热防护系统高温纤维隔热毡传热及有效热导率分析 2006
多层高温隔热结构的传热特性_李东辉
收稿日期:2010-09-20作者简介:李东辉,1971年出生,博士研究生,研究方向为高温热防护材料辐射特性及耦合传热等。
E-m a i l :l d h 0086451@y a h o o .c o m .c n·计算材料学·多层高温隔热结构的传热特性李东辉 夏新林 艾 青(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨 150001)文 摘 建立了高温多层隔热结构传热计算模型,采用蒙特卡罗方法模拟每个半透明隔热材料层内的一维辐射传递,采用有限体积法对多层隔热结构辐射导热耦合换热能量方程进行求解,对多层隔热结构的瞬态传热及热响应进行了数值模拟分析,研究了反射屏个数等因素的影响。
结果表明,反射屏对多层结构隔热性能的影响取决于隔热材料的辐射特性与导热性能,当隔热材料衰减系数小时,将屏布置于高温区可提高隔热性能,当衰减系数大时,反射屏布置在低温区进行蓄热则更加有利。
关键词 多层隔热结构,热辐射,导热,耦合传热H e a t T r a n s f e r C h a r a c t e r i s t i c s o f H i g h T e m p e r a t u r e M u l t i l a y e r T h e r m a l I n s u l a t i o n sL i D o n g h u i X i a X i n l i n A i Q i n g(S c h o o l o f E n e r g y S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,H a r b i n 150001)A b s t r a c t H i g h t e m p e r a t u r e m u l t i l a y e r t h e r m a l i n s u l a t i o n s h a v e w i d e a p p l i c a t i o n i n t h e r m a l p r o t e c t i o n t e c h n o l o -g i e s f o r h y p e r s o n i c v e h i c l e s .C o m p u t a t i o n a l m o d e l o f t h e h e a t t r a n s f e r i n t h e m a t e r i a l s w a s e s t a b l i s h e d b y t h e M C M f o r t h e o n e d i m e n s i o n a l r a d i a t i v e t r a n s f e r i n e a c h s e m i t r a n s p a r e n t i n s u l a t i o n l a y e r a n d b y t h e F V M f o r t h e h e a t t r a n s f e r o f c o m b i n e d r a d i a t i o n a n d c o n d u c t i o n i n t h e m u l t i l a y e r m a t e r i a l s .T h e t r a n s i e n t h e a t t r a n s f e r a n d t h e r m a l r e s p o n s e o f t h e m u l t i l a y e r i n s u l a t i o n s w e r e n u m e r i c a l l y s i m u l a t e d a n d a n a l y z e d .I n f l u e n c i n g f a c t o r s i n c l u d i n g s c r e e n n u m b e r s ,s c r e e n s l a y o u t ,e m i t t a n c e e t c w e r e a n a l y z e d .R e s u l t s o b t a i n e d s h o wt h a t b o t h r a d i a t i o n a n d c o n d u c t i o n p r o p e r t i e s o f t h e i n s u l a -t i o n m a t e r i a l i n f l u e n c e t h e i n s u l t i n g p e r f o r m a n c e o f t h e m u l t i l a y e r s t r u c t u r e .D e n s e l y d i s t r i b u t e d f o i l s i n h i g h t e m p e r a -t u r e z o n e c a n i m p r o v e t r a n s i e n t i n s u l a t i n g p e r f o r m a n c e w h e n e x t i n c t i o n c o e f f i c i e n t o f t h e i n s u l a t i o n m a t e r i a l i s r e l a t i v e -l y s m a l l .O t h e r w i s e f o i l s i nl o wt e m p e r a t u r e z o n e a r e p r e f e r r e df o r i n s u l a t i o n s w i t hl a r g e e x t i n c t i o n c o e f f i c i e n t t o i n -c r e a s e h e a t s t o r a g e c a p a b i l i t y o f t h e m u l t i l a y e r s t r u c t u r e .K e y w o r d s M u l t i l a y e r t h e r m a l i n s u l a t i o n s ,T h e r m a l r a d i a t i o n ,H e a t c o n d u c t i o n ,C o u p l e d h e a t t r a n s f e r 0 引言隔热材料的多孔性通常使得其对热辐射具有半透明性,除利用粒子散射遮蔽热辐射传输外,还可将多个高反射率反射屏布置于辐射半透明的隔热材料内,以形成多层隔热结构,如图1所示[1]。
阻燃面料的热防护性能探究
摘要耐高温阻燃防护服在保护消防员等应急救援人员的安危方面发挥着越来越重要的作用。
国外在防护服面料及性能检测方面开展了大量的研究,而国内在自主研发防护服面料及对防护服的性能进行综合评价方面还远远落后于国外发达国家,因此进一步加强耐高温阻燃防护服的开发及性能检测的研究势在必行。
本文通过热防护原理，重点介绍了一些阻燃面料，他们是如何进行阻燃的，具体结构是阻燃外层、防水层和隔热层。
其中阻燃外层的有芳香族聚酰胺纤维，Visil纤维，芳砜纶纤维。
还介绍了热防护服因具备的服用性能及舒适性，并通过简单的性能测试，定量的分析TPP 值与热防护服的关系。
最后是一些建议与总结。
关键字：高温阻燃，面料，舒适性，防护服阻燃面料的热防护性能探究瞿明洁0913082060 引言近年来，随着社会经济的快速发展，生产要素、生产设施的不断增加，造成了可燃物、助燃物及火源的种类和数量增多，火灾发生频率呈上升趋势，火场环境更加复杂。
火灾不仅给人们的财产带来损失还会威胁人们的生命安全。
每年，世界各地都有成千上万因衣着不当而导致的烧伤事故，而最严重的烧伤往往是由于所穿着的衣物着火造成的，服装燃烧而造成的皮肤烧伤程度常常比直接裸露在外的皮肤烧伤程度更为严重。
因此阻燃防护服就是针对火灾及其它灾害事故对人体的伤害而专门设计的用于保护消防人员的服装，阻燃防护服的防护性能好坏是关系到消防员是否能成功救援的关键，如果消防服防护性能不足则可能延误战机，或降低战斗力，甚至会在抢救被困人员时自身遭受烧伤。
因此,作为产业用纺织品的一个主要品种的热防护服的应用范围不断扩大,具有广阔的发展前景。
阻燃防护服是重要的个体防护装备，已广泛应用于石油、化工、冶金、造船、消防、国防以及有明火、散发火花、熔融金属和有易燃物质的场所，需求量极大，且每年还以两位数的速度递增。
美国、日本及欧洲的发达国家对热防护服的研究和开发较早,热防护服在许多行业中都得到了广泛的应用。
目前,他们已制订并实施了一系列先进和完善的热防护服产品标准和测试方法标准,可以较系统地设计、开发和生产各类热防护服,并较好地测试和评价热防护服的热防护性能。
防护热板法检测建筑节能保温材料导热系数的应用研究
防护热板法检测建筑节能保温材料导热系数的应用研究摘要：根据建筑节能保温材料在建筑工程中的应用，结合建筑节能检测的实际情况，对防护热板法测试导热系数进行分析研究，利用参比板对测试系统进行综合性能检查及标定，确保测试结果有效、准确。
关键词：建筑节能保温材料；导热系数；防护热板法；参比板建筑节能是我国节能工作中一个非常重要的方面。
建筑新技术、新材料的推广、应用对建筑节能的推动至关重要。
为此，广东省在2011年7月1号颁布《广东省民用建筑节能条例》，以此推动建筑节能工作的进程。
条例将建筑节能列为建设工程竣工验收的一项重要内容，表彰奖励在建筑节能新技术、新材料和新产品的研发、推广、应用。
1、建筑节能保温材料的应用在建筑工程中，用于控制室内热量外流的材料称为保温材料，防止室外热量进入的材料称为隔热材料，两种材料均利于节能，并广泛用于墙体及屋面工程。
常用的墙体及围护结构节能保温材料主要有蒸压加气混凝土砌块、蒸压泡沫混凝土砌块、建筑保温砂浆、胶粉聚苯颗粒外墙保温系统等，绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(xps)及绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料主要用于屋面节能工程。
导热系数是节能保温材料主要的技术指标，工程中使用的材料应符合设计要求和相关标准的规定。
表1为常用建筑节能保温材料导热系数的技术指标。
材料名称蒸压加气混凝土砌块蒸压泡沫混凝土砌块建筑保温砂浆胶粉聚苯颗粒外墙保温系统绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(xps) 绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料(ⅰ类)b07 b08 b11 b12 ⅰⅱ导热系数w/m.k ≤0.18 ≤0.20 ≤0.48 ≤0.65≤0.085 ≤0.070 ≤0.060 ≤0.030 ≤0.026平均温度℃25 25 25 25 25 25 25 25 232、防护热板法装置的原理及防护热板法的应用为测定材料的导热系数采用防护热板法，采用的仪器设备为sk-dr300r 型平板导热仪，该设备为双试件式，测试过程中只需测量尺寸、温度和电功率。
航天器热防护材料研究现状与发展趋势
*西北工业大学博士论文创新基金资助(CX200405)石振海:1960年生,博士研究生,主要从事热防护材料的研究 T el:029 ******** E mail:shizhenhai9307@航天器热防护材料研究现状与发展趋势*石振海,李克智,李贺军,田 卓(西北工业大学材料学院,西安710072)摘要 热防护系统中所采用的多层复合热防护材料的层间界面结合和小块材料之间的连接对航天器的可靠性有很大影响,目前二者都存在一定的缺陷。
依据功能梯度材料和C/C 复合材料的理论,将高导热率碳泡沫和低导热率碳微球设计成密度和热导率功能梯度热防护碳泡沫材料,使其具备组分之间无层间界面和小块材料间易于连接等特点。
关键词 热防护材料 碳泡沫 功能梯度材料 C/C 复合材料Research Status and Application Advance of Heat ResistantMaterials for Space VehiclesSH I Zhenhai,LI Kezhi,LI Hejun,T IAN Zhuo(Schoo l of M aterials Science,N o rthwester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710072)Abstract T he reliability o f space v ehicles is much affected by the inter face bonding of multilayer heat resist ant mater ials and t he joining of smaller mater ials in the ther mal prot ection sy st em.Ho wev er,ther e ar e defect s in bothaspects.Based on the theo ries concerning funct ional g radient mater ials and C/C composit es,a way is desig ned to pre par e a functional gr adient carbon foam w ith density and heat conductiv ity for ther mal pr otection from the car bon foam with hig h heat conductivity and the carbon microsphere with low heat conductivity.T he advantag es of the newly designed material lie in that there are no interfaces between layers of materials and smaller pieces of materials ar e easy to join.Key words heat r esistant mater ial,carbon foam,functio nal gr adient mater ial,C/C composites1 航天器的热防护系统和热防护材料热防护系统(T her mal pr otectio n sy st em,简称T PS)是各国正在研制的可重复使用于航天(空天)飞行器上的关键部件之一[1,2]。
纺织纤维的导热与保温性
纺织纤维的导热与保温性纺织纤维的导热与保温性1.指标(1)导热系数λ——材料厚度为1m，两表面之间温差为1℃，每小时通过1m2材料所传导的热量。
单位：Kcal/m·℃·h； W·m/m2·℃λ↑→导热性越好，保温性越差常见纤维的导热系数（在室温20℃时测得）纤维种类:λ(W·m/m2·℃)棉:0.071-0.073涤纶:0.084羊毛:0.052-0.055腈纶:0.051蚕丝:0.050-0.055丙纶:0.221-0.302粘纤:0.055-0.071氯纶:0.042醋纤:0.050锦纶:0.244-0.337★空气:0.026★水:0.5992) 绝热率TT=[(Q1-Q2）/Q1]*100%式中：Q1——包覆试样前保持热体恒温所需热量；Q2——包覆试样后保持热体恒温所需热量。
T↑→材料保温效果越好2.影响纤维导热性能的因素分子量的大小在同一温度下，分子量越高→λ↑。
温度与回潮率的影响T↑λ↑（∵T↑，分子的振动频率加大，使热量能籍此得到更好的传递之故）。
水分越多，λ越大，保暖性越差（在同样温湿度条件下，吸湿能力比较好的纤维，导热性比较好）。
3.纤维集合体的体积重量保暖与否主要取决于纤维层中夹持的静止空气数量。
纤维层中夹持的空气越多，则纤维层的绝热性越好。
一旦夹持的空气流动，保暖性将大大降低。
纤维层的体积重量在0.03-0.06g/cm3，λ最小，保暖性最好。
3.增强服装保暖性的途径（1）尽可能多的储存静止空气；（中空纤维、多衣穿着、不透水）（2）降低W%；（3）选用λ低的纤维；（4）加入陶瓷粉末等材料。
二.纤维的热机械性能曲线1．定义：高聚物受力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。
2．曲线的特点（1）四个温度a.玻璃化温度Tg——非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的温度。
b.粘流温度Tf——非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度,或由高弹态向粘流态转变的温度。
碳纤维毡导热系数测量
导热系数测试案例
碳纤维毡导热系数的测量
碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。
碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料，也是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具实现“轻量化”的完美材料。
由碳纤维制成的毡称为碳毡，碳毡在真空或惰性气氛下经2000℃以上高温处理后成为石墨毡，含碳量比碳毡高，达99%以上。
碳毡和石墨毡产品具有质轻、炭含量高、而烧蚀、抗腐蚀、纯度高、高温无挥发、导热系数小、高温不变形等优异性能，石墨毡在非氧化气氛条件下，使用温度可达3000℃左右，通常作为真空烧结炉、单晶炉电阻炉、高压炉、感应炉等的保温隔热材料，在化学工业中可作为高纯度腐蚀性化学试剂的过滤材料，广泛用于光伏、半导体以及冶金、光纤制造、玻璃加工和陶瓷工业。
利用TC3000热线法导热系数仪，测量了室温下不同材料碳纤维和不同工艺制成的碳毡的导热系数，可以看到，不同的样品之间，导热系数有明显的差异。
表1. 碳纤维毡的导热系数测试结果
更多关于瞬态热线法和仪器设备的介绍，详见固体导热系数仪。
uhmwpe纤维导热系数_解释说明
uhmwpe纤维导热系数解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章主要探讨了超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE纤维）的导热系数，并对其定义、特点以及影响因素进行详细阐述。
通过对导热系数的测量方法和精确性评价的介绍，我们可以更好地理解和评估UHMWPE纤维在导热方面的性能，从而为相关领域的应用提供参考和指导。
1.2 文章结构本文按照以下结构进行组织：引言部分首先简要介绍了文章的背景和目标；随后分为四个主要部分，分别是UHMWPE纤维导热系数的定义与特点、影响因素、测量方法及精确性评价，最后是结论与展望部分。
每个部分都从不同角度对UHMWPE纤维导热系数进行详尽解释并提供相应的实证和理论依据。
1.3 目的本文旨在深入探讨UHMWPE纤维在导热方面的基本原理和规律，解释其导热系数的定义与特点，同时阐明影响其导热性能的关键因素。
此外，我们还将介绍UHMWPE纤维导热系数的测量方法，并评估其测量精确性。
最后，本文将总结研究结果并提出未来的研究方向建议，为进一步探索UHMWPE纤维在导热领域应用的发展方向提供参考。
（以上内容为正式写作风格所需，实际写作中可根据需要适当调整语言表达方式）2. UHMWPE纤维导热系数的定义与特点2.1 定义UHMWPE纤维是超高分子量聚乙烯（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene）的缩写，它由高分子量的聚乙烯单体聚合而成。
导热系数（Thermal Conductivity）是衡量材料导热性能的参数，它表示单位时间内单位面积上传导热量的多少。
在UHMWPE纤维中，导热系数指的是材料在传递热量时所表现出来的性质。
2.2 特点UHMWPE纤维具有以下特点：首先，UHMWPE纤维具有低导热系数。
由于其分子链非常长且结晶度较高，其分子链间距离远大于其他普通聚合物纤维，因此减少了传热路径，使得导热性能变得相对较低。
其次，UHMWPE纤维具有优异的隔热性能。
防护服阻热性能关系详解
防护服阻热性能关系详解热防护服是各类防护服中应用最为广泛的品种之一,可以保护人体免受各种热的伤害,如对流热、传导热、辐射热等,它必须具有在高温下保护人体的功能,因此,它的热防护性能始终是人们关注的焦点。
用于热防护服的外层织物的热防护性能对于防护服的整体热防护性非常重要。
TPP值是织物对热辐射和热对流综合作用的热防护能力,它可以直接反映试样的热防护性能。
本文通过TPP实验测试,就织物燃烧前后质量损失、厚度、面密度与TPP值的关系进行了探讨。
1实验部分1.1材料选择13种可用作热防护服外层的织物。
织物成分、比例、组织结构、厚度及面密度等参数见表1。
1.2测试方法TPP实验已得到了ASTM、ISO及NFPA的认可。
这种测试方法是将试样水平放置在特定的热源上面,在规定距离内,热源以2种不同的传热形式———热对流和热辐射出现。
置于试样另一侧的铜片热流计可测量试样背面的温度。
要求火焰与试样直接接触,使到达织物表面的热流量达到84kWm2,用试样后面的铜片热流计测量其温升曲线并与Stoll标准曲线比较得到二级烧伤所需时间t2,并与暴露热能量q相乘得TPP值,其计算式为TPP=t2q(1)式中:q为规定辐射热流量(84kWm2);t2为引起二度烧伤所需要的时间,s。
采用CSI-206热防护性能测试仪,按NFPA1976标准测试TPP值。
试样尺寸为150mm×150mm。
对13种面料进行测试,总热流量为(83±4)kWm2,燃烧时间设为20s(根据经验设定)。
测定燃烧前后织物的质量,然后计算各试样的质量损失,计算公式为质量损失=(燃烧前质量-燃烧后质量)燃烧前质量×100%(2)2实验结果与分析2.1质量损失及织物参数与TPP值的关系13种试样的TPP实验结果见表2。
可以看出,除Nomex472外,其余各织物的TPP值都在10以上,热防护性最好的是预氧化纤维织物,TPP值达到了16.5,所以,除Nomex472外,其余织物都可考虑作为热防护服外层织物。
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析和设计变得很困难 。国外对纤维隔热毡的数值分
析研究一直很重视 ,建立了一些温度压力在一定范 围内变化的数值分析模型 [ 3～4 ] 。而国内对于温度和
压力范围内变化的隔热毡的传热及性能研究则较
少 。本文在借鉴前人研究成果的基础上 ,在重复使 用运载器 TPS高温纤维隔热毡传热数值分析方法 和各因素对有效热导率的影响方面进行研究 。
所考虑的纤维隔热毡的光学厚度为 15 ～ 83. 7,可以 使用光学厚度近似来计算辐射热流 。假定是灰体 ,则 辐射热流可以写为 :
qr ″= -
136βσT3
5T 5x
(3)
式中 ,σ为斯蒂番 - 玻特兹曼常数 , β为消光系数 。
在不考虑边界限制的情况下 , 辐射热导率可以被定
义为 [ 5～6 ] :
数 ,λ为分子平均自由程 ,由下式确定 [8 ] :
λ=
KB T
2πd2g P
(6)
式中 , KB 是玻尔兹曼常数 , dg 是气体的分子碰撞直 径 , T和 P分别是温度和压力 。Lc 为纤维中气体导热 的特征长度 ,定义如下 [9 ] :
Lc
= π ·Df 4f
(7)
式中 , f为固体比 ,被定义为纤维隔热毡的密度与纤
c = - 0. 3 + 3. 589T - 3. 686 ×10 - 3 T2 + 1. 315 ×10 - 6 T3
热防护系统高温纤维隔热毡传热及有效热导率分析
赵淑媛 张博明 赫晓东
(哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所 ,哈尔滨 150001)
文 摘 针对重复使用运载器热防护系统纤维隔热毡内部导热和辐射的耦合换热问题进行了分析 ,应 用有限差分法建立了纤维隔热毡的数值分析模型 。通过数值求解传热方程 ,计算了稳态的有效热导率 。计 算结果表明辐射和气体传导是纤维隔热毡内的主要传热方式 ,辐射作用随压力和试样密度的增加而降低 ,在 试样温度高的一侧辐射是主要的传热方式 ,而在温度低的一侧气体传导为主要的传热方式 ;试样的有效热导 率随纤维的平均直径 、压力和温差的增加而增加 ,随试样密度的增加而降低 。本文的计算结果与文献中的实 验结果吻合较好 ,可以为纤维隔热毡及热防护系统的优化设计提供理论参考 。
射的情况下隔热毡能量守恒的一维传热能量控制方
程为 :
ρc
=
5T 5t
=
5 5x
k
5T 5x
-
5qr ″ 5x
(1)
初始及边界条件为 :
T ( x, 0) = T0
T ( 0, t) = T1
(2)
T (L, t) = T2
式中 , T为温度 , ρ为有效密度 , k为单元的有效热导 率 , c为有效比热容 , t为时间 , L 为纤维隔热毡的厚 度 , qr ″为辐射热流 。当介质的光学厚度 (光学厚度 为试样厚度与消光系数的乘积 ) 远大于 1时 ,使用光 学厚度近似法来计算辐射热流是可行的 。本研究中
Pr =0. 854 - 7. 085 ×10 - 4 T +9. 008 ×10 - 7 T2 - 3. 207 ×10 - 10 T3
氮气比热容 /J·( kg·K) - 1
氮气分子直径 / nm
纤维直径 /μm 热适应系数 气体比热率
c = 1083. 545 - 0. 328T + 6. 949 ×10 - 4 T2 - 2. 82 ×10 - 7 T3
表 1 纤维隔热毡的计算参数
Tab. 1 Ca lcula ted param eters of f ibrous in sula tion
消光系数
氮气朗特数
β=41. 92 +0. 0188T
kg3 =2. 048 ×10 - 3 +8. 751 ×10 - 5 T - 2. 462 ×10 - 8 T2
纤维隔热毡内同时存在着辐射和传导 , 整个分
本文以耐高温的氧化铝基纤维隔热毡 Saffil毡
析中采用统一的离散单元 ,将隔热毡分成 m等份 ,进 为研究对象 ,三个隔热毡试样厚度均为 13. 3 mm ,密
行数值求解直至达到稳态 , 在稳态条件下假设控制 度分别为 24、48、96 kg /m3 (记为 F - 1, F - 2, F -
属壳中封入绝热材料的复合结构 ,在该结构中 ,纤维 隔热毡起到了主要的隔热作用 。因此对纤维隔热毡 进行传热分析 ,并对它的性能进行研究具有重要意 义。
收稿日期 : 2005 - 07 - 13;修回日期 : 2005 - 10 - 08 作者简介 :赵淑媛 , 1980年出生 ,硕士研究生 ,主要从事金属热防护系统隔热性能的分析与测试研究工作 宇航材料工艺 2006年 增刊 Ⅰ
k = f ( f2 k3s ) + ( 1 - f) kg + kr
(9)
公式 ( 1) ～ ( 9) 建立了纤维隔热毡的传热分析 模型 ,由此可以用数值分析方法对其稳态特性进行 分析 。
用有限差分法对公式 ( 1) 进行离散 , 其离散方 程为 :
— 24 —
(ρcj- 1
+ρcj
)
Δx 2
Zhao Shuyuan Zhang Bom ing He X iaodong
(Center for Composite M aterials, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001)
Abstract The combined radiation / conduction heat transfer in high2temperature fibrous insulation of thermal p rotection system for reusable launch vehicles (RLV ) is investigated in the p resent study. A num erical model anal2 ysis of thermal insulation is given by using one2dimensional finite differential technique. The governing heat transfer equations are solved numerically and effective thermal conductivity is calculated from the steady2state results. The results show that radiation and gas conduction are two m ain heat transfer m echanism s in fibrous insulation. Radia2 tion decreases w ith increasing p ressure and insulation density. Radiation is the main heat transfer mechanism on the hot side, while gas conduction is the m ain heat transfer mechanism on the cold side. The effective thermal conduc2 tivity of insulations increases w ith increasing the m ean diameter of fiber, p ressure and temperature difference and decreases w ith increasing insulation density. Calculation results are in good agreement w ith experimental data from literature. The results are helpful to the op timum design of fibrous insulation for reusable launch vehicles.
D g = 37. 98
Df =3
α=1
γ= 1. 4
玻尔兹曼常数 /J·K - 1 纤维母材热导率 /W·(m·K) - 1 纤维母材密度 / kg·m - 3
纤维比热容 /J·( kg·K) - 1
KB = 1. 38 ×1023
ks3 = 12082. 81 / T - 4. 191
ρf = 3300
·Tnj
+1 -
Δt
Tnj
=
kj- 1
Δx
( Tnj- 1
-
Tnj )
-
kj
Δx
(
Tnj
-
Tn j+1
)
( 10 )
宇航材料工艺 2006年 增刊 Ⅰ
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Key words Therm al p rotection system ( TPS) , Effective therm al conductivity, Fibrous insulation, Heat trans2 fe r
1 引言 金属热防护系统 ( TPS)作为可重复使用运载器
的重要组成部分 ,可使飞行器避免其再入大气层时 受到的严重气动热 [ 1 ] 。金属 TPS系统是一种在金
关键词 热防护系统 ,有效热导率 ,纤维隔热毡 ,传热
Analysis of Heat Transfer and Effective Thermal Conductivity of High Temperature Fibrous Insulation for Thermal Protection System