Cтраница 2
В книге анализируются и обобщаются результаты исследований, связанных с изучением гетерогенных каталитических процессов, происходящих при движении летательных аппаратов с большой сверхзвуковой скоростью, а также в экспериментах, посвященных указанной проблеме. Основное внимание уделяется анализу моделей каталитических свойств теплозащитных покрытий космических аппаратов, основанных на детальном учете механизма протекания гетерогенных каталитических реакций. Приводятся некоторые результаты исследований аэродинамического нагрева аппаратов Буран, Спейс Шаттл, Mars miniprobe, а также других гиперзвуковых космических аппаратов. [16]
Выраоюение через отклонения от равновесия независимых гомогенных реакций. Действительно, отклонения от равновесия всех гетерогенных каталитических реакций можно выразить через отклонения от равновесия реакций адсорбции-десорбции и независимых реакций в газовой фазе. Используя этот факт и предположение о стационарном характере протекания гетерогенных каталитических реакций (1.2), выразим v для реакций адсорбции-десорбции через отклонения vr, соответствующие независимым гомогенным реакциям. Следовательно скорости образования компонентов во всех гетерогенных каталитических реакциях выражаются через отклонения от равновесия независимых гомогенных химических реакций. [17]
Действительно, отклонения от равновесия всех гетерогенных каталитических реакций можно выразить через отклонения от равновесия реакций адсорбции-десорбции и независимых реакций в газовой фазе. Используя этот факт и предположение о стационарном характере протекания гетерогенных каталитических реакций (1.2), выразим v % для реакций адсорбции-десорбции через отклонения г г, соответствующие независимым гомогенным реакциям. Следовательно скорости образования компонентов во всех гетерогенных каталитических реакциях выражаются через отклонения от равновесия независимых гомогенных химических реакций. [18]
Константа скорости реакции первого порядка с достаточной точностью описывает разложение обеих применявшихся сырьевых смесей, значительно различавшихся по величине парциального давления метана. Хотя возможное торможение разложения метана водородом непосредственно не исследовалось, но было обнаружено, что относительные выходы продуктов изменяются во времени при данной температуре пиролиза, несмотря на постоянство скорости разложения метана. Как указывают авторы [54], это означает, что продукты разложения лишь незначительно влияют на разложение метана. При экстраполяции кривой Аррениуса для сравнения с результатами исследований, проводившихся в кварцевом и фарфоровом реакторах в области более низких температур, было обнаружено, что в последнем случае получаются более высокие скорости реакции, но меньшие значения энергии активации. Это позволяет предположить протекание гетерогенных каталитических реакций, причем роль катализатора играют или стенки реактора, или углерод, образующийся в ходе реакции. [19]
Установлено, что эффекты неравновесного обтекания аппарата Спейс Шаттл существенны в диапазоне высот 48 h 98 км, где скорость невозмущенного потока меняется в пределах 2, 96 VQO 7, 5 км / с. Для высот меньше 48 км неравновесные эффекты незначительны. Было обнаружено также, что использование температурных зависимостей для коэффициентов гетерогенной рекомбинации [52] на боковой поверхности дает заметно большее снижение теплового потока, чем эффективная константа каталитической активности kwo kwN - kw 1 м / с - Интересно, что имеет место и качественное отличие. Так, если при kw 1 м / с зависимость Jq / J c от z монотонна, то при использовании температурных зависимостей [52] она имеет немонотонный характер. В частности, при h 61 км и z 0, 025 для удовлетворительного согласования с экспериментом требуется величина kwj большая, чем kw 2 м / с. Все это указывает на необходимость учета детального механизма протекания гетерогенных каталитических реакций. [20]
Установлено, что эффекты неравновесного обтекания аппарата Спейс Шаттл существенны в диапазоне высот 48 h 98 км, где скорость невозмущенного потока меняется в пределах 2, 96 VQO 7, 5 км / с. Для высот меньше 48 км неравновесные эффекты незначительны. Было обнаружено также, что использование температурных зависимостей для коэффициентов гетерогенной рекомбинации [52] на боковой поверхности дает заметно большее снижение теплового потока, чем эффективная константа каталитической активности kwo - / CWN kw 1 м / с. Интересно, что имеет место и качественное отличие. Так, если при kw 1 м / с зависимость Jq / JqC от z монотонна, то при использовании температурных зависимостей [52] она имеет немонотонный характер. В частности, при h 61 км и z 0 025 для удовлетворительного согласования с экспериментом требуется величина kw, большая, чем kw 2 м / с. Все это указывает на необходимость учета детального механизма протекания гетерогенных каталитических реакций. [21]