Прогрев и термодеструкция стеклопластиков.

Тепловое состояние многослойных элементов конструкции, содержащих реагирующий и подверженный термодеструкции стеклопластик в твердой фазе, описывается нелинейным уравнением теплопроводности с двумя конвективными и двумя источниковыми членами в виде [5.29]:

,(5.39)

где с_m, r _m, l _m – эффективные удельная теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности материала;

G ₁ – плотность тока газообразных продуктов термодеструкции связующего;

G ₂ – плотность тока газообразных продуктов взаимодействия двуокиси кремния с углеродом (SiO + CO);

Q_s – тепловой эффект реакций процесса термодеструкции;

Q_{s 2} – тепловой эффект реакций двуокиси кремния с углеродом;

c_{g 1} – удельная теплоемкость газообразных продуктов термодеструкции;

c_{g 2} – удельная теплоемкость газообразных продуктов взаимодействия двуокиси кремния с углеродом (SiO + CO);

r _{g 1} – плотность газообразных продуктов термодеструкции;

r _{g 2} – плотность газообразных продуктов взаимодействия двуокиси кремния с углеродом (SiO + CO).

После прогрева поверхности стеклопластика до температуры плавления на его поверхности образуется слой расплава двуокиси кремния, внутри которого содержатся частички углерода. В расплавленном слое происходит взаимодействие двуокиси кремния с углеродом и фильтрация газообразных продуктов этой реакции и тех, что образовались в твердом материале. Тепловое состояние пленки расплава описывается уравнением теплопроводности в виде:

             (5.40)

где с _melt, r_melt, l_melt – удельная теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности материала;

T – температура расплавленного материала;

y – координата в радиальном направлении;

G ₃ – суммарная плотность тока газообразных продуктов всех реакций;

Q_{s 2}    – тепловой эффект реакции двуокиси кремния с углеродом;

c_{g 3} – удельная теплоемкость смеси газообразных продуктов реакций.

На границе твердое тело – расплав условие теплообмена имеет вид:

, .         (5.41)

Граничные условия на внутренней и внешней поверхностях стенки сопла те же, что и для углепластиков.

Перемещение (унос) внутренней поверхности стенки сопла (поверхности расплава) при разрушении стеклопластика происходит из-за:

– ликвидации пор при плавлении материала ;

– удаления газообразных компонентов реакции двуокиси кремния с углеродом в объеме расплава ;

– уноса с поверхности при взаимодействии частичек углерода с окисляющими компонентами газового потока ;

– испарения и сноса пленки при ее течении V _S.

Поэтому в целом линейный унос поверхности (передвижение границы) описывается соотношением:

.                                                  (5.42)