SU442400A1

SU442400A1 - Method for determining the catalytic activity of materials

Info

Publication number: SU442400A1
Application number: SU1803269A
Authority: SU
Inventors: Юрий Викторович Яхлаков; Владимир Григорьевич Воронкин; Вадим Леонидович Беспалов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5539
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1974-09-05

Description

1one

Изобретение относитс к тенлофизическим исследовани м в физической .газовой динамике или аэрофизике и может быть иснользовано в материаловедении дл определени каталитической активиости различных, в том числе и исиользуемых в технике материалов при рекомбинации атомов диссоциированного газа на обтекаемой им поверхности.The invention relates to tenlophysical studies in physical gas dynamics or aerophysics and can be used in materials science to determine the catalytic activity of various materials, including those used in engineering, when recombining dissociated gas atoms on a streamlined surface.

Известен снособ онределени каталитической активиости материалов по отношению к рекомбинации ато.мов ири химически замороженном или неравновесном течении в иограиичном слое, основанный иа измерении теиловых потоков.A known method for determining the catalytic activity of materials with respect to the recombination of ir atoms of a chemically frozen or non-equilibrium flow in the graphic layer, based on the measurement of teel streams.

Недостатком такого сиособа вл етс то, что не все материалы могут быть исследованы с его номощью. Кроме того, большинство материалов , покрытий, используемых в техиике, трудно получить в виде тонкой (пор дка несколькпх мкм) пленки с coxpaиeииe их свойств, значени Kw, вычисленные такил способом, характеризуютс большой погрешностью .The disadvantage of this method is that not all materials can be investigated with its help. In addition, most materials, coatings used in technology, it is difficult to obtain in the form of a thin (on the order of several microns) films with matching of their properties, the values of Kw, calculated by this method, are characterized by a large error.

С целью повышени точности измерений исследуемый материал располагают на всей поверхиости модели, иаиример, иластине или клине, перед двум дифференциально включенными тепловыми датчиками, наход щимис в одинаковых услови х нев зкого обтекани . Поверхность исследуемого материала наIn order to improve the accuracy of measurements, the material under study is placed on the entire surface of the model, iaimer, ilastina or wedge, in front of two differentially activated thermal sensors that are under the same conditions of non-visive flow. The surface of the investigated material on

половине модели на всем ее прот жении и поверхность обоих датчиков покрывают тонкой иленкой с известной каталитической активностью , измер ют разность тепловых потоков к датчикам от газа, прошедшего над исследуемой поверхностью и иад иоверхностью с известной каталитической активностью и по разности оиредел ют каталитическую активность материала. Предлагаемый способ осушествл етс следующим образом.Half of the model over its entire length and the surface of both sensors are covered with a thin film with known catalytic activity, the difference in heat fluxes to the sensors from the gas that has passed over the surface and surface and the surface with known catalytic activity is measured, and the catalytic activity of the material is determined by the difference. The proposed method is carried out as follows.

Исследование проводитс в гор чем потоке удариой трубы за падаюш,ей ударной волной. В качестве рабочего используетс исследуемый газ, дл которого необходимо определитьThe study is conducted in the hot stream of a blow pipe for a falling, with a shock wave. The working gas used is the test gas, for which it is necessary to determine

скорость рекомбинации атомов Kw на поверхиости исиытываемого материала. Может быть использоваиа и смесь газов, например, воздух , если ее можио ириближенно рассматривать как бинарную смесь атомов и молекул.the recombination rate of Kw atoms on the surface of the material being studied. It can also be used as a mixture of gases, for example, air, if it can be closely considered as a binary mixture of atoms and molecules.

При это.м определ етс эффективное значение /(кСоздаетс режим, при котором в иабегающем потоке имеет место высока степень диссоциации (а 0,5), при давлении, обеспечивающем замороженное нли близкое к нему иеравиовесное течение в пограничном слое на модели. Модель удобно выполнить в виде пластины или клина (фиг. 1). Поверхност..At this m, the effective value of / is determined. in the form of a plate or a wedge (Fig. 1). Surface ..

модели покрывают исследуемым материалом 1. в пазах модели на уровне с ее поверхностью монтируют калориметрические, либо пленочные датчики электрического сопротивлени 2 дл измерени теплового потока. Датчики располагают на одинаковом рассто нии от передней кромки модели и наход тс в одинаковых услови х нев зкого обтекани . Половина модели 3 перед одним из датчиков, а также оба датчика покрываютс тонкой пленкой одного и того же материала, обладающего известной каталитической активностью по отношению к рекомбинации атомов исследуемого газа, например, достаточно высокой каталитической активностью Kw 1000 см/сек. Примерно такие значени /Си, имеют серебро, платина, медь.The models are covered with the material under study 1. In the model's grooves, calorimetric or film electrical resistance sensors 2 are mounted at the level with its surface to measure heat flux. The sensors are positioned at the same distance from the leading edge of the model and are under the same conditions for a non-viscous flow. Half of model 3 in front of one of the sensors, as well as both sensors, are covered with a thin film of the same material, which has a known catalytic activity towards the recombination of the atoms of the test gas, for example, a sufficiently high catalytic activity of Kw 1000 cm / sec. Approximately such values / C, have silver, platinum, copper.

Тепловые датчики включают в соседние плечи мостовой измерительной схемы. При одинаковых размерах, теплофизических и электрических характеристиках датчиков, одинаковой силе тока, пропускаемого по датчикам , что осуществл етс балансировкой моста , сигнал в измерительной диагонали пропорционален разности удельных тепловых потоков . Кроме того, измер етс абсолютна величина теплового потока к одному из датчиков.Thermal sensors include in the adjacent shoulders of the bridge measuring circuit. With the same dimensions, thermal and electrical characteristics of the sensors, the same current strength passed through the sensors, which is accomplished by balancing the bridge, the signal in the measuring diagonal is proportional to the difference of the specific heat fluxes. In addition, the absolute value of the heat flux to one of the sensors is measured.

Допустим, что исследуемый материал обладает существеш1о меньшей каталитической активностью, чем материал пленки, нанесенной на половину модели и датчики. В этом случае распределени удельных тепловых потоков по длине модели будут иметь характер, показанный на фиг. 2. Крива 4 соответствует поверхности, покрытой пленкой с известной каталитичностью: крива 5 соответствует поверхности исследуемого материала.Assume that the material under study has a substantially lower catalytic activity than the material of the film deposited on half of the model and sensors. In this case, the distribution of specific heat fluxes over the length of the model will have the character shown in FIG. 2. Curve 4 corresponds to the surface coated with a film with known catalyticity: curve 5 corresponds to the surface of the material under study.

Разность средних интегральных значений теплового потока по поверхности датчиков, подлежаща измерению в эксперименте, равна Ag. Выброс теплового потока на поверхности датчика в случае исследуемого материала обусловлен ступенчатым возрастанием каталитичности поверхности на границе исследуемого материала и датчика. Вли ние температурной ступеньки на распределение тепловых потоков пренебрежимо мало из-за малой величины этой ступеньки, вследствие кратковременности процесса ( сек) и из-за большого перепада между энтальпией торможени потока и энтальпией газа при температуре поверхности.The difference of average integral values of heat flux over the sensor surface, to be measured in the experiment, is equal to Ag. The release of heat flux on the sensor surface in the case of the material under study is caused by a stepwise increase in the surface catalyticity at the interface of the material and sensor under study. The effect of the temperature step on the distribution of heat fluxes is negligible due to the small size of this step, due to the short duration of the process (s) and due to the large difference between the flow deceleration enthalpy and gas enthalpy at the surface temperature.

В эксперименте измер ютс также скорость движени ударной волны и давление перед ней, т. е. начальное давление в отсеке низкого давлени . Этих параметров достаточно,The experiment also measures the speed of movement of the shock wave and the pressure in front of it, i.e. the initial pressure in the low pressure compartment. These parameters are enough

чтобы определить все остальные параметры набегающего потока. Дл условий эксперимента проводитс расчет тепловых потоков дл случа известной каталитической пленки и при варьировании величины Kw дл исследуемого материала. Расчет проводитс численным методом. Величина /С дл исследуемого материала определ етс путем сопоставлени данных эксперимента и расчета в видеto determine all other parameters of the incident flow. For the experimental conditions, heat fluxes are calculated for the case of a known catalytic film and by varying the Kw value for the material under study. The calculation is carried out numerically. The value of / C for the material under study is determined by comparing the experimental data and the calculation in the form

, где А - разность тепловых потоков дл where a is the heat flux difference for

9ш9sh

двух датчиков, qw - тепловой поток к одному из датчиков. Сопоставление расчета и эксперимента в таком виде позвол ет в значительной мере исключить погрешности в определеНИИ параметров потока и повысить за счет этого точность определени Kw Определение /Си иллюстрируетс на фиг. 3, где приведена расчетна крива 6, и указано значение искомой величины Кгсх, соответствующее Д two sensors, qw - heat flow to one of the sensors. Comparison of the calculation and experiment in this form allows one to substantially eliminate errors in determining the flow parameters and thereby increase the accuracy of determination of Kw. Definition / C is illustrated in FIG. 3, where the calculated curve 6 is given, and the value of the desired value Cgxx is given, corresponding to D

меренной величине (-- эксперимента.measured value (- experiment.

9w J Предмет изобретени 9w J Invention

Способ определени каталитической активности материалов по отношению к рекомбинации атомов при химически замороженном или неравновесном течении в пограничном слое, основанный на измерении тепловых потоков,The method of determining the catalytic activity of materials in relation to the recombination of atoms in a chemically frozen or non-equilibrium flow in the boundary layer, based on the measurement of heat fluxes,

отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений, исследуемый материал располагают на всей поверхности модели , например, пластины или клина, перед двум дифференциально включенными тепловыми датчиками, наход щимис в одинаковых услови х пев зкого обтекани , поверхность исследуемого материала на половине модели перед одним из датчиков на всем ее прот жении , и поверхность обоих датчиков покрывают тонкой пленкой с известной каталитической активностью, измер ют разность тепловых потоков к датчикам от газа, прошедшего над исследуемой поверхностью и над поверхностью с известной каталитической активностью , и по разности определ ют каталитическую активность материала.characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, the material under study is placed on the entire surface of the model, for example, a plate or wedge, in front of two differentially activated thermal sensors that are under the same conditions of viscous flow, on the half of the model in front of one from the sensors along its entire length, and the surface of both sensors is covered with a thin film with a known catalytic activity, the difference between the heat fluxes to the sensors from the gas that has passed over and the traced surface and above the surface with a known catalytic activity, and by the difference determine the catalytic activity of the material.