О книге О. Ф. Шленского, Н. В. Афанасьева, А. Г. Шашкова
"Терморазрушение материалов"

(М., Энегоатомиздат, 1996)

Интерес к описанию быстропротекающих процессов испарения, терморазложения, термической диссоциации и разрушения, других хемофазовых превращений в условиях интенсивного нагрева не случаен. Прогресс в таких отраслях техники, как машиностроение, энергетика, авиация, химическая технология, обычно в значительной мере был связан с увеличением интенсивности тепловых воздействий на элементы конструкций, ростом тепловых потоков в теплообменниках, в реакционных зонах химических реакторов. Проблема определения закономерностей протекания физических и физико-химических процессов в нагреваемых материалах и их математического моделирования всегда оставалась актуальной. Знание закономерностей терморазрушения веществ и материалов позволяет найти средства защиты конструкций, создать методы инженерного расчета и поиска оптимальных решений на этапах проектирования, разработать новые теплозащитные материалы, способные выдерживать тепловые нагрузки большой интенсивности, например, при воздействии лучей лазера, потока плазмы, высокоэнтальпийных потоков газа и т. п. В рабочих зонах химических реакторов, наоборот, процесс реагирования должен быть по возможности ускорен и протекать до заданной степени конверсии даже при малых временах взаимодействия компонентов. В этом случае актуальна задача снижения термостойкости реагентов, уменьшения размеров реакционной зоны и габаритов конструкции аппаратов, понижения температуры и давления процесса.

В интенсивных технологических процессах переработки и синтеза реагенты и материалы теплозащиты подвергаются скоростному, высокотемпе- ратурному нагреву вплоть до верхней границы термодинамической устойчивости веществ и их компонентов. Закономерности теплового и механического разрушения веществ вблизи этой границы (спинодали) оставались до последнего времени малоизученными. В то же время, как было установлено авторами, они сильно отличаются от закономерностей разрушения веществ в условиях медленного нагрева, который обычно принят в лабораторной практике теплофизических и физико-химических измерений.

Данная работа посвящена изучению комплекса термодинамических, теплофизических, физико-химических и других свойств неметаллических веществ и материалов, определяющих их кратковременную термостойкость в условиях мощных тепловых воздействий. Установлены неизвестные ранее фундаментальные закономерности теплового и механического разрушения веществ и материалов на границе термодинамической устойчивости, дана их интерпретация, найдены количественные соотношения, удобные для практических расчетов тепловых полей.

Авторами книги являются известные специалисты в области теплофизики и физической химии полимеров. Новое издание книги является существенно дополненным по сравнению с предыдущим изданием, выпущенным в издательстве ELSEVIER (Эльзевир, Амстердам) под названием THERMAL DECOMPOSITION OF MATERIALS. 1991. 302 р. Оно оформлено в виде учебного пособия для студентов и аспирантов технологических и теплофизических специальностей высших учебных заведений, что потребовало методически последовательного изложения всего материала, четких и простых формулировок, предельно ясного изложения материала.

В отличие от других публикаций на эту тему авторы книги сосредоточили внимание на создании физической и математической моделей микрокинетики терморазрушения конденсированных веществ при интенсивном нагреве, корректном экспериментальном определении параметров этих моделей и использовании результатов в практических расчетах тепловых процессов. Рассмотрены в основном полимерные вещества, композиты на их основе и различного рода неорганические добавки к ним, применяемые для повышения тепло- и пожаростойкости. Имеется специальный раздел, посвященный взрывчатым веществам.

В книге впервые дано систематическое описание новых методов и приборов термического анализа, которые были специально созданы для изучения быстропротекающих процессов терморазрушения веществ. В их основу положен новый принцип контактного нагрева образцов микроскопических размеров, позволяющий начать регистрацию термолиза спустя 10-3 с от момента установления в образце постоянной температуры. По быстродействию такие приборы превосходят многие традиционные термоаналитические установки, причем после нагрева образцов в них устанавливается изотермический режим, наиболее благоприятный для корректного определения свойств веществ.

Благодаря применению новых методов и техники термоаналитического и калориметрического эксперимента впервые в мировой практике удалось четко регистрировать температурную границу метастабильного и лабильного (неустойчивого) состояния конденсированных веществ в условиях термолиза. Вблизи этой границы обнаружены и исследованы неизвестные ранее закономерности высокоскоростного предспинодального термолиза полимерных низкомолекулярных веществ. Установлена важная роль ослабления межмолекулярного взаимодействия в обострении режима газификации полимеров и неорганических веществ с небольшой молекулярной массой. Полученные результаты открывают перспективы для дальнейших исследований как в области теории, поскольку имеют фундаментальное значение, так и для решения практических задач совершенствования новых интенсивных технологий, для создания новых термостойких материалов.

В книге обобщен опыт работы в данном направлении таких организаций, как РХТУ им. Д. И. Менделеева, ИТМО им. А. В. Лыкова, ИВТ РАН, МАИ и др. Основное содержание глав книги, за исключением первой (вводной), составляют оригинальные работы авторов, как опубликованные ранее в ведущих научных журналах, так и публикуемые впервые. Книга содержит также небольшой справочный раздел - данные по достижимым перегревам различных классов материалов. К недостаткам книги следует отнести весьма малые сведения о калорическом уравнении состояния конденсированных систем, используемом авторами для расчетов линии спинодали, тем более, что эти сведения были ими опубликованы в других изданиях. Книга также выиграла бы, если бы в ней были приведены примеры программного обеспечения для проведения тепловых расчетов по методике, предложенной авторами. Несмотря на эти и некоторые другие недостатки, книга является полезной для специалистов в области теплофизики разлагающихся материалов.

С. В. МИЩЕНКО, С. В. ПОНОМАРЕВ

IFZH7492019988 IFZH749208