Излучательная способность и оптические свойства высокотемпературных теплоизоляционных материалов на основе оксидов кремния и алюминия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат технических наук Дождиков, Виталий Станиславович

• Дождиков, Виталий Станиславович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дождиков, Виталий Станиславович

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПРОБЛЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ СИЛЬНО РАССЕИВАЮЩИХ СЛАБО ПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ. ВЫБОР МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ И РАСЧЕТА.

1.1 Определение оптических свойств сильно рассеивающих слабо поглощающих материалов при высоких температурах.

1.1.1 Современное состояние вопроса.

1.1.2 Радиационный перенос энергии в рассеивающих полупрозрачных средах. Модель диффузии излучения.

1.2 Применение метода падающей печи для определения оптических свойств.

1.3 Выводы к первой главе.

ГЛАВА II. НОВАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ НЕЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1 Конструкция вакуумной камеры и вспомогательных систем экспериментальной установки.

2.1.1 Вакуумная камера и исполнительные механизмы.

2.1.2 Система индукционного нагрева.

2.1.3 Вспомогательные системы установки.

2.2 Измерительные и управляющие системы экспериментальной установки.

2.2.1 Оптико-функциональная схема экспериментальной установки.

2.2.2 Автоматизированная система управления установкой и сбором экспериментальных данных.

2.2.3 Система измерения и контроля температуры.

2.3 Процедура проведения эксперимента.

2.4 Выводы ко второй главе.

ГЛАВА III. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ СИЛЬНО РАССЕИВАЮЩИХ СЛАБО ПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ. АПРОБАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

3.1 Исходная формула для расчета излучательной способности.

3.2 Особенности исследования материалов с низкой излучательной способностью

3.3 Линейность измерительной системы.

3.4 Расчет излучательной способности модели черного тела.

3.5 Эффективная температура образца.

3.5.1 Неизотермичность низкотеплопроводных образцов, понятие эффективной температуры.

3.5.2 Расчет эффективной температуры образцов на основе измерения энергии излучения модели черного тела вместе с находящимся внутри нее исследуемым образцом.

3.5.3 Поля температур в образцах волокнистой кварцевой теплоизоляции.

3.6 Поправка на остывание образца.

3.7 Метрологические характеристики оптической системы установки.

3.8 Погрешности измерения спектральной излучательной способности.

3.8.1 Систематическая погрешность.^.

3.8.2 Случайная погрешность.

3.8.3 Общая погрешность.

3.9 Проверка достоверности результатов, полученных на установке.

3.10 Выводы к третьей главе.

ГЛАВА IV. ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ КРЕМНИЯ И АЛЮМИНИЯ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

4.1 Характеристики исследованных материалов и образцов.

4.2 Нормальная спектральная излучательная способность волокнистой кварцевой теплоизоляции.

4.3 Нормальная спектральная излучательная способность микробаллонной керамики из оксида алюминия.

4.4 Выводы к четвертой главе.

ГЛАВА V. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ КРЕМНИЯ И АЛЮМИНИЯ. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ.

5.1 Расчет эффективного коэффициента поглощения и коэффициента диффузии излучения на основе решения обратной задачи в рамках диффузионной модели.

5.1.1 Определение интенсивности излучения неизотермического плоского слоя. Решение прямой задачи.

5.1.2 Определение эффективного коэффициента поглощения и коэффициента диффузии излучения на основе зависимости излучательной способности от толщины образца. Решение обратной задачи.

5.1.3 Погрешности расчета оптических свойств сильно рассеивающих и слабо поглощающих оксидных материалов.

5.2 Результаты расчетов оптических свойств волокнистой кварцевой теплоизоляции

5.3 Результаты расчетов оптических свойств микробаллонной керамики из оксида алюминия.

5.4 В ыводы к пятой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Излучательная способность и оптические свойства высокотемпературных теплоизоляционных материалов на основе оксидов кремния и алюминия»

Актуальность работы

Сильно рассеивающие слабо поглощающие (полупрозрачные) материалы (керамика, ситаллы, волокнистые и композиционные теплоизоляционные материалы) находят широкое применение в различных областях науки и техники [80, 61, 120,25]. Для теплозащитных покрытий многоразовых транспортных космических систем разрабатываются волокнистые теплоизоляционные материалы на основе оксидов кремния и алюминия [84, 123, 145, 87]. Такие материалы применяются для неразрушаемой теплозащиты при входе орбитальных космических кораблей многоразового использования типа Шаттл, Буран в плотные слои атмосферы Земли [21,160,148], а также космических аппаратов, направляемых к другим планетам солнечной системы [124]. Микросферная и волокнистая изоляция, изоляция из вспененной и других видов керамики используется в различных областях высокотемпературной техники, где тепловое излучение играет важную роль: в энергетике (теплозащитные покрытия в газотурбинных установках [120], теплообменники и камеры сгорания [111], элементы солнечных коллекторов [162, 147, 146]); автомобильной [140] и химической промышленности (керамические покрытия каталитических конвертеров [140]); строительстве (строительная теплоизоляция [136,151]).

Такая широкая область использования полупрозрачных рассеивающих материалов при высоких температурах объясняется их уникальными оптическими и теплофизическими свойствами. При создании пористой структуры в дисперсных керамических материалах достигаются высокие значения коэффициента отражения в области оптической прозрачности благодаря сильному объемному рассеянию при малом поглощении. Например, отражательная способность керамики из высокочистого плавленого кварца в диапазоне спектра от 0.2 до 2.3 мкм имеет значения от 0.9 до 0.8 даже при высоких температурах вплоть до 1700 К. Благодаря такой высокой отражательной способности существенно уменьшается тепловая нагрузка на космический аппарат при его входе в атмосферу планет Юпитер, Уран и Сатурн, что, в конечном итоге, позволит уменьшить массу космического корабля [124]. Создание и исследование материалов с высокой отражательной (и соответственно малой излучательной) способностью является одной из актуальных задач не только космической, но и другой высокотемпературной техники, например автомобилестроения [140]. Перенос энергии в полупрозрачных рассеивающих материалах осуществляется тремя механизмами: теплопроводностью (по твердой матрице и газу), конвекцией газа в порах и излучением. При высоких температурах излучение может играть доминирующую роль в процессе переноса энергии по сравнению с кондуктивным и особенно конвективным переносом. В этом случае суммарный поток энергии складывается в основном из кондуктивной и радиационной составляющих, а конвективным переносом во многих практических случаях можно пренебречь [123, 120]. Зачастую для расчета полей температуры и потоков энергии в полупрозрачных рассеивающих материалах используют характеристику, условно называемую суммарным или эффективным коэффициентом теплопроводности. В этом случае для расчета используется закон Фурье, а потоки энергии теплопроводностью и излучением складываются аддитивно. Некоторые полупрозрачные рассеивающие волокнистые материалы обладают очень низким значением суммарного коэффициента теплопроводности - от нескольких сотых до 0.2 Вт/(м-К). Такое низкое значение достигается как благодаря малому значению кондуктивной составляющей теплопроводности в сильно дисперсных средах [84], так и сильному ослаблению переноса энергии излучением в результате объемного рассеяния в спектральной области слабого поглощения, приходящейся на энергетически наиболее важную часть спектра [135, 136].

Помимо уникальных теплофизических свойств рассматриваемые материалы могут обладать уникальными физическими свойствами - легковесностью, достаточной прочностью и высокой температурой разрушения [25]. Все эти факторы предопределяют очень большой диапазон применения полупрозрачных рассеивающих материалов - от теплоизоляции в элементах футеровки теплотехнического оборудования до теплозащиты орбитальных космических кораблей и космических аппаратов многоразового использования [160,147,34,145].

Неослабевающий интерес к таким материалам стимулирует многочисленные исследования [162, 148, 136, 111], посвященные моделям и методам расчета теплообмена излучением. Достаточно строгое математическое описание переноса энергии излучения в дисперсных средах связано с очень большими трудностями, обусловленными необходимостью решения интегрально-дифференциального уравнения переноса излучения (УПИ). Для упрощения расчетов обычно пользуются различными приближенными моделями УПИ [72, 85]. Но какая бы математическая модель не применялась для описания переноса излучения в дисперсных полупрозрачных средах, при ее использовании необходимо, прежде всего, знать оптические и теплофизические свойства материала, которые фигурируют в уравнениях и граничных условиях модели. Часто наличие или отсутствие соответствующих свойств, а не адекватность математического описания, предопределяет выбор той или иной модели расчета теплообмена излучением при анализе тепловых режимов работы теплозащиты различных промышленных агрегатов и аппаратов космической техники. Таким образом, исследование оптических и теплофизических свойств полупрозрачных дисперсных сред является ключевым моментом при решении задач переноса излучения в полупрозрачных рассеивающих средах.

Одной из самых простых и распространенных приближенных моделей УПИ является приближение радиационной теплопроводности [148], использующее эффективный коэффициент теплопроводности. При таком подходе достаточно определить суммарное значение коэффициента теплопроводности, который обычно находится экспериментально на основе решения обратных задач теплопроводности [68, 86], и затем, привлекая уравнение сохранения энергии, рассчитать поле температур внутри теплоизоляции. Для проведения расчетов профилей температур и тепловых потоков по этой модели не требуется знать оптические свойства материала. Однако простота данной модели обуславливает основные ее недостатки:

• суммарное значение коэффициента теплопроводности зависит от условий его экспериментального определения; оно может зависеть от перепада температур в образце, его толщины, излучательной способности поверхностей образца (в стационарных методах), временных параметров эксперимента (в нестационарных методах); кроме того, условия (например, граничные) такого эксперимента могут отличаться от реальных условий использования теплоизоляции [148,123,68, 81];

• при нестационарных процессах нагрева или охлаждения полученный на основании этой модели профиль температуры в глубине материала может отличаться от рассчитанного по более сложным и строгим моделям [21, 84]; это объясняется тем, что процессы переноса энергии излучением при экспериментальном определении эффективной теплопроводности и в реальном нестационарном процессе различны;

• приближение радиационной теплопроводности не позволяет разделить влияние поглощения и рассеяния на эффективность теплоизоляции, что очень важно для правильного физического понимания механизмов переноса энергии излучением и дальнейшего развития теории;

• модель радиационной теплопроводности не учитывает в явном виде влияние внутренней структуры (размеров неоднородностей, диаметра волокон, их ориентации в пространстве) дисперсного полупрозрачного материала на перенос тепла излучением, что не позволяет создавать новые материалы с заранее заданными оптическими свойствами [13, 135,136].

Для преодоления этих недостатков в современных работах [125, 71, 84, 110] все чаще используются более сложные модели УПИ, требующие знания оптических свойств дисперсных полупрозрачных материалов. Как известно, оптические свойства не могут быть измерены непосредственно. Они определяются либо расчетным путем на основе различных теоретических моделей, либо с помощью методов идентификации на основе экспериментального измерения пропускательной, отражательной или излучательной способности и решения соответствующих обратных задач. Расчетные методы дают приемлемые результаты в тех случаях, когда хорошо известны основные параметры структуры материала, оптические свойства материала твердой матрицы и когда выполняются условия применимости той или иной теоретической модели. Если структура исследуемого материала изучена недостаточно или отсутствует теоретическая модель, то единственным возможным способом определения оптических свойств являются методы идентификации [136].

Исследование оптических свойств играет исключительную роль не только при изучении радиационного переноса энергии, но также дает возможность в пределах выбранной модели рассчитывать радиационные свойства (например, отражательную способность) конкретных конструкций, сделанных из полупрозрачных рассеивающих материалов. Это очень важно при проектировании теплоизоляции, обладающей, например высокой отражательной способностью, если ее непосредственное экспериментальное определение связано с серьезными трудностями.

Связь работы с научными программами, планами, темами

Работа выполнялась в Лаборатории оптических свойств ИВТАН с использованием комплексного подхода к проблеме радиационно-кондуктивного теплопереноса в рассеивающих полупрозрачных материалах [71, 149] согласно следующим разделам тематического плана ИВТАН: "Разработка микросферной корундовой керамики и исследование ее оптических свойств", "Комплексное исследование свойств новых высокотемпературных пористых керамических и волокнистых теплоизоляционных материалов", "Исследование оптических свойств волокнистой кварцевой теплоизоляции и расчет температурных полей в режимах ее конвективного нагрева", "Радиационно-кондуктивный теплообмен при воздействии потоков направленного излучения на сильнорассеивающие пористые керамические материалы и определение их оптических свойств" в рамках Государственной программы "Коренное повышение эффективности энергетических систем". Конечным результатом проводимых в лаборатории исследований являлся анализ работоспособности различных конструкций на основе расчета полей температур и потоков энергии в пористой керамике и выдача возможных рекомендаций по улучшению ее состава и структуры для обеспечения необходимых значений оптических и теплофизических свойств. Расчет полей температур и потоков энергии проводился на основе совместного решения уравнения диффузии излучения и уравнения сохранения энергии с соответствующими начальными и граничными условиями. Оптические (эффективный коэффициент поглощения и коэффициент диффузии излучения) и теплофизические (кондуктивная теплопроводность) свойства материалов определялись экспериментальным путем на основе последующего решения обратных задач радиационного и радиационно - кондуктивного переноса энергии.

Измерения оптических свойств в спектральной области слабого поглощения проводились двумя методами. При комнатных температурах применялся метод измерения зависимости нормально - полусферической пропускательной способности набора плоских образцов различных толщин. При высоких температурах использовался метод, основанный на измерениях нормальной излучательной способности набора образцов различных толщин, реализации которого и посвящена данная работа.

Цель и содержание поставленных задач

Основной целью работы является экспериментальное определение оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов при высоких температурах в спектральной области слабого поглощения на основе решения обратной задачи переноса излучения по результатам исследования зависимости излучательной способности от толщины излучающего слоя, и экспериментальное исследование излучательной способности плоских слоев в области сильного поглощения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

• Создать новую экспериментальную установку для измерения спектральной излучательной способности неэлектропроводных материалов при высоких температурах в спектральной области сильного и слабого поглощения, где излучательная способность имеет малые значения.

• Решить методические проблемы, связанные с измерением малого значения спектральной излучательной способности сильно рассеивающих неэлектропроводных материалов в области длин волн слабого поглощения при высоких температурах.

• Изготовить автоматизированную измерительную систему, обеспечивающую скоростные измерения излучательной способности при высоких температурах в широких спектральном и динамическом диапазонах изменения ее значения.

• Разработать методику для определения эффективной температуры образца из полупрозрачного сильно рассеивающего материала в условиях индукционного нагрева внутри графитовой печи - модели черного тела.

• Исследовать спектральную нормальную излучательную способность перспективных теплозащитных материалов на основе оксидов кремния и алюминия в широких температурном и спектральном диапазонах.

• Разработать и отладить компьютерную программу для решения обратной задачи расчета оптических свойств исследуемых материалов на основе зависимости экспериментальных данных по излучательной способности от толщины излучающего слоя.

Объект исследований

В качестве объекта исследования были выбраны два новых теплозащитных материала: высокотемпературная ультралегковесная керамика из спеченных корундовых микробаллонов двух плотностей КМБ-0.44, КМБ-1.1 и высокотемпературная теплоизоляция из супертонких кварцевых волокон ТЗМК-10.

Керамика КМБ предназначена для применения ее в качестве эффективной теплоизоляции, в том числе в элементах футеровки электротермического и теплотехнического оборудования. Этот материал обладает уникальными свойствами: малыми плотностью (0.4 г/см3) и теплопроводностью [0.3 Вт/(м-К) при 900 К]; высокой температурой плавления, благодаря которой может использоваться вплоть до температуры 2100 К. Применение такого материала по сравнению со стандартной теплоизоляцией позволяет снизить ее толщину и вес и, в конечном итоге, уменьшить расход электроэнергии.

Теплоизоляция ТЗМК-10 первоначально разрабатывалась для защиты обшивки планера космического корабля многоразового использования "Буран" [25]. Эта теплоизоляция удовлетворяет очень жестким требованиям к материалам, обеспечивающим защиту силовой конструкции космического аппарата от аэродинамического нагрева. Для создания ТЗМК-10 была разработана уникальная методика получения кварцевого волокна диаметром около 1.5 - 2 мкм [25]. Необходимость использования такого волокна определялась анализом всех компонентов теплопереноса, показавшим, что лучистый тепловой поток может быть существенно ослаблен путем рассеяния излучения мелкодисперсным кварцевым волокном такого диаметра. Теплоизоляция обладает высокой стойкостью к циклическим тепловым нагрузкам (рабочая температура до 1500 К), высоким пределом прочности при растяжении и при этом имеет низкую плотность (0.15 г/см3) и очень низкую теплопроводность [около 0.14 Вт/(м-К) при 900 К].

В настоящее время кварцевая волокнистая теплоизоляция ТЗМК-10 рассматривается как один из возможных перспективных теплоизоляционных материалов для космического корабля многоразового использования "Клипер" [109], разрабатываемого РКК "Энергия", и как теплозащита орбитально-посадочного аппарата

8] в перспективной программе по разработке спускаемых космических аппаратов марсианской беспилотной экспедиции.

Научная новизна

• Создана новая экспериментальная установка для измерения нормальной спектральной излучательной способности неэлектропроводных материалов при высоких температурах, использующая разработанный ранее метод скоростной спектрометрии в сочетании со сбросом печи. В отличие от предшествующей разработки новая установка предназначена не только для получения данных по спектральной излучательной способности, но и для получения данных по первичным оптическим свойствам рассеивающих материалов - эффективному коэффициенту поглощения и коэффициенту диффузии излучения. Установка включает в себя вакуумную камеру с исполнительными механизмами и системы: вакуумную, индукционного нагрева и автоматизации измерений.

• Спроектированы и изготовлены оригинальные вакуумные вводы - манипуляторы. Эти новые вводы обеспечили возможность измерения излучательной способности образцов двух толщин в одном цикле эксперимента без развакуумирования камеры, что послужило основой для одной из методик расчета оптических свойств.

• Для увеличения точности измерений малой излучательной способности при скоростном сканировании спектра образца изготовлена специальная система, использующая регистрацию выделенного участка спектра образца с коэффициентом усиления большим, чем при измерении спектра эталона сравнения - модели черного тела.

• Предложен оригинальный метод расчета эффективной температуры образцов полупрозрачных сильно рассеивающих материалов, нагреваемых внутри цилиндрической модели черного тела. Метод использует дополнительные измерения спектра модели черного тела вместе с находящимся внутри нее исследуемым образцом.

• Для учета остывания образца во время сброса и экранирования печи реализована методика восстановления истинной амплитуды спектрального сигнала образца на основе непрерывной регистрации изменения спектрального сигнала во время остывания.

• Впервые получены новые экспериментальные данные по спектральной нормальной излучательной способности перспективных полупрозрачных теплозащитных материалов КМБ-0.44, КМБ-1.1 и ТЗМК-10 в широком температурном (1073 К - 1873 К) и спектральном (1.5 - 5.0 мкм) диапазонах. Исследована также зависимость излучательной способности от толщины излучающего слоя в области спектральной прозрачности материалов.

• На основе решения обратной задачи лучистого теплообмена в рамках диффузионной модели впервые получены новые данные по эффективному коэффициенту поглощения и коэффициенту диффузии излучения для перспективных теплоизоляционных материалов КМБ-0.44, КМБ-1.1 и ТЗМК-10 в диапазоне температур 1073 К - 1873 К в спектральной области прозрачности каждого материала.

Практическое значение полученных результатов

Созданная новая экспериментальная установка позволяет проводить высокотемпературные исследования нормальной спектральной излучательной способности очень широкого класса неэлектропроводных материалов, как рассеивающих, так и не рассеивающих тепловое излучение. Методика обеспечивает измерения излучательной способности в широком динамическом диапазоне ее значений, что дает возможность получать данные по излучательной способности новых материалов в широком спектральном диапазоне, включающем области сильного и слабого поглощения. Полученные данные по оптическим свойствам перспективных теплоизоляционных материалов могут быть использованы как для расчетов полей температуры в конструкциях и аппаратах, работающих при различных граничных условиях, так и для расчета спектральных радиационных свойств: отражательной и пропускательной способностей при высоких температурах. Данные по оптическим свойствам также могут быть использованы для определения кондуктивного коэффициента теплопроводности при идентификации методом температурных волн. Полученные экспериментальные данные по излучательной способности в спектральной области непрозрачности исследованных материалов могут использоваться для описания граничных условий, как внутренних, так и внешних задач теплообмена излучением независимо от используемой математической модели УПИ.

Положения и результаты, выносимые на защиту

• Новая экспериментальная установка для исследования спектральной нормальной излучательной способности полупрозрачных сильно рассеивающих материалов при высоких температурах и получения данных по первичным оптическим свойствам в спектральной области слабого поглощения.

• Методика измерения излучательной способности сильно рассеивающих слабо поглощающих полупрозрачных материалов при высоких температурах в широком спектральном диапазоне, включающем области прозрачности и непрозрачности исследуемого материала.

• Полученные экспериментальные результаты по излучательной способности теплозащитных материалов керамики двух различных плотностей КМБ-0.44, КМБ-1.1, изготовленной из корундовых микробаллонов, и кварцевой волокнистой теплоизоляции ТЗМК-10 в широком температурном и спектральном диапазонах.

• Методика расчета оптических свойств сильно рассеивающих слабо поглощающих материалов на основе решения обратной задачи лучистого теплообмена в рамках диффузионной модели.

• Результаты расчетов оптических свойств - эффективного коэффициента поглощения и коэффициента диффузии излучения теплозащитных материалов КМБ-0.44, КМБ-1.1 и ТЗМК-10 при высоких температурах в спектральных областях прозрачности.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, 56 рисунков и 37 таблиц. Объем диссертации составляет 175 страниц, список литературы содержит 167 наименований.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Дождиков, Виталий Станиславович

Основные выводы из диссертационной работы состоят в следующем.

• С помощью усовершенствованного метода падающей печи на новой экспериментальной установке впервые получены высокотемпературные данные по излучательной способности и оптическим свойствам перспективных полупрозрачных сильно рассеивающих теплоизоляционных материалов, необходимые для решения задач переноса излучения при проектировании новых промышленных агрегатов и современных космических аппаратов. В научной литературе высокотемпературные данные по оптическим свойствам таких материалов практически отсутствуют.

• Благодаря специально сконструированным вакуумным вводам-манипуляторам (обеспечивавшим совместные измерения спектров двух исследуемых образцов в одном цикле эксперимента без вскрытия вакуумной камеры) и использованию устройства для скоростного измерения участка спектра с малым сигналом измерена излучательная способность образцов из оксидных теплоизоляционных материалов разной толщины в спектральной области слабого поглощения. Эти данные послужили основой для дальнейшего расчета оптических свойств на основе решения обратной задачи переноса излучения.

• Для решения одной из основных проблем при измерении излучательной способности сильно рассеивающих слабо поглощающих материалов - обеспечения изотермического нагрева образцов с низким значением коэффициента теплопроводности - были проведены специальные калибровочные эксперименты для определения эффективной температуры образцов. Однако для волокнистой кварцевой теплоизоляции даже этого оказалось недостаточно из-за очень низкого значения коэффициента теплопроводности. Предложенная оригинальная методика расчета эффективной температуры такой теплоизоляции с помощью дополнительной регистрации спектра от модели черного тела вместе с размещенным в ней образцом позволила уменьшить погрешность определения излучательной способности, обусловленную неравномерностью нагрева таких образцов.

Предложенный оригинальный метод реконструкции (восстановления) спектра излучения образца на момент времени его вывода из печи позволил обойтись без обычно вводимой в эксперименте с падающей печью поправки на остывание образца. В каждом эксперименте проводилась регистрация 25 спектров излучения остывающего образца после перекрытия экраном излучения печи. При расчете излучательной способности использовался восстановленный спектр, полученный в результате аппроксимации и экстраполяции этих 25 спектров. Дополнительным выигрышем от этого метода было существенное уменьшение случайной погрешности определения излучательной способности благодаря использованию аппроксимации спектров остывания образца.

Оценка погрешностей идентификации оптических свойств по измерениям излучательной способности двух образцов исследуемого материала разной толщины при решении обратной задачи на основе модели диффузии показала, что рассчитанные значения эффективного коэффициента поглощения имеют существенно меньшую погрешность, чем коэффициента диффузии излучения.

Анализ экспериментальных данных показал, что зависимости излучательной способности от длины волны и температуры для исследованных материалов определяются не только соответствующими зависимостями коэффициента поглощения материала твердой матрицы, но также наличием технологических и других примесей. Измеренные значения излучательной способности исследованных материалов оказались из-за сильного рассеяния меньше, чем для материала твердой матрицы, как в плавленом, так и в кристаллическом состоянии. Обнаруженное расслоение излучательной способности для образцов разной толщины, обусловленное объемным характером излучения в спектральной области малого поглощения, было использовано для расчета оптических свойств исследуемых материалов.

На длине волны около 2.72 мкм экспериментально обнаружен небольшой локальный максимум излучательной способности волокнистой теплоизоляции ТЗМК-10, обусловленный наличием гидроксильных групп ОН, содержащихся в кварцевых волокнах. По мере нагрева образцов в вакууме значение максимума снижается, так как кварцевые волокна постепенно теряют "связанную воду". После достаточной выдержки образцов ТЗМК-10 при температуре около 1473 К в вакууме "связанная вода" практически полностью выходит из волокон и максимум пропадает. Этот эффект обусловлен малым средним диаметром кварцевых волокон (2 мкм) и развитой их суммарной поверхностью.

• Рассчитанные в результате решения обратной задачи диффузии излучения эффективные коэффициенты поглощения материалов ТЗМК-10, КМБ-0.44 и КМБ-1.1 имеют температурную и спектральную зависимости, аналогичные зависимостям коэффициента поглощения твердой основы - оксида кремния для ТЗМК-10 и оксида алюминия для КМБ-0.44 и КМБ-1.1. Для кварцевой теплоизоляции ТЗМК-10 при приближении к длине волны 3.48 мкм обнаружен резкий рост эффективного коэффициента поглощения, который нельзя объяснить только увеличением коэффициента поглощения оксида кремния. По-видимому, этот эффект обусловлен технологическими примесями В2О3, образующимися в ТЗМК-10 из-за использования при его изготовлении соединений бора в качестве спекающего реагента.

• На основании проведенных расчетов коэффициента диффузии излучения для исследованных материалов не было обнаружено его зависимости от длины волны и температуры.

• Несмотря на обнаруженную очевидную зависимость эффективного коэффициента поглощения керамики КМБ от пористости (более пористый материал КМБ-0.44 имеет меньший эффективный коэффициент поглощения, чем более плотный КМБ-1.1), рассчитанный по модели из [100] коэффициент поглощения материала твердой матрицы КМБ для двух видов керамики практически одинаков.

Основные материалы диссертации представлены в 14 статьях в реферируемых отечественных и зарубежных журналах, а также обсуждались на 4 конференциях. По материалам диссертации получено 2 авторских свидетельства на изобретение.

162

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дождиков, Виталий Станиславович, 2007 год

1. Аверков Е.И., Тарасов А.Г. Экспериментальной исследование двунаправленной отражательной способности графитов // Сборник: Исследование теплообмена и свойств переноса излучения. СО АН СССР, Ин-т Теплофизики, Новосибирск, 1979. -С. 143-149.

2. Адзерихо КС., Ноготов Е.Ф., Трофимов В.П. Радиационный теплообмен в двухфазных средах. Минск: Наука и техника, 1987. - 166 с.

3. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М.: Энергия, 1972. -464 с.

4. Александров А.Н., Никитин В.А. О выборе нормалей и методах градуировки призменных и инфракрасных спектрометров // Успехи физ. наук. 1955. - Т. VI. -Вып. 1.-С. 3-52.

5. Андрианова В.Г., Горячковский Ю.Г., Петров В.А., Резник В.Ю., Филин Ю.В. Исследование спектральной излучательной способности боросиликатных покрытий на высокотемпературных теплоизоляционных материалах // ТВТ. 1982. - Т. 20. -№5.-С. 992-995.

6. Андрианова В.Г., Петров В.А., Резник В.Ю. Некоторые особенности исследования излучательных характеристик покрытий на низкотеплопроводной подложке // ТВТ. -1982. Т. 20. - № 4. - С. 788-790.

7. Андрианова В.Г., Петров В.А., Резник В.Ю., Романов А.И., Смирнова Л.Г. Исследование излучательных характеристик некоторых высокотемпературных материалов для МГД генератора. - М.: ИВТ АН СССР, 1983. - 40 с. (Препринт ИВТ АН СССР: №1-111).

8. Анфимов Н.А., Румынский А.Н. Проблемы теплообмена и теплозащиты спускаемых космических аппаратов марсианской беспилотной экспедиции // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2006. - № 5. - С. 9-18.

9. Апресян JI.A., Кравцов Ю.А. Теория переноса излучения: Статистические и волновые аспекты. М.: Наука, Гл. Ред. Физ.-мат. лит., 1983. - 216 с.

10. Асланова М.С., Стеценко В.Я., Шустрое В.Ф. Полые неорганические микросферы // Химическая промышленность за рубежом. 1981. - № 9. - С. 33-51.

11. Битюков В.К Радиационно кондуктивный перенос энергии в плоском слое конденсированной среды: Дисс. . кандидата техн. наук. - М.: ИВТ АН, 1981. -232 с.

12. Бодячевский С.В., Лингарт Ю.К., Петров В.А. О температурных полях при выращивании лейкосапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Физика и химия обрабтки материалов. 1984. - № 1. - С. 24.

13. Божков Н.А., Зайцев В.К., Обруч С.Н. Расчетно-экспериментальные исследования сложного теплообмена в высокопористых композиционных материалах // ИФЖ. -1990. Т. 59. - № 4. - С. 554-561.

14. Вайнберг A.M. Индукционные плавильные печи. Изд. 2-е. М.: Энергия, 1976. -415 с.

15. Васильева И.А. Составляющие излучения теплового объемного источника, окруженного светящейся поверхностью // ТВТ. 1994. - Т. 32. - № 6. - С. 878-885.

16. Васильева И.А. Равновесные связи между слагаемыми теплового излучения в рассеивающих средах // Докл. РАН. 1996. - Т. 34. -№ 5. - С. 610-613.

17. Васильева И.А. Использование обобщенного закона Кирхгофа для получения связей между слагаемыми теплового излучения // ТВТ. 1998. - Т. 36. - № 3. - С. 482.

18. Васильева И.А., Владимиров В.К, Дождиков B.C., Петров В.А. Определение температуры при измерении излучательной способности веществ методом падающей печи на основе связей между слагаемыми теплового излучения // ТВТ. 1998. - Т. 36,-№4.-С. 639-646.

19. Воробьев В.Г., Никитин В.А. Градуировка инфракрасных спектрометров и спектрофотометров среднего и низкого разрешения по волновым числам // Оптико-механическая промышленность. 1971. -№ 6. - С. 54-60.

20. Галактионов' А.В., Петров В.А., Степанов С.В. Совместный радиационно -кондуктивный теплоперенос в высокотемпературной волокнистой теплоизоляции орбитальных кораблей многоразового использования // ТВТ. 1994. - Т. 32. -№ 3. -С.398-405.

21. Геращенко О.А., Гордое А.Н., Еремина А.К., Лах В.И., Луцик Я.Т., Пуцылот В.И., Стаднык Б.И., Ярышев Н.А. Температурные измерения. Справочник. Киев: Наукова думка, 1989. - 704 с.

22. Гордое А.Н., Жагулло О.М., Иванова А.Г. Основы температурных измерений. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 304 с.

23. Горшков B.C., Тимашов В.В., Савельев В.Г. Методы физико химического анализа вяжущих веществ. - М.: Высшая школа, 1981.

24. Гофин М.Я. Жаростойкие и теплозащитные конструкции многоразовых аэрокосмических аппаратов. С-Петербург: ЗАО "ТФ "МИР", 2003. - 671 с.

25. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат (Ленинградское отделение), 1990. - 288 с.

26. Двуреченский А.В. Исследование спектральных излучательных характеристик кварцевых стекол и кварцевой керамики при высоких температурах с помощью высокоскоростной экспериментальной установки: Дисс. . кандидата техн. наук. -М.: ИВТАН, 1978.

27. Двуреченский А.В., Петров В.А., Резник В.Ю. Измерение излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах методом высокоскоростной спектрометрии // Измерительная техника. 1977. - № 10. - С. 5557.

28. Дождиков B.C., Ковенков Н.Н., Петров В.А. Устройство для определения спектральной излучательной способности частично прозрачных материалов: А.с. №1744514 // Б.И. 1992. -№24. - С. 175.

29. Дождиков B.C., Петров В.А. Развитие метода скоростной спектрометрии для исследования излучательной способности неэлектропроводных материалов при высоких температурах // ТВТ. 1995. - Т. 33. - № 4. - С. 628-634.

30. Дождиков B.C., Петров В.А. Метод скоростной спектрометрии для исследования излучательной способности полупрозрачных материалов в широком диапазоне изменения ее величины // ТВТ. 1997. - Т. 35. - № 5. - С. 802-806.

31. Дождиков B.C., Петров В.А. Излучательные характеристики теплозащитных материалов орбитального корабля "Буран" // ИФЖ. 2000. - Т. 73. -№ 1. - С. 26-30.

32. Дождиков B.C., Петров В.А., Степанов С.В. Температурные поля в образцах высокотемпературных супертеплоизоляторов при исследовании оптических свойств методом падающей печи // Научные труды ИТЭС ОИВТ РАН. М.: ОИВТ РАН, 2000. - Вып. 2-1999. - С. 51-56.

33. Дождиков B.C., Петров В.А., Степанов С.В. Излучательная способность и коэффициенты затухания и поглощения волокнистой кварцевой теплоизоляции // Научные труды ИТЭС ОИВТ РАН. М.: ОИВТ РАН, 2006. - Вып. 7-2004. - С. 65-70.

34. Дождиков B.C., Петров В.А., Степанов С.В. Оптические свойства микробалонной керамики из оксида алюминия при высокой температуре // Теплоэнергетика. 2007. - № 9. - С. 65-69.

35. Домбровский J1.A. Расчет спектральных радиационных характеристик кварцевой волокнистой теплоизоляции в инфракрасной области // ТВТ. 1994. - Т. 32. - № 2. -С. 209-215.

36. Домбровский J1.A. Приближенные модели рассеяния излучения в керамике из полых микросфер // ТВТ. 2004. - Т. 42. - № 4. - С. 1-9.

37. Дунь, Дянъ. Перенос тепла излучением в волокнистых изоляциях // Теплопередача. -1983.-Т. 105.-№1,-С. 73-86.

38. Елисеев В.Н., Воротников В.И., Соловов В.А. Оценка погрешности измерения поверхностной температуры полупрозрачного материала контактным датчиком // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1981. - № 11. - С. 77.

39. Елисеев В.Н., Соловов В.А. Погрешности измерения температуры термопарами в полупрозрачных материалах // Гелиотехника. 1983. -№ 6. - С. 45.

40. Елисеев В.Н„ Соловов В.А. Теоретическое и экспериментальное исследование погрешности измерения температур термопарами в теплоизоляционных материалах // ИФЖ. 1983. -Т. 45. - № 5. - С. 737-742.

41. Задков В.Н., Пономарев Ю.В. Компьютер в эксперименте: Архитектура и программные средства систем автоматизации. М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1988.-367 с.

42. Зеге ЭЛ., Значенок МЛ., Кацев ИЛ. Определение оптических характеристик рассеивающих слоев по диффузному отражению и пропусканию // Журн. прикл. Спектроскопии. 1980. - Т. 33. -№ 4. - С. 735-741.

43. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975. - 934 с.

44. Иванов А.П., Лото В.А., Дик В.П. Распространение света в плотно-упакованных дисперсных средах. Минск: Наука и техника, 1988. - 192 с.

45. Ильясов С.Г., Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. М.: Пищевая пром., 1978. - 359 с.

46. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах. Т. 1.-М.: Мир, 1981.-280 с.

47. Каталог цветного оптического стекла. М.: Машиностроение, 1967. - 62 с.

48. КемпбелДж. Современная общая химия, т. 2. М.: Изд. "Мир", 1975. - 480 с.

49. Кмоковский Г.И., Мануйлов Л.А., Чичагова Ю.А. Физическая и коллоидная химия, химия кремния. М.: Высшая школа, 1979.

50. Кондратенко А.В., Моисеев С.С., Петров В.А., Степенов С.В. Экспериментальное определение оптических свойств волокнистой кварцевой теплоизоляции // ТВТ. -1991.-Т. 29.-№ 1.-С. 134-138.

51. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1977.-832 с.

52. Кросби А.Л. Степень черноты полубесконечной рассеивающей среды с показателем преломления, большим единицы // Ракетная техника и космонавтика. 1979. - Т. 17. -№1.-С. 135-138.

53. Кросби А.Л. Степень черноты ограниченной рассеивающей среды с показателем преломления, большим единицы // Ракетная техника и космонавтика. 1980. - Т. 18. - №7. - С. 140-142.

54. Латыев Л.Н., Петров В.А., Чеховской В.Я., Шестаков Е.Н. Излучательные свойства твердых материалов. Справочник. М., "Энергия", 1974. - 472 с.

55. Левин М.Л., Рытое С.М. Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике. М.: Наука, Гл. Ред. Физ.-мат. лит., 1967. - 307 с.

56. Лингарт Ю.К, Петров В.А., Тихонова Н.А. Оптические свойства лейкосапфира при высоких температурах I. Область полупрозрачности // ТВТ. 1982. - Т. 20. - № 5. -С. 872-880.

57. Материалы и покрытия в экстремальных условиях. В 3-х томах. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - Т. 2: Передовые технологии производства. / Под ред. С.В. Резника. - 260 с.

58. Моисеев С.С., Петров В.А., Степанов С.В. Метод определения эффективное коэффициента поглощения и коэффициента диффузии излучения в сильно рассеивающих материалах. Теория//ТВТ. -1991. Т. 29. -№ 2. - С. 331-337.

59. Моисеев С.С., Петров В.А., Степанов С.В. Метод определения эффективного коэффициента поглощения и коэффициента диффузии излучения в сильно рассеивающих материалах. Эксперимент // ТВТ. 1991. - Т. 29. - № 3. - С. 461 -467.

60. Моисеев С.С., Петров В.А., Степанов С.В. Оптические свойства теплоизоляционной керамики из микробаллонов оксида алюминия // ТВТ. 2004. - Т. 42. - № 1. - С. 137142.

61. Науман Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники. М.: Мир, 1982. - 304 с.

62. Оцисик М.Н. Сложный теплообмен. М.: Мир, 1976. - 616 с.

63. Падерин Л.Я. Исследование излучательных характеристик полупрозрачных тканей и пленок // ИФЖ. 2004. - Т. 77. - № 3. - С. 56-59.

64. Падерин Л.Я., Просунцов П.В., Резник С.В. Фишер В.П.П. Экспериментальное исследование теплопереноса в пористых полупрозрачных теплозащитных материалах // ИФЖ. 2005. - Т. 78. - № 1. - С. 60-66.

65. Петров В.А. Бесконтактное измерение температуры полупрозрачных материалов // ИКА. 1983.-№ 1 (45).-С. 14-21.

66. Петров В.А. Комплексный подход к проблеме радиационно-кондуктивного теплопереноса в рассеивающих полупрозрачных материалах на основе использования диффузионного приближения // ИФЖ. 1993. - Т. 64. - № 6. - С. 726733.

67. Петров В.А., Марченко Н.В. Перенос энергии в частично прозрачных твердых материалах. -М.: "Наука", 1985. 190 с.

68. Петров В.А., Резник В.Ю. Методы определения излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах // Стекло, Труды государственного научно-исследовательского института стекла. 1971. - № 2. -С. 71.

69. Петров В.А., Резник В.Ю. Новый метод определения интегральной излучательной способности частично прозрачных материалов при высоких температурах // ТВТ. -1972. Т. 10.-№2.-С. 405-411.

70. Петров В.А., Степанов С.В. Обратные задачи переноса излучения в сильнорассеивающих слабопоглощающих твердых материалах // Известия СО АН СССР. Сер. технич. наук. 1987. - № 7 (436). - Вып. 2. - С. 21-28.

71. Петров В.А., Степанов С.В., Мухамедьяров КС. Таблицы стандартных справочных данных. ГСССД 26-81. М.: Госстандарт, 1982. - 20 с.

72. Петров В.А., Степанов С.В., Мухамедьяров КС. Таблицы стандартных справочных данных. ГСССД 40-82. М.: Госстандарт, 1983. - 36 с.

73. Петров В.А., Степанов С.В., Мухамедьяров КС. Таблицы стандартных справочных данных. ГСССД 60-83. М.: Госстандарт, 1985. - 64 с.

74. Петров В.А., Степанов С.В., Мухамедьяров КС. Таблицы стандартных справочных данных. ГСССД 61-83. М.: Госстандарт, 1985. - 51 с.

75. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976. - 392 с.

76. Просунцов П.В., Резник С.В. Определение теплофизических свойств полупрозрачных материалов // ИФЖ. -1985. Т. 49. - № 6. - С. 977-982.

77. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. -J1.: "Энергия", 1978. 262 с.

78. Резник В.Ю., Петров В.А., Дождиков B.C., Ефимов М.Г. Устройство для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах. А.с. N1132153 // Б.И. 1984. - № 48. - С. 145.

79. Резник С.В. Математические модели радиационно-кондуктивного теплообмена в материалах тепловой защиты многоразовых транспортных космических систем // ИФЖ. 2000. - Т. 73. - № 1. - С. 11-25.

80. Резник С.В., Калинин Д.Ю., Шуляковский А.В. Моделирование теплофизических процессов в спекающихся изделиях из стекла // ИФЖ. 2001. - Т. 74. - № 6. - С. 113-120.

81. Рубцов Н.А., Аверков Е.И., Емельянов А.А. Свойства теплового излучения материалов в конденсированном состоянии. Новосибирск. Институт теплофизики. СО АН СССР, 1988.-349 с.

82. Русин С.П. Анализ радиационного теплообмена в неизотермических полостях с помощью интегральных уравнений // ИФЖ. 1974. - Т. 26. - №2. - С. 208-214.

83. Русин СЛ., Мухамедъяров КС. Эффективная монохроматическая излучательная способность полости при произвольной неизотермичности // ТВТ. 1982. - Т. 20. -№4.-С. 658-664.

84. Русин СЛ., Пелецкий В.Э. Тепловое излучение полостей. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 152 с.

85. Рытое С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую физику.Ч.2. Случайные поля. -М.: Наука, Гл. Ред. Физ.-мат. лит., 1978.-463 с.

86. Сеет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. М.: Изд. Наука,1982.-296 с.

87. Сергеев О.А., Мень А.А. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. -М.: Издательство стандартов, 1977. 288 с.

88. Сергеев О.А., Шашков А.Г. Теплофизика оптических сред. Минск: Наука и техника,1983.-232 с.

89. Слухоцкж А.Е., Немков B.C., Павлов Н.А., Бамунер А.В. Установки индукционного нагрева. -JI.: Энергоиздат, 1981. 328 с.

90. Снопко В.В. Спектральные методы оптической пирометрии нагретой поверхности. Минск: Наука и техника, 1988. 152 с.

91. Степанов С.В. Соотношения взаимности при прохождении излучения через границу двух сред с разным показателем преломления // ТВТ. 1984. - Т.22. - № 2. - С. 405.

92. Степанов С.В. Соотношения взаимности для двунаправленной пропускательной способности границы раздела двух сред с разными показателями преломления // Оптика и спектроскопия. 1985.-Т. 58.-№4.-С. 834.

93. Степанов С.В. Коэффициент поглощения многофазных материалов // ТВТ. 1988. -Т.25.-№1. - С. 180-182.

94. Степанов С.В. Температурные и радиационные волны в плоском слое рассеивающей среды // ТВТ. 1993. - Т. 31. - № 2. - С.267-272.

95. Степанов С.В., Берковский М.А. Радиационные характеристики плоского слоя сильно рассеивающей слабопоглощающей среды с произвольным характером отражения на границах // ТВТ. 1985. - Т. 23. - № 2. - С. 346-355.

96. Тарасов К.И. Спектральные приборы. JI.: Машиностроение, 1977. - 368 с.

97. Тихонов А.Н., Васильева А.Б., Свешников А.Г. Дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1985.-231 с.

98. Финогенов КГ. Программирование измерительных систем реального времени. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

99. ХейгД.Р., ЛинчД.Ф. и др. Огнеупоры для космоса. М.: Металлургия, 1967.

100. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: в 3-х томах. Т1. М.: Мир, 1993. -413 с.

101. Чистяков В.А. Кандидатская диссертация. — JI., 1971.

102. Шамсутдинов С. Проект "Клипер" // Новости космонавтики. 2005. - № 7 (270). -С. 6.

103. Baillis D., Pilon L., Randrianalisoa H., Gomez R., Viskanta R. Measurements of radiation characteristics of fused quartz containing bubbles // Optical Society of America. 2004. -Vol. 21.-No. l.-P. 149-159.

104. Baillis D., Sacadura J.-F. Thermal radiation properties of dispersed media: theoretical prediction and experimental characterization // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2000. - Vol. 67. - P. 327-363.

105. Ballico M.J., Jones TP. Novel Experimental Technique for Measuring High-Temperature Spectral Emissivities // Applied Spectroscopy. 1995. - Vol. 49. - No. 3. - P. 335-340.

106. Banner D., Klarsfeld S„ Langlais C. Temperature dependence of optical characteristics of semitransparent porous media // High Temperatures High Pressures. - 1989. - Vol. 21. -P. 347-354.

107. Blome J.C., Bremen D.N., Scmitt R.J. High-purity silica reflective heat-shield development. In Radiative Transfer and Thermal Control. NY, 1976. - P. 131-152.

108. Bonzani P.J., Florczak E.H., Scire J.J., Markham J.R. Improvement to a bench top instrument for measuring spectral emittance at high temperatures // Review of Scientific Instruments. 2003. - Vol. 74. - No. 6. - P. 3130-3136.

109. Caps R., Fricke J., Reiss H. Radiative heat transfer in anisotropically scattering fiber insulations // High Temp.-High Pressures. 1985. - Vol. 17. - No. 3. - P. 303-309.

110. Caps R., Trunzer A., Buttner D„ Fricke J. Spectral transmission and reflection properties of high temperature insulation materials // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1984. - Vol. 27. -No. 10.-P. 1865-1872.

111. Clyne T.W., Golosnoy 1.0., Tan J.C., Markaki A.E. Porous materials for thermal management under extreme conditions // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2006. - Vol. 364. - P. 125-146.

112. Coguard R., Baillis D. Radiative Characteristics of Beds of Semi-Transparent Spheres Containing an Absorbing and Scattering Medium // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2005. - Vol. 19. - No. 2. - P. 226-234.

113. Crosbie A.L. Emittance of Semi-Infinite Scattering Medium with Refractive Index Greater than Unity.//AIAA Journal.-1979.-V. 17.-No. l.-P. 117-120.

114. Daryabeigi K. Heat Transfer in High-Temperature Fibrous Insulation // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. January-March 2003. - Vol. 17. - No. l.-P. 10-20.

115. Dillow C.F., Schmitt R.J., Blome J.C. High-temperature reflectance of hyperpure slip-cast silica // Progress on Astronaut. And Aeronaut. 1977. - No. 56. - P. 317-332.

116. Dombrovsky L., Randrianalisoa J., Baillis D„ Pilon L. Use of Mie theory to analyze experimental data to identify infrared properties of fused quartz containing bubbles // Applied Optics. 2005. - V. 44. - No. 33. - P. 7021-7031.

117. Dozhdikov V.S., Petrov V.A. New automated apparatus for the measurement of spectral emissivity of nonconducting materials by high-speed spectrometer // High Temperatures -High Pressures. 1995/1996. - Vol. 27/28. - P. 403-410.

118. Engelke W.T. Suitable steady state methods for measurement of effective thermal conductivity in rigid insulations. In Heat Transmission Measurement in Thermal Insulations. ASTM STP 544. ASTM, Philadelphia, 1974. - P. 119-134.

119. Gate L.F. Light-scattering cross section in dense colloidal suspensions of spherical particles // Journal of the Optical Society of America. 1973. - Vol. 63. - No. 3. - P. 312317.

120. Guilbert G„ Langlais C„ Jeandel G., Morlok G. and Klarsfeld S. Optical characteristics of semitransparent porous media // High Temperatures High Pressures. - 1987. - Vol. 19. P. 251-259.

121. Herzberger M., Salzberg C.D. Refractive indices of infrared optical materials and color correction of infrared lenses // J. Opt. Soc. Amer. 1962. - Vol. 52. - No 4. - P. 420-427.

122. Hespel L., Mainguy S., Grajfet J-J. Radiative properties of scattering and absorbing dense media: theory and experimental study. // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2003. - Vol. 77. - P. 193-210.

123. Lee S.C., Cunnington G.R. Heat Transfer in Fibrous Insulation: Comparison of Theory and Experiment // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. July-September 1998. - Vol. 12.-No. 3.-P. 297-303.

124. Lee S.C., Cunnington G.R. Conduction and Radiation Heat Transfer in High-Porosity Fiber Thermal Insulation. // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. April-June 2000. -Vol. 14.-No. 2.-P. 121-136.

125. Lopes R., Delmas A., Sacadura J-F. A new experimental device to measure directional spectral emittance of semitransparent media at high temperatures // High Temperatures-High Pressures. 2000. - Vol. 32. - P. 369-376.

126. Makino Т., Kunitomo Т., Sakai I., Kinoshita H. Thermal radiation properties of ceramic materials // Heat Transfer Japan. Res. 1984. - Vol. 13. - No. 4. - P. 33-50.

127. Makino Т., Matsuda S., Kunitomo T. A high speed spectrophotometer for thermal radiation properties of materials // Fifth Japan Symposium on Thermophysical Properties. -1984.-P. 37.

128. Manara J., Reidinger M., Korder S., Aurduini-Schuster M„ Fricke J. Development and characterization of low emitting ceramics //17th European Conference on Thermophysical

129. Properties (September 5-8, 2005, Bratislava, Slovakia): Book of Abstracts. 2005. - P. 210.

130. Miiller, W.C. and Scripps, T.A. Relating apparent thermal conductivity to physical properties of refractory fiber // Ceramics Bulletin. 1982. - Vol. 61. - P. 711-724.

131. Mital R., Gore J.P., Viskanta R. Measurements of radiative properties of cellular ceramics at high temperatures // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 1996. - Vol. 10. -No. l.-P. 33-38.

132. Moiseev S.S., Petrov V.A., Stepanov S.V. Measurement of optical properties of highly scattering ceramic materials // International Journal of Thermophysics. 1990. - Vol. 11.-P. 587-596.

133. Moiseev S.S., Petrov V.A., Stepanov S.V. Optical properties of high temperature fibrous silica thermal insulation // High Temp. - High Press. - 1992. - Vol. 24. - No. 4. - P. 391.

134. Nakamura Т., Kai T. Combined Radiation-Conduction Analysis and Experiment of Ceramic Insulation for Reentry Vehicles // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. -January-March 2004. Vol. 18. - No. 1. - P. 24-29.

135. Nicolau V.P., Raynaud M., Sacadura J.-F. Spectral radiative properties identification of fiber insulating materials // Int. J. Heat Mass. Transfer. 1994. - Vol. 37. - Suppl. l.-P. 311-324.

136. Nicolau V. P., Sacadura J.-F. Identification of radiative properties by solution of an inverse radiative problem: application to fibrous insulating media // High Temperatures High Pressures. -1993. - Vol. 25. - P. 629-634.

137. Petrov V.A. Combined radiation and conduction heat transfer in high temperature fiber thermal insulation // Int. J. Heat Mass Transfer. 1997. - Vol. 40. - No. 9. - P. 2241-2247.

138. Ping Т.Н., Lallemand M. Radiative heat transfer in molten potassium nitrate and glassy melts of boric oxide // High Temperatures-High Pressures. 1987. - Vol. 19. - P. 417-424.

139. Randrianalisoa J., Baillis D., Pilon L. Improved Inverse Method for Radiative Characteristics of Closed-Cell Absorbing Porous Media // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2006. - Vol. 20. - No. 4. - P. 871-883.

140. Reichman J. Determination of absorption and scattering coefficients for nonhomogeneous media. 1. Theory//Appl. Opt.-1973.-Vol. 12.-No.8.-P. 1811-1815.

141. Sanders C. L. Accurate Measurements of and Correction for Nonlinearities in Radiometers // Journal of Research of the National Bureau of Standards A. Physics and Chemistry. -1972. - Vol. 76A. - No. 5. - P. 437-453.

142. Stewart D.A., Leiser D.B., Kolodziej P. and Smith M. Thermal response of integral, multicomponent composite thermal protection systems // Journal of Spacecraft & Rockets. 1986.-Vol. 23.-P. 420-427.

143. Take-Uchi M., Kurosaki Y., Kashiwagi Т., Yamada J. Determination of Radiation Properties of Porous Media by Measuring Emission // JSME International Journal. 1988. -Vol. 31.-No. 3.-P. 581-585.

144. Throckmorton D.A. Benchmark Determination of Shuttle Orbiter Entry Aerodynamic Heat-Transfer Data // J. Spacecraft. 1983. - Vol. 20. - No. 3. - P. 219-224.

145. Vasilieva I.A. Radiative Equilibrium in Cavity and Emission of Thermal Scattering Radiators // JQSRT. 1996. - Vol. 55. - No. 1. - P. 127.

146. Viskanta R., Menguc M.P. Radiative transfer in dispersed media. // Appl. Mech. Rev. -1989. Vol. 42. - N 9. - P. 241-259.

147. Wentink Т., Planet W.G. Infrared emission spectra of quartz // J. Opt. Soc. Amer. — 1961. — Vol. 51.-No. 6.-P. 595-603.

148. Wray J.H., Neu J.T. Refractive index of several glasses as a function of wavelength and temperature // J. Opt. Soc. Amer. 1969. - Vol. 59. - No. 6. - P. 774-776.

149. Yamada J., and Kurosaki Y. Estimation of a Radiative Property of Scattering and Absorbing Media // International Journal of Thermophysics. 1997. - Vol. 18. - No. 2 - P. 547-556.

150. Yeh HI. and Roux J.A. Spectral dependence of optical characteristics of glass fiber thermal insulation // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 1988. - Vol. 1. - P. 75-81.

151. ZookJ.D. A simple model for diffuse reflection // Opt. comm. 1976. - Vol. 17. - No. 1. -P. 77-82.176