, : Изобретение относитс к области технической физики, а также к теплофизичес-) КИМ исследовани м в физической газовой динамике или аэрофизике, .и может быть использовано в материаловедении дл определени каталитической активности раэЛичных материалов, используемых в технике , которые в рабочем состо нии обтекаютс диссоциированным газом, и тепловой поток от газа к ним в значительной степени зависит от интенсивности.рекомбинации атомов на поверхности. Известный спосод определени каталитической активности материалов, которые могут быть нанесены в виде тонкой пленки ( мкм) на поверхности теплового датчика, основан на измерении теплового потока в окрестности критической точки при замороженном течении в пограничном слое и последующем расчете каталитической активности с использованием теории пограничного сло l. Основным недостатком этото способа вл етс то, что с его помощью може быть исследован ограниченный круг мате- риалов, которым трудно найти практическое применение,. Ближайшим техническим решением к изобретению вл етс способ, в котором каталитическа активность может быть определена дл любого материала, основанный на измерении разности тепловых потоков к поверхности дифференпиа ьно включенных датчиков, покрытых этаповным материалом с известной каталитической активностью и расположенных на модели за участками поверхности, один из которых покрыт эталонным материалом, другой - исследуемым. Одновременно. мер етс абсолютна величина теплового потока за участком эталонного материала . Каталитическа активность исследуе- мого материала определ етс на основании сопоставлени относительной измёревнсй разности тепловых потоков с ее расчет ыми значени ми,, полученными шсес ради задаваемых в расчете значений катапитическсА активности 2.
69.3200
Недостатки этого с пек. оба эаключают с в том, что каталитическую активность исследуемого материала приходитс определ ть на основании сопоставлени измеренной величины с расчетной кривой, расчет пограничного сло с учетом неравновесных процессов и диффузии може быть недостаточно точен иэ-за недостаточной достоверности используемых в расчетах констант и характеристик; непосред- Ю ственное измерение разности двух близких величин при дифференциально включенных датчиках может привести к существен ным ошибкам, поскольку при пересчете электрического сиг«ала на разность тетьловых потоков приходитс использовать параметры датчиков, определ емые с погрешностью , кроме того, очень трудно получить абсолютно одинаковые датчики, а это при дифференциально включенных даа чиках приводит к усложнению электрической схемы, что также влечет за собой рост погрешности. Целью изобретени . вл етс повышение ТОЧНОСТИ определени каталитической актив ностй. -:. . : ;,. , ; . Дл достижени поставленной цели в способе, заключаюшемс в том,.что исследовани провод т при химически замороженном или неравновесном течении в ; пограничном слое, два участка поверхности модели, например, пластины или клина наход щихс в одинаковых услови х нев зкого обтекани , покрывают один - исследуемым материалом, другой - эталонным с известной высокой каталйт 1ческой активностью (например платиной), используют дл измерений датчики теплового по тока, покрытые эталонным материалом и расположенные непосредствейно за этими участками поверхности, создают на модели по крайней мере два дополнительный У4йс;тка поверхности, наход щихс в одинаковых услови х с двум первыми относительно набегающего потока газа, покры вают один иэ них некаталитическим материалом , другой - материалом с известным промежуточным значением каталитической активности, измер ют абсолютные величи- ны тепловых потоков за каждым участком поверхности, на основании тепловых потоков , измеренных за участками Поверхности с известной каталитической аквтиностью , и по величи з:е теплового потока., иэмёрённого за участком исследуемого материала , определ ют каталитическую ак- тивность последнего.
Сушность изобретени состоит в следующем .
На модели создают участки поверхности , наход щиес в одинаковых услови х нев зкого обтекани . Один из этих участков покрывают исследуемым материалом, другой - эталонным с известной и желательно более высокой каталитической актцвностью . Датчики теплового потока располагают непосредственно за указанными участками и покрывают их пленкой эталонного материала. Кроме того на модели создают дополнительные участки поверх- . ности, по крайней мере два, один из них покрывают некаталитическим материалом, другой - материалом с конечным промежуточным значением каталитической активности , измер ют абсолютные значени тепловых потоков за каждым учасаком, а не их разности, как в практике, на основании величин тепловых потоков, полученных за участками с известной каталитической активностью, определ ют опорные точки зависимости относительно теплового потока от каталитической активности и по относительной величине тепло- . в.ого потока, измеренного за участком исследуемого материала, определ ют каталитическую активность последнего. Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом. Измерени выполн ют, например, в гор чем потоке ударной трубы, следукншем за падающей ударной волной. В качестве рабочего И1спользуют исследуемый газ, т. е. газ,- дл которого требуетс определить скорость рекомбинации атомов (K на поверхности исследуемого материала . Создают режим, при котором в набегающем на модель потоке имеет место высока степень диссоциации ,5). и течение в пограничном слое на модели вл етс замороженным или близким к нему. На фиг. 1 представлена модель, выполненна fe виде пластиць или клина; на фиг. 2 - схема определени опорных точек и константы скорости каталитической рекомбинации эталонного и исследуемого материалов. . . Поверхность модели разбивают по крайней мере на четыре участка, одинаково расположенных относительно набега-. ющего потока, на одном из них монтируют образец или нанос т слой исследуемого материала 1. На остальных участках нанос т материалы с известной каталитической активностью: некатллитичкский 569 материал 2 (К О), материал с возможно более высокой каталитической активностью 3 и материалы с промежуточными значени ми каталитической активности 4. Этими материалами могут быть, например стекло или фторопласт (( см/с), платина или серебро ( см/с), (К 500 см/с) и др. Приведенные значени констант скорости каталитической рекомбинации этих материалов относ тс к рекомбинации азота. Материал с максимальной каталитичес кой активностью используют в качестве эталонного, т. е. нанос т его также и на поверхность датчиков теплового потока 5. Наиболее удобной дл этой цели вл етс платина, поскольку платинова пленк нанесенна на стекл нную подложку, может быть одновременно использована в качестве термометра сопротивлени в датчике теплового потока. Технологи из готовлени таких датчиков хорошо освоена в лабораторных услови х. Способ основан на использовании тепловых эффектов, которые сопровождают физико-химические превращени и процесс течени газа в пограничном слое. На всех участках поверхности модели, кроме одного (участок с высококаталитическим материалом), имеет место разрыв каталитической активности на границе между нанесенным материалом и датчиком . Максимальный разрыв - на участке с некаталитическим материалом. На участке с исследуемым материалом разрыв не известен и подлежит определению в эксперименте. При движении диссоциированного газа над точкой разрыва катал тической активности возникает скачкоо&разное возрастание теплового потока к датчику, обусловленное увеличившейс . интенсивностью .рекомбинации атомов на станке, причем тепловой поток возрастае тем больше, чем. выше концентраци ат(-. мов в пристеночной области пограничного сло . Концентраци в точке разрыва зависит в свою очередь от интенсивности рекомбинации атомов на поверхности предшествующего участка. Таким образом , величина теплового потокг за разрывом каталитичности оказываетс завис щей от каталитической активности поверхности предшествующего участка. На основании тепловых потоков, измеренных за участками с известной, каталитической активностью поверхЕюсти, определ ютс опорные точки зависимости ( (фиг. 2). Если на основании толь0 ico одних опорных точек построить эту зависимость окажетс Затруднительным, не- обходимо прибегнуть к расчету и с его помощью установить характер поведени кривой между опорными точками. Результаты эксперимента и расчета целесообразно представл ть в относительном виде, чтобы максимально исключить вли ние погрешностей определени параметров набегаюшего потока, например, в виде ц, /К () где С), - TeimoBou поток за участком с эталонным материалом, имеющим константу скорости каталитичеокой рекомбинации К.. Константа скорости каталитической рекомбинации исследуемого материала К эпредел етс по тепловому потоку Tt.i-/ ., -..... / Ч-м %Ы-) измеренному за участком исследуемого материала. Способ позвол ет повысить точность измерени . Ф-ормула изобретени Способ определени каталитической активности материалов по отношению к рекомбинации атомов, заключающийс тем, что исследование провод т при химически замороженном или неравновесном течении в пограничном слое, два участ ка поверхности модели, например, пластины или клина, наход щихс в одинаковых слови х нев зкого обтекани , покрывают . один - исследуемым материалом, другойэталонным с известной высокой каталитической активностью, например платиной, используют дл измерений датчики теплоого потока, покрытые эталонным мате- риалом и расположённые непосредственно за этими участками поверхности, о т л ич а ю щ и и с тем, что, с целью повь шени точности, создают на модели по крайней мере два дополнительных участка . .поверхности, на:5Ьд 1ЦИхс в одинаковых услови х с двум первыми относительно набегающего потока газа, покрывают один из них некаталитическим материалом, другой - материалом с известным промежуточным значением каталитической ак- , тивности, измер ют абсолютные величины тепловых потоков за каждым участком поверхности, на основании тепловых потоков , измеренных за участками, поверх-