分析旨在确定隔热层材料在高温环境下的热响应和热保护性能。
在热保护分析中,首先需要对进入大气层时的热流密度进行计算和预测。
然后,根据航天器的热保护需求,选择合适的隔热材料和结构。
接下来,通过数值模拟和实验测试,评估所选材料在高温环境下的热响应和保护性能。
最后,根据分析结果对隔热层材料进行改进和优化。
三、隔热层材料的应用案例隔热层材料在航天工程中的应用非常广泛。
例如,热防护涂层是一种常见的隔热层材料,可以应用于航天器表面。
这种涂层一般由陶瓷颗粒、金属氧化物和聚合物等组成,具有优异的隔热性能和辐射反射能力。
此外,陶瓷纤维、泡沫材料和多层膜结构等也是常见的隔热层材料。
隔热层材料的性能优化设计和热保护分析在火星探测任务中发挥了重要作用。
由于火星表面温度极低且大气层较为稀薄,航天器需要有效的隔热层材料来提供热保护。
科学家们根据火星表面温度和大气层压力的数据,进行了多种材料的热保护分析和优化设计。
例如,火星车的隔热层材料采用了多层膜结构和陶瓷纤维,可以有效减少热传导和辐射热。
多层热防护服装的热传递模型及参数最优决定一、本文概述随着现代工业技术的快速发展,高温环境作业已成为许多行业不可避免的工作场景。
因此,对高温防护服装的研究显得尤为重要。
多层热防护服装作为一种有效的个人防护装备,在保护工作人员免受高温伤害方面起着至关重要的作用。
本文旨在深入探讨多层热防护服装的热传递模型,并通过参数优化决定,为高温防护服装的设计和优化提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍多层热防护服装的基本原理和构造,包括各层材料的热学性能和结构特点。
在此基础上,将详细阐述热传递模型的理论框架,包括热传导、热对流和热辐射等基本传热方式在多层结构中的综合作用。
通过构建热传递模型,可以更准确地预测多层热防护服装在不同高温环境下的热防护性能。
接下来,本文将探讨多层热防护服装参数的最优决定方法。
通过对影响服装热防护性能的关键因素进行分析,如材料导热系数、服装厚度、服装层数等,我们将建立参数优化模型,以寻求在给定条件下最佳的服装设计方案。
通过参数优化,可以进一步提高多层热防护服装的热防护效果,降低高温环境对工作人员的潜在威胁。
本文将总结多层热防护服装热传递模型及参数最优决定的研究意义和应用前景。
随着科技的不断进步,多层热防护服装的性能将不断优化,为保障高温环境作业人员的安全和健康发挥更加重要的作用。
本文的研究成果将为相关领域的科研人员和企业提供有益的参考和借鉴,推动多层热防护服装技术的持续发展和创新。
二、多层热防护服装的热传递模型多层热防护服装的设计初衷在于通过多层次的材料结构来抵抗外界热源的侵害,保护穿着者免受高温环境的伤害。
为了深入理解这种防护机制,需要构建一个能够准确描述多层热防护服装内部热传递过程的数学模型。
在构建模型时,我们首先需要考虑服装各层材料的热传导性能,包括导热系数、热容和密度等参数。
这些参数将直接影响热量在材料间的传递效率。
我们还需要考虑服装层间的接触热阻,这是由于层间空气和不完全接触导致的热传递阻碍。
导体和金属屏蔽热稳定计算书电缆导体及金属护套的短路热稳定性主要通过热稳定性短路电流和短路时间来进行校验,主要校验方法如下:一、允许短路电流的计算电缆中任何载流元件,其额定短路电流的计算方法都采用绝热方法,即在短路时间内,热量保留在在流体内。
实际上在短路时,一些热量会传入相邻的材料中去,并非是绝热的,但按极端条件计算,其结果是偏于安全的。
IEC-986(1989)标准推荐的短路电流计算公式中忽略热损失。
采用绝热方法导出的公式对大多数情况是准确的。
任何误差都是偏于安全的。
对任何初始温度从绝热温升方程中导出短路电流计算公式如下:式中:S—载流体截面积,mm²,对于导体和金属套而言,使用标称截面足够了(如果是屏蔽,此值需仔细考虑):I AD——短路电流(短路期间内电流有效值),A:t——短路时间,s,自动合闸情况下,t是短路电流持续时间的集合,最大到5s,二次短路之间任何冷却作用均忽略:K——与载流体材料有关的常数,As½/mm²,见表1。
θr——最终温度,℃;θi——起始温度,℃;β——0℃时载流体电阻温度系数的倒数,K,见附表1;σc——20℃时载流体比热,J/K·m³,见附表1;ρ20——导体20℃时电阻率,Ω·m,见附表1;二、短路电流计算简化式短路电流的实际过度过程是比较复杂的。
短路电流从产生瞬间时电流到衰变为暂态电流,最后达到稳定电流。
短路过程中载流导体的热效应正比于短路电流的平方并截止于切断故障的实际动作时间t。
一般情况下,短路电流作用时间很短,可以认为导体短路是个绝热过程。
通过分析和换算,可以将公式1化简为:式中:S——载流体截面积,mm²,对于导体和金属套而言,使用标称截面足够了(如果是屏蔽,此值需仔细考虑);I AD——短路电流(短路期间内电流有效值),A:t——短路时间,s,自动合闸情况下,t是短路电流持续时间的集合,最大到5s,二次短路之间任何冷却作用均忽略:C——热稳定系数,见附表2。
应用三层热防护服热传递改进模型的皮肤烧伤度预测一、本文概述随着工业技术的快速发展,高温环境下的作业越来越普遍,这无疑增加了工作人员遭受皮肤烧伤的风险。
传统的热防护服虽然在一定程度上能够降低这种风险,但由于其设计往往基于经验而非科学模型,因此其防护效果往往难以达到预期。
针对这一问题,本文提出了一种应用三层热防护服热传递改进模型的皮肤烧伤度预测方法。
该模型基于热传递理论,通过对热防护服各层材料的热传递性能进行深入研究,构建了一个能够准确预测皮肤烧伤度的数学模型。
这一模型不仅可以用于优化热防护服的设计,提高其在高温环境下的防护效果,还可以为相关行业的安全生产提供有力保障。
本文首先介绍了三层热防护服的基本原理和结构,然后详细阐述了热传递改进模型的建立过程,最后通过实验验证了模型的准确性和有效性。
希望通过本文的研究,能够为热防护服的设计和生产提供新的思路和方法,进一步降低高温环境下工作人员的皮肤烧伤风险。
二、三层热防护服热传递模型的建立随着工业的发展,高温环境作业变得日益普遍,热防护服在保护作业人员免受高温伤害方面发挥着重要作用。
然而,传统的热防护服设计往往基于单层或多层材料的热阻性能,缺乏对实际热传递过程的全面考虑。
因此,本文旨在建立一种三层热防护服热传递模型,以更准确地预测皮肤烧伤度。
该模型基于热传导、热对流和热辐射三种基本传热方式,综合考虑了防护服各层材料的热物性、服装结构、环境温度、湿度以及人体活动等因素。
模型将防护服分为内层、中层和外层,每层材料都具有不同的热阻、热容和导热系数等热物性参数。
同时,模型还考虑了服装结构对热传递的影响,如缝合处、袖口和领口等部位的热量泄漏。
在模型建立过程中,我们采用了有限差分法、有限元法等数值计算方法,对热传递过程进行离散化处理,并通过迭代计算求解各层材料的温度分布和热量传递情况。
同时,我们还结合了实验数据,对模型进行了验证和修正,以确保其准确性和可靠性。
通过该模型的建立,我们可以更全面地了解三层热防护服在实际使用过程中的热传递情况,为优化防护服设计、提高防护性能提供科学依据。
*西北工业大学博士论文创新基金资助(CX200405)石振海:1960年生,博士研究生,主要从事热防护材料的研究 T el:029 ******** E mail:shizhenhai9307@航天器热防护材料研究现状与发展趋势*石振海,李克智,李贺军,田 卓(西北工业大学材料学院,西安710072)摘要 热防护系统中所采用的多层复合热防护材料的层间界面结合和小块材料之间的连接对航天器的可靠性有很大影响,目前二者都存在一定的缺陷。
依据功能梯度材料和C/C 复合材料的理论,将高导热率碳泡沫和低导热率碳微球设计成密度和热导率功能梯度热防护碳泡沫材料,使其具备组分之间无层间界面和小块材料间易于连接等特点。
关键词 热防护材料 碳泡沫 功能梯度材料 C/C 复合材料Research Status and Application Advance of Heat ResistantMaterials for Space VehiclesSH I Zhenhai,LI Kezhi,LI Hejun,T IAN Zhuo(Schoo l of M aterials Science,N o rthwester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710072)Abstract T he reliability o f space v ehicles is much affected by the inter face bonding of multilayer heat resist ant mater ials and t he joining of smaller mater ials in the ther mal prot ection sy st em.Ho wev er,ther e ar e defect s in bothaspects.Based on the theo ries concerning funct ional g radient mater ials and C/C composit es,a way is desig ned to pre par e a functional gr adient carbon foam w ith density and heat conductiv ity for ther mal pr otection from the car bon foam with hig h heat conductivity and the carbon microsphere with low heat conductivity.T he advantag es of the newly designed material lie in that there are no interfaces between layers of materials and smaller pieces of materials ar e easy to join.Key words heat r esistant mater ial,carbon foam,functio nal gr adient mater ial,C/C composites1 航天器的热防护系统和热防护材料热防护系统(T her mal pr otectio n sy st em,简称T PS)是各国正在研制的可重复使用于航天(空天)飞行器上的关键部件之一[1,2]。
金属材料的热稳定性与耐热性探索高温应用的关键因素金属材料在高温环境下的应用越来越广泛,例如航空航天、能源产业和汽车制造等领域,对于金属材料的热稳定性和耐热性能要求也越来越高。
本文将探讨金属材料在高温应用下的关键因素,包括合金设计、晶体结构与缺陷控制以及表面改性等方面。
一、合金设计合金设计是提高金属材料高温性能的重要方法之一。
通过合理的合金元素选择和含量调控,可以改变金属材料的微观结构和相互作用,从而提高其热稳定性和耐热性。
常用的合金设计策略包括添加强化相、合金元素的固溶强化、形成亚稳相及细化晶粒等。
1. 添加强化相向金属材料中添加强化相,可以阻碍晶界的滑移和扩散,从而提高其高温强度和耐热性。
例如,钛合金中添加微量的铝和硼元素能够形成强化相,有效提高其高温强度和抗氧化性能。
2. 合金元素的固溶强化通过调整合金元素的含量和比例,可以增加金属材料的固溶强化效应,提高其高温性能。
例如,镍基高温合金中添加铬、铝和钼等元素能够形成固溶强化相,有效提高材料的高温强度和抗蠕变性能。
3. 形成亚稳相通过合金元素的合理选择和加热处理,可以在金属材料中形成亚稳相,提高材料的高温稳定性。
例如,钼合金中添加元素形成亚稳硼化物,能够提高材料的高温硬度和耐热性。
4. 细化晶粒通过合金元素的调控和热处理工艺,可以有效细化金属材料的晶粒尺寸,提高其高温强度和耐热性。
例如,铝合金通过添加微量的镁和锆元素,并采用适当的加工方法和热处理工艺,能够有效细化晶粒,提高其高温塑性和韧性。
二、晶体结构与缺陷控制金属材料的晶体结构和缺陷也对其高温性能起着重要影响。
晶体结构的稳定性和缺陷的密度直接影响金属材料的热稳定性和耐热性。
1. 晶体结构控制通过合金元素的选择和加热处理,可以控制金属材料的晶体结构,提高其高温稳定性。
例如,镍基合金通过适当的固溶处理和相变处理,能够形成具有优良高温稳定性的γ'相,提高材料的高温强度和抗蠕变性能。
2. 缺陷控制缺陷是金属材料中晶界和位错等的存在,直接影响材料的高温性能。
低合金钢涂层板带的热导性能与传热机制分析低合金钢涂层板带是一种常用的材料,在工业生产中扮演着重要的角色。
研究其热导性能与传热机制,不仅有助于提高材料的传热效率,还可以为相关工业领域的设计和应用提供指导。
本文将对低合金钢涂层板带的热导性能与传热机制进行分析。
首先,热导性能是一个材料的热传导能力的度量。
对于低合金钢涂层板带来说,其热导性能的主要影响因素有材料的成分和结构、温度等。
低合金钢的合金元素含量和比例可以影响材料的热导率,一般来说,合金元素的含量越高,热导率越低。
此外,材料的结构也会对其热导性能产生影响,例如晶格结构的不同会导致热导率的差异。
温度对热导性能也有显著影响,一般来说,随着温度的升高,热导率会增加。
针对低合金钢涂层板带的传热机制,可以从微观和宏观两个层面进行分析。
在微观层面上,传热主要是通过固体中的分子振动和自由电子传导来实现的。
当材料加热时,分子振动会增强,导致传热的速率增加。
自由电子传导则是指金属材料中的自由电子在加热时传递热能的行为,其传导能力很高,因此金属的热导率也很高。
而在宏观层面上,传热主要是通过传导、对流和辐射等方式实现的。
传导是指热量通过材料的直接接触传递,对流是指通过流体运动传递热量,辐射是指通过电磁波辐射传递热量。
针对低合金钢涂层板带的热导性能与传热机制,研究人员对其进行了一系列实验和模拟分析。
例如,通过热导率的测试实验,可以确定材料的热导率值。
同时,还可以通过热传导模型的建立,模拟材料的传热过程,进一步研究材料的热导性能与传热机制。
此外,对低合金钢涂层板带的热导性能进行数值模拟,可以在理论上推导出其传热特性,并得到与实验结果相符的结论。
在实际应用中,了解低合金钢涂层板带的热导性能与传热机制对于工业生产具有重要的意义。
通过优化涂层板的设计和制备工艺,可以改善材料的热传导效率,提高材料的传热性能。
例如,在石油化工行业中,低合金钢涂层板带的热传导性能对于管道的热传导有着重要的影响。
热防护材料防护试验热防护试验的目的是评估热防护材料的性能,包括其抗热辐射、导热、防火以及耐热性等方面。
试验的结果能够指导热防护材料的设计和选择,确保它们满足工作环境的要求,保护人员的安全。
热辐射试验是热防护试验的一个重要部分。
其目的是评估防护材料对热辐射的屏蔽性能。
试验可采用辐射加热系统,通过模拟真实工作环境中的高温辐射条件,对防护材料进行暴露。
试验时,可测量样品表面温度和背面温度,从而评估其热辐射传递性能。
导热试验是评估热传导性能的一种方法。
通过测量防护材料的导热系数,可以确定其导热性能。
导热试验可采用传热试验仪进行,该仪器能够模拟真实工作环境中的导热条件,通过测量样品之间的温度差异来计算导热系数。
防火试验是评估热防护材料的防火性能的一个重要指标。
火灾是工业环境中一种常见的危险情况,因此防火性能对于热防护材料来说尤为重要。
试验可采用火焰加热系统,通过观察和评估材料的燃烧行为、燃烧速率以及火焰蔓延程度来评估其防火性能。
耐热性试验是评估热防护材料的耐高温性能的方法之一、耐热性试验可采用高温加热系统,将材料暴露在高温环境下,观察和评估其在高温条件下的性能变化。
通过测量材料的物理性能指标,比如强度、硬度、收缩率等,来评估其耐高温性能。
除了以上所述的试验方法,还可以根据具体的应用需求设计并开展其他类型的热防护试验。
例如,对于热防护材料的耐热性能试验,可以使用恒温恒湿试验箱,模拟不同温度和湿度条件下的工作环境,评估材料的性能变化。
在进行热防护试验时,有几个需要注意的方面。
首先,确保试验设备和仪器的准确性和稳定性,以便获得可靠的试验结果。
其次,对于不同类型的热防护材料,需要选择相应的试验方法,并严格按照试验标准进行操作。
最后,需要充分考虑试验的安全性,采取必要的防护措施,确保试验过程中的人员安全。
总之,热防护试验对于确保热防护材料的性能和安全性至关重要。
通过评估防护材料的热辐射、导热、防火和耐热性能,可以选取和设计合适的热防护材料,保护人员的生命安全和身体健康。
金属热防护系统材料与结构研究进展
姚草根;吕宏军;贾新潮;张绪虎;王琪
【期刊名称】《宇航材料工艺》
【年(卷),期】2005(035)002
【摘要】简要综述了金属热防护系统的国外研究进展,重点介绍了美国高温合金热防护系统材料与结构以及钛合金热防护材料与结构的研究概况,并对国内情况作了一些简介.指出金属热防护系统是下一代重复使用运载器大面积表面热防护的第一方案.
【总页数】4页(P10-13)
【作者】姚草根;吕宏军;贾新潮;张绪虎;王琪
【作者单位】航天材料及工艺研究所,北京,100076;航天材料及工艺研究所,北京,100076;航天材料及工艺研究所,北京,100076;航天材料及工艺研究所,北
京,100076;航天材料及工艺研究所,北京,100076
【正文语种】中文
【中图分类】V444.36
【相关文献】
1.金属热防护系统多层隔热材料的传热分析及参数优化 [J], 闫长海;曲寿江;孟松鹤;陈贵清;杜善义;刘国仟
2.金属热防护系统隔热材料的发展与现状 [J], 闫长海;孟松鹤;陈贵清;杜善义
3.重复使用金属热防护系统研究进展 [J], 姚草根;吕宏军;贾新朝;李海刚;贾中华
4.金属热防护系统的研究进展 [J], 史丽萍;李垚;赫晓东
5.金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热分析 [J], 闫长海;孟松鹤;陈贵清;曲伟;刘国仟
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
收稿日期:2010-09-20作者简介:李东辉,1971年出生,博士研究生,研究方向为高温热防护材料辐射特性及耦合传热等。
E-m a i l :l d h 0086451@y a h o o .c o m .c n·计算材料学·多层高温隔热结构的传热特性李东辉 夏新林 艾 青(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨 150001)文 摘 建立了高温多层隔热结构传热计算模型,采用蒙特卡罗方法模拟每个半透明隔热材料层内的一维辐射传递,采用有限体积法对多层隔热结构辐射导热耦合换热能量方程进行求解,对多层隔热结构的瞬态传热及热响应进行了数值模拟分析,研究了反射屏个数等因素的影响。
结果表明,反射屏对多层结构隔热性能的影响取决于隔热材料的辐射特性与导热性能,当隔热材料衰减系数小时,将屏布置于高温区可提高隔热性能,当衰减系数大时,反射屏布置在低温区进行蓄热则更加有利。
关键词 多层隔热结构,热辐射,导热,耦合传热H e a t T r a n s f e r C h a r a c t e r i s t i c s o f H i g h T e m p e r a t u r e M u l t i l a y e r T h e r m a l I n s u l a t i o n sL i D o n g h u i X i a X i n l i n A i Q i n g(S c h o o l o f E n e r g y S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,H a r b i n 150001)A b s t r a c t H i g h t e m p e r a t u r e m u l t i l a y e r t h e r m a l i n s u l a t i o n s h a v e w i d e a p p l i c a t i o n i n t h e r m a l p r o t e c t i o n t e c h n o l o -g i e s f o r h y p e r s o n i c v e h i c l e s .C o m p u t a t i o n a l m o d e l o f t h e h e a t t r a n s f e r i n t h e m a t e r i a l s w a s e s t a b l i s h e d b y t h e M C M f o r t h e o n e d i m e n s i o n a l r a d i a t i v e t r a n s f e r i n e a c h s e m i t r a n s p a r e n t i n s u l a t i o n l a y e r a n d b y t h e F V M f o r t h e h e a t t r a n s f e r o f c o m b i n e d r a d i a t i o n a n d c o n d u c t i o n i n t h e m u l t i l a y e r m a t e r i a l s .T h e t r a n s i e n t h e a t t r a n s f e r a n d t h e r m a l r e s p o n s e o f t h e m u l t i l a y e r i n s u l a t i o n s w e r e n u m e r i c a l l y s i m u l a t e d a n d a n a l y z e d .I n f l u e n c i n g f a c t o r s i n c l u d i n g s c r e e n n u m b e r s ,s c r e e n s l a y o u t ,e m i t t a n c e e t c w e r e a n a l y z e d .R e s u l t s o b t a i n e d s h o wt h a t b o t h r a d i a t i o n a n d c o n d u c t i o n p r o p e r t i e s o f t h e i n s u l a -t i o n m a t e r i a l i n f l u e n c e t h e i n s u l t i n g p e r f o r m a n c e o f t h e m u l t i l a y e r s t r u c t u r e .D e n s e l y d i s t r i b u t e d f o i l s i n h i g h t e m p e r a -t u r e z o n e c a n i m p r o v e t r a n s i e n t i n s u l a t i n g p e r f o r m a n c e w h e n e x t i n c t i o n c o e f f i c i e n t o f t h e i n s u l a t i o n m a t e r i a l i s r e l a t i v e -l y s m a l l .O t h e r w i s e f o i l s i nl o wt e m p e r a t u r e z o n e a r e p r e f e r r e df o r i n s u l a t i o n s w i t hl a r g e e x t i n c t i o n c o e f f i c i e n t t o i n -c r e a s e h e a t s t o r a g e c a p a b i l i t y o f t h e m u l t i l a y e r s t r u c t u r e .K e y w o r d s M u l t i l a y e r t h e r m a l i n s u l a t i o n s ,T h e r m a l r a d i a t i o n ,H e a t c o n d u c t i o n ,C o u p l e d h e a t t r a n s f e r 0 引言隔热材料的多孔性通常使得其对热辐射具有半透明性,除利用粒子散射遮蔽热辐射传输外,还可将多个高反射率反射屏布置于辐射半透明的隔热材料内,以形成多层隔热结构,如图1所示[1]。