Шкоропадо М. С. Високотемпературний тепломасообмін та кінетика окислення тугоплавких металів у різних газових середовищах

Встановлено послідовні стадії високотемпературного тепломасообміну і окислення вольфрамових і молібденових дротиків з описом основних механізмів теплообміну, кінетики фазових і хімічних перетворень. Виміряні профілі температур для вольфрамових і молібденових дротиків, що дозволяють зробити висновок про інтенсивність теплообміну та стан їх поверхні при різних значеннях сили струму. Визначено критичні значення сили струму, при яких відбувається перехід до нестаціонарного високотемпературного окислення дротиків заданих геометричних розмірів в різних газових середовищах. Показано, що природна і вимушена конвекції залежно від розташування дротиків відносно набігаючого потоку, впливає не лише на критичне значення сили струму, але і на особливості формування оксидного шару на їх поверхні. Встановлено закономірності високотемпературного тепломасообміну і окислення тугоплавких металів в різних газових середовищах (технічний аргон, повітря, знижений тиск, вуглекислий газ). Розроблена методика для визначення коефіцієнта спектральної випромінювальної здатності металевих дротиків при різних температурах поверхні. Визначено послідовні стадії нестаціонарного окислення вольфрамових і молібденових дротиків, що нагріваються електричним струмом. Уперше експериментальним шляхом доведено наявність максимуму на часовій залежності товщини оксидної плівки, наростаючої на поверхні вольфрамового дротика при високих температурах. Визначено швидкості зростання оксидних кристалічних утворень на первинній оксидній плівці на поверхні вольфраму і молібдену. Вивчена механізм зростання оксидних утворень на поверхні вольфраму. Проведено фізико-математичне моделювання високотемпературного тепломасообміну і окислення металевих дротиків з урахуванням внутрішнього джерела теплоти. В аналітичному вигляді отримано вираз для визначення профілю температури по довжині металевого дротика при теплообміні молекулярно-конвективним шляхом з навколишнім газом і в присутності внутрішнього джерела теплоти для випадку лінійної залежності питомого опору від температури. Отримано вираз для теплового потоку теплопровідністю до холодних контактів, що враховує молекулярно-конвективний теплообмін дротика з газом. Проведені розрахунки добре узгоджуються з експериментальними даними.