Способ определения каталической активности материалов

 

оп я

ИЗОБРЕТЕНИЯ!!!! 44240 0

t ;оюз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 30.06.72 (21) 1803269/26-25 (51) М. Кл. 6 01п 25/00 с присоединением заявки №

Государственньо! комитет

Совета Министров СССР ло дела!и изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 05.09.74. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 07.04.75 (53) УДК 622.412,1 (088.8) (72) Авторы изобрстсшгя

Ю. В. Яхлаков, В. Г. Воронкин и В. Л. Беспалов (71) Зая!гите чь (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ

АКТИВНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретеш!с относится к теплофизическим исследованиям в физической газовой динамике или аэрофизике и может быть использовано в материаловедении для определения «аталитической активности различных, в том числе и используемых в технике материалов при рекомбинации атомов диссоциированного газа па обтекаемой им поверхности.

Известен способ определения каталитической активности материалов по отношению к рекомбинации атомов при химически замороженном или неравновесном течении в пограничном слос, основанный на измерении теплоВь!х потоков.

Недостатком такого способа является то, что не все материалы могут быть исследованы с его помощью. Кроме того, большинство материалов, покрытий, используемых в технике, трудно получить в виде тонкой (порядка нескольких м«м) пленки с сохранением их свойств, значения Kw, вычисленные таким способом, харак !еризуются большой погрешностью.

С целью повышения точности измерений исследуемый материал располагают на всей поверхности модели, например, пластине или клине, перел двумя дифференциально включеннымп тепловыми датчиками, находящимися в одинаковых у словиях невязкого обтекания. Поверхность исследуемого материала на половине модели на всем ее протяжении и поверхность обоих датчиков покрывают тонкой пленкой с известной каталитической активностью, измеряют разность тепловых потоков к датчикам от газа, прошедшего над исследуемой поверхностью и над поверхностью с известной каталитической активностью и по разности определяют каталитическую активность материала. Предлагаемый способ осу10 ществлястся следующим образом.

Исследование проводится в горячем потоке ударной трубы за падающей ударной волной.

В качестве рабочего используется исследуемый газ, для которого необходимо определить

15 скорость рекомбинации атомов К„на поверхности испытываемого материала. Может быть использована и смесь газов, например, воздух, если ее можно приближенно рассматривать как бинaðíóþ смесь атомов и молекул.

20 При этол определяется эффективное значение К„.

Создается режим, при котором в набегающем потоке имеет место высокая степень дис25 социации (я 0,5), при давлении, обеспечивающем замороженное пли близкое к нему псравновесное течение в пограничном слое на модели. Модель удобно выполнить в виде пластины или клина (фиг. 1). Поверхност, 30 модели покрывают исследуемым материа442400

I0

50 лом 1. В пазах модели на уровне с ее поверхностью монтируют калориметрические, либо пленочные датчики электрического сопротивления 2 для измерения теплового потока. Датчики располагают на одинаковом расстоянии от передней кромки модели и находятся в одинаковых условиях невязкого обтекания.

Половина модели 3 перед одним из датчиков, а также оба датчика покрываются тонкой пленкой одного и того же материала, обладающего известной каталитической активностью по отношению к рекомбинации атомов исследуемого газа, например, достаточно высокой каталитической активностью К

1000 см/сек. Примерно такие значения К имеют серебро, платина, медь.

Тепловые датчики включают в соседние плечи мостовой измерительной схемы. При одинаковых размерах, теплофизических и электрических характеристиках датчиков, одинаковой силе тока, пропускаемого по датчикам, что осуществляется балансировкой моста, сигнал в измерительной диагонали пропорционален разности удельных тепловых потоков. Кроме того, измеряется абсолютная величина теплового потока к одному из датчиков.

Допустим, что исследуемый материал обладает существенно меньшей каталитической активностью, чем материал пленки, нанесенной на половину модели и датчики. В этом случае распределения удельных тепловых потоков по длине модели будут иметь характер, показанный на фиг. 2. Кривая 4 соответствует поверхности, покрытой пленкой с известной каталитичностью: кривая 5 соответствует поверхности исследуемого материала.

Разность средних интегральных значений теплового потока по поверхности датчиков, подлежащая измерению в эксперименте, равна Ag. Выброс теплового потока на поверхности датчика в случае исследуемого материала обусловлен ступенчатым возрастанием каталнтичности поверхности на границе исследуемого материала и датчика. Влияние теMпературной ступеньки на распределение тепловых потоков пренебрежимо мало из-за малой величины этой ступеньки, вследствие кратковременности процесса (-1 ° 10-4 сек) и нз-за большого перепада между энтальпией торможения потока и энтальпией газа при температуре поверхности.

В эксперименте измеряются также скорость движения ударной волны и давление перед ней, т. е. начальное давление в отсеке низкого давления. Этих параметров достаточно, чтобы определить все остальные параметры набегающего потока. Для условий эксперимента проводится расчет тепловых потоков для случая известной каталитической пленки и при варьировании величины К для исследуемого материала. Расчет проводится численным методом. Величина К для исследуемого материала определяется путем сопоставления данных эксперимента и расчета в виде

Лд, где Aq — разность тепловых потоков для

Ч О двух датчиков, q — тепловой поток к одному из датчиков. Сопоставление расчета и эксперимента в таком виде позволяет в значительной мере исключить погрешности в определении параметров потока и повысить за счет этого точность определения К . Определение

К„иллюстрируется на фиг. 3, где приведена расчетная кривая 6, и указано значение искомой величины К, соответствующее из hó меренной величине ) эксперимента.

Чю

Предмет изобретения

Способ определения каталитической активности материалов по отношению к рекомбинации атомов при химически замороженном или неравновесном течении в пограничном слое, основанный на измерении тепловых потоков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, исследуемый материал располагают на всей поверхности модели, например, пластины или клина, перед двумя дифференциально включенными тепловыми датчиками, находящимися в одинаковых условиях невязкого обтекания, поверхность исследуемого материала на половине модели перед одним из датчиков на всем ее протяжении, и поверхность обоих датчиков покрывают тонкой пленкой с известной каталитической активностью, измеряют разность тепловых потоков к датчикам от газа, прошедшего над исследуемой поверхностью и над поверхностью с известной каталитической активностью, и по разности определяют каталитическую активность материала.

442400

Фиг с и

Wy

Фи(Д

Составитель Б. Рзянин

Редактор Л. Бурова

Корректор Н. Аук

Техред В. Рыбакова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 879, 8 Изд. ¹ 461 Тираня 651 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Мш.петров СССР по делам изобретешш и открытий

Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5