Можно ли собрать теплоизоляцию из доступных материалов?

[RadioactiveRainbow]

Сабж.
Интересует прежде всего с точки зрения применения в камере сгорания.

Можно ли собрать что-нибудь хоть сколько-нибудь работоспособное (с умеренной скоростью уноса) из примитивных материалов: эпоксидные/полиэфирные смолы и доступные наполнители (стекло, уголь, что в голову придет)?

[Monoceros]

текстолит < стеклотекстолит (особенно тот, который на фф-матрице) < графит

[RadioactiveRainbow]

Текстолит понял, но меня больше интересуют материалы, которые можно формовать самостоятельно.

Графит в чистом виде не хочется - если его в связку добавить в виде сыпучего наполнителя (разумеется, значительную долю - более 0,5) будет ли эффект?


Моск подсказывает, что надо считать теплозатраты на разрушение материала, а из этого параметра с учетом теплофизических параметров получать скорость газификации при известном теплопотоке... но вот как эту самую теплоту газификации посчитать для подручных материалов?

[hcube]

А зачем там теплоизоляция? Там нужен активный съем тепла... ну, хотя бы вот водяной рубашкой. А теплоизолировать - это прямой путь к тому, что камера расплавится.

[RadioactiveRainbow]

Неохлаждаемая камера РД с абляционным ТЗП.
Холодная силовая стенка и постепенно разрушающийся слой теплозащитного покрытия.

Потому что проще изготовления "правильной" камеры.

[Monoceros]

Текстолит понял, но меня больше интересуют материалы, которые можно формовать самостоятельно.

Самостоятельно пруток из текстолита на станок токарный и формовать как надо.

[RadioactiveRainbow]

Это если есть пруток подходящего калибра и станок подходящего размера =)

[Uriy]

Сабж.
Интересует прежде всего с точки зрения применения в камере сгорания.

Можно ли собрать что-нибудь хоть сколько-нибудь работоспособное (с умеренной скоростью уноса) из примитивных материалов: эпоксидные/полиэфирные смолы и доступные наполнители (стекло, уголь, что в голову придет)?

 Асбест.

[Александр Ч.]

Это если есть пруток подходящего калибра и станок подходящего размера =)

Мнэ... а старым дедовским способом: делаем форму, которую потом оклеиваем тканью пропитанной эпоксидной смолой?

[sychbird]

Можно попробовать использовать Королевскую рецептуру от  защитного конуса Р-5. Карбид кремния (абразивный материал) на шелаке. Автор - профессор Дунаев.

[hcube]

Эпоксидку нельзя - она при 400-500С того... нужно какое-то высокотемпературное связующее. При этом - слабо проводящее тепло. Я даже затрудняюсь что-то посоветовать.

Классика - выточить сопло из куска графита, либо собрать его из графитовых элементов, механически закрепленных... ну вот хотя бы на стальном основании.

[us2-star]

Сабж.
Интересует прежде всего ... ..., что в голову придет?

Асбест.

Асбест - канцероген.. вреден.. запрещён!

[Макар]

А нельзя ли керамику про армировать. Т.е Горшок с армировкой тугоплавкой проволокой или угле(стекло) волокном.

[Uriy]

А нельзя ли керамику про армировать. Т.е Горшок с армировкой тугоплавкой проволокой или угле(стекло) волокном.

 Пробовали.На поверхностях раздела возникало куча проблем.
Точно не помню,мо вроде микрочастицами молибдена получалось.

[Александр Ч.]

Эпоксидку нельзя - она при 400-500С того... нужно какое-то высокотемпературное связующее. При этом - слабо проводящее тепло.

На самом деле все печальнее и осетра надо урезать, например, градусов до 250 для силиконовых. Есть смола  графитовым наполнителем, работающая до 238 градусов, стоимость комплекта из смолы и отвердителя 4,5т.р. за 1,5кг. Еще и отверждать надо при 100градусах, ЕМНИП.

Может таки что-то абляционное?

[Старый]

Асбест с карбамидной смолой и никаких проблем. Правда нужен автоклав для полимеризации.

[mescalito]

Делаете оснастку из двух половинок - камера и докритикка и критика и сопло. Они должны соединяться через шпильку. На эту оснастку намазываете например вазелин чтобы потом снять. На всё это хозяйство накладываете слоями (можно ленту наматывать) углеткань (например из которой делают карбоновые капоты для автомобилей или же можно использовать материал на основе графита из которого уплотнения делают вроде графлекс называется) Далее заготовку нужно нагреть и отжечь. Требуемая температура есть в учебниках по технологии композитов. Они легко ищутся в инете ключевое слово В.В. Воробей.
Без печки ТЗП не сделать. Ищите печь))

[Uriy]

Сабж.
Интересует прежде всего ... ..., что в голову придет?

Асбест.

Асбест - канцероген.. вреден.. запрещён!

   Cостав,использующийся для бронирования зарядов-коллоксилин,трикрезилфосфат,бутилфталат с добавлением асбеста и гипса.

[RadioactiveRainbow]

Температура разрушения эпоксидки мне известна. Но какова будет скорость разрушения материала?

Очевидно, это определяется теплоемкостью и теплопроводностью материала. Допустим, теплопроводность равна нулю. Теплоемкость для ЭД-20 я с ходу не нашел... ну, пусть будет, скажем, 1500 Дж/(кг*К).
Теплопоток в камере, скажем, консервативные 10МВТ/м2. Плотность 1200 кг/м3 (примерно - точно лень смотреть сейчас).

Тогда, очевидно, линейная скорость деструкции, посчитанная "тупо в лоб", определяется скоростью прогрева материала до нужной температуры.

u=q/(Cp*dT*ro)

u - скорость разрушения м/с
q - тепловой поток Вт/м2
Cp - теплоемкость материала
dT - разность температур - от начальной до температуры разрушения
ro - плотность материала

Это, понтно, оценка снизу, т.к. учет теплоты идет только на нагрев материала.
Получается для приведенных выше данных скорость порядка 25мм/с.

Много. Порядок величин у той же резины плюс-минус тот же, а скорость ощутимо ниже.
Эхехе, пошел копать методу. А так хотелось обойтись )

[Андрей Суворов]

Температура разрушения эпоксидки мне известна. Но какова будет скорость разрушения материала?

Очевидно, это определяется теплоемкостью и теплопроводностью материала. Допустим, теплопроводность равна нулю. Теплоемкость для ЭД-20 я с ходу не нашел... ну, пусть будет, скажем, 1500 Дж/(кг*К).
Теплопоток в камере, скажем, консервативные 10МВТ/м2. Плотность 1200 кг/м3 (примерно - точно лень смотреть сейчас).

Тогда, очевидно, линейная скорость деструкции, посчитанная "тупо в лоб", определяется скоростью прогрева материала до нужной температуры.

u=q/(Cp*dT*ro)

u - скорость разрушения м/с
q - тепловой поток Вт/м2
Cp - теплоемкость материала
dT - разность температур - от начальной до температуры разрушения
ro - плотность материала

Это, понтно, оценка снизу, т.к. учет теплоты идет только на нагрев материала.
Получается для приведенных выше данных скорость порядка 25мм/с.

Много. Порядок величин у той же резины плюс-минус тот же, а скорость ощутимо ниже.
Эхехе, пошел копать методу. А так хотелось обойтись )

Эй-эй, а где теплота испарения? для того, чтобы твёрдое тело перевести в пар, нужно потратить гораздо больше теплоты! Кроме того, разрыв молекулярных связей - тоже эндотермический процесс. Вот окисление - экзотермический, к сожалению.

[RadioactiveRainbow]

Ну я же сказал - это оценка снизу )

Окисление учитывать смысла практически нет - продукты сгорания более или менее равновесны как правило.

Испарение, безусловно, имеет смысл учитывать - но только если унос массы идет через газификацию материала из твердого состояния, минуя жидкую фазу и механическое разрушение.


Сейчас попробовал газовым паяльником нагреть кусок эпоксидки - она стала несколько эластичной и довольно таки ломкой - куском металла поверхность ковыряется легко. Если материал будет прогреваться достаточно глубоко и материал станет при нагреве достаточно рыхлым - как бы эрозией не начало его выдувать ). Если испарение пойдет через жидкую фазу - её, пожалуй, сдувать может.

А как можно оценить или узнать теплоту испарения эпоксидки?

И как повлияет на процесс испарение наличие, скажем, более стойкого сыпучего наполнителя?

[sychbird]

Связку лучше использовать фенольную, а в качестве наполнителя аэросил. Но будут проблемы с адгезией к металлу. Надо на него клеить предварительно ворсистую ткань. Чем клеить, зависит от металла. Можно попробовать фосфатную связку и асбест. Может можно этим и ограничиться. А вот подбор толщины аблирующего слоя это уже методом тыка. Можно попробовать просто фосфатную связку намазать, а поверхность отпескоструить предварительно. Все решат соотношения коэффициентов термического расширения и динамика температурных режимов.

[Александр Ч.]

Сейчас попробовал газовым паяльником нагреть кусок эпоксидки - она стала несколько эластичной и довольно таки ломкой - куском металла поверхность ковыряется легко.

Это называется "стеклование". Потом разве будет "голая" эпоксидка? Наполнитель разве не планируется? Графит мелкодисперсный, аэросил или "белая сажа", да просто стекловолокно?

[RadioactiveRainbow]

Потом разве будет "голая" эпоксидка? Наполнитель разве не планируется? Графит мелкодисперсный, аэросил или "белая сажа", да просто стекловолокно?

Эпоксидку я рассматриваю как наиболее доступную и удобную в использовании базу. При её использовании в чистом виде или в составе композита - знать её свойства было бы не вредно.

Кстати, вопрос: что будет, если в сравнительно "легкую" эпоксидку замешать нечто более стойкое? Будут ли частицы более стойкого материала вымываться из связки, или последняя не будет разрушаться до значительной газификации выступивших на поверхности частиц?

[zeaman]

Потом разве будет "голая" эпоксидка? Наполнитель разве не планируется? Графит мелкодисперсный, аэросил или "белая сажа", да просто стекловолокно?

Эпоксидку я рассматриваю как наиболее доступную и удобную в использовании базу. При её использовании в чистом виде или в составе композита - знать её свойства было бы не вредно.

Кстати, вопрос: что будет, если в сравнительно "легкую" эпоксидку замешать нечто более стойкое? Будут ли частицы более стойкого материала вымываться из связки, или последняя не будет разрушаться до значительной газификации выступивших на поверхности частиц?

А если использовать фанеры -  или композит из деревянных опилок?
(раз уж мы говорим о доступных материалах )

[RadioactiveRainbow]

Почему бы и нет - если удовлетворят по свойствам.

Я разумею, основной недостаток эпоксидки - малая температура разложения...
Блин, книгу на работе забыл. Находил данные о том что для эпоксидки температура начала разложения порядка 300С.
При прочих равных (теплота разложения как основной энергопотребитель), чем ниже температура разложения - тем выше теплопоток от продуктов сгорания к стенке. Впрочем, при температуре в КС 3000-3500С разница в температуре стенки между 300 и 800С не так уж и велика..


Соответственно, вопрос - как измерить теплоту разложения материала?
Был предложен следующий вариант:
- изготавливается образец материала в который заделан нагревательный элемент и оставлено место для выхода газа
- устанавливается напряжение и, отслеживая силу тока, осуществляется нагрев образца в течение некоторого времени. По электрической мощности и времени работы определяется количество затраченной энергии, а взвешиванием образца до и после определяется унос массы.
- т.к. нагреватель практически находится внутри образца - горения с атмосферным воздухом не будет, утечки тепла через выходы проводников тоже можно снизить или пренебречь.

Похоже на правду?
Точность данного метода, разумеется, тем выше, чем больше отношение теплоты разложения к теплоте, необходимой для нагрева материала до температуры разложения. Или, в общем случае, прямо пропорциональна отношению теплоты испарения к произведению Cp*(Tразл-То). Ну или к интегралу, если Ср с температурой ощутимо меняется.

[нейромантик]

Асбест - канцероген.. вреден.. запрещён!

Проплаченные производителями иных тепло- и электроизоляторов бредни.

Еще и отверждать надо при 100градусах, ЕМНИП.

Есть печь. До 200 градусов. Размер 1,5 на 2метра.

[Штуцер]

Эпоксидку я рассматриваю как наиболее доступную и удобную в использовании базу. При её использовании в чистом виде или в составе композита - знать её свойства было бы не вредно.

Карбомид -формальдегидная смола не проблема. Порошок, разводится водой. Сколько надо?
Намного более трудногорюча, чем бытовая эпоксидная смола.
Кстати, и КФ-смола и эпоксидка при полимеризации дают усадку., то есть при обмазке внутренности цилиндра и затвердевании будут отслаиваться. Еще легкодоступны полиэфирные смолы.

[RadioactiveRainbow]

Карбомид -формальдегидная смола не проблема. Порошок, разводится водой. Сколько надо?

Интересно =)
Не поделитесь парой ссылочек? Пошел гуглить это дело - нашел только махровую теорию и КФ-клеи для древесины, уже жидкие.
Если материал доставабелен - с удовольствием познакомился бы с ним ))

Кстати, и КФ-смола и эпоксидка при полимеризации дают усадку., то есть при обмазке внутренности цилиндра и затвердевании будут отслаиваться.

Да, спасибо. Знаю, но все время порываюсь забыть )

[mihalchuk]

Температура разрушения эпоксидки мне известна. Но какова будет скорость разрушения материала?

Очевидно, это определяется теплоемкостью и теплопроводностью материала. Допустим, теплопроводность равна нулю. Теплоемкость для ЭД-20 я с ходу не нашел... ну, пусть будет, скажем, 1500 Дж/(кг*К).
Теплопоток в камере, скажем, консервативные 10МВТ/м2. Плотность 1200 кг/м3 (примерно - точно лень смотреть сейчас).

Тогда, очевидно, линейная скорость деструкции, посчитанная "тупо в лоб", определяется скоростью прогрева материала до нужной температуры.

u=q/(Cp*dT*ro)

u - скорость разрушения м/с
q - тепловой поток Вт/м2
Cp - теплоемкость материала
dT - разность температур - от начальной до температуры разрушения
ro - плотность материала

Это, понтно, оценка снизу, т.к. учет теплоты идет только на нагрев материала.

Фигня-с. Это - оценка сверху. Если материал интенсивно испаряется, то на границе среда-газ температура будет равна температуре испарения. Тут надо осторожнее с теплопотоком - одно дело, поток на стенку ЖРД, другое - на абляционную поверхность. При тех же самых параметрах газа.

[Штуцер]

Карбомид -формальдегидная смола не проблема. Порошок, разводится водой. Сколько надо?

Интересно =)
Не поделитесь парой ссылочек?

http://www.toolland.ru/catalog.asp?type=89362&id=386095
Аналогичный клей продает также фирма Нисон (Гольево, ш. Новорижское)
К металлу адгезии нет, от плиты пресса отщелкиватся моментально.

[RadioactiveRainbow]

Фигня-с. Это - оценка сверху. Если материал интенсивно испаряется, то на границе среда-газ температура будет равна температуре испарения. Тут надо осторожнее с теплопотоком - одно дело, поток на стенку ЖРД, другое - на абляционную поверхность. При тех же самых параметрах газа.

Ну в смысле да. То есть это - максимально возможная скорость при температуре стенки равной температуре испарения/разложения.
"снизу" - имелось в виду что речь идет о наихудшем случае.

Понятно что темлопоток будет поменьше, часть тепла будут отбирать газообразные продукты разложения, средняя температура разложения будет выше номинальной..
Кстати, а температура разложения от давления не зависит?

[Uriy]

Фигня-с. Это - оценка сверху. Если материал интенсивно испаряется, то на границе среда-газ температура будет равна температуре испарения. Тут надо осторожнее с теплопотоком - одно дело, поток на стенку ЖРД, другое - на абляционную поверхность. При тех же самых параметрах газа.

Ну в смысле да. То есть это - максимально возможная скорость при температуре стенки равной температуре испарения/разложения.
"снизу" - имелось в виду что речь идет о наихудшем случае.

Понятно что темлопоток будет поменьше, часть тепла будут отбирать газообразные продукты разложения, средняя температура разложения будет выше номинальной..
Кстати, а температура разложения от давления не зависит?

 Какой диаметр камеры предполагается.если не более 100мм,то можно ещё что-то кустарное.а больше -то технологии прмышленные.

[нейромантик]

Ещё раз напоминаю: у меня есть возможность испечь Ваш пирожок при температуре до 200 градусов,
Обращайтесь.