Electric heaters based on nanomodified paraffin with self­installing heat contact for anti­icing systems of aerospace crafts

Improved effectiveness of ice protection systems of aerospace crafts can be achieved with the development of more effective heaters. Self-regulating electric heaters based on positive or negative temperature coefficient have achieved the highest demand. Development of heaters with such properties involves various matrixes based on cement, glass frit, asphalt mastic, and polymers. Conductivity in such matrixes is governed by metallic or carbon filler. Carbon nanostructures possess the greatest effectiveness. The synthesis method of carbon nanostructures and composites to which they are introduced, the basic properties of resulting electric heaters are determined. To study the effectiveness of electric heaters, a non-contact method of temperature field measurement was used. CNT were synthesized using the Ni/MgO catalytic system, using the thermal decomposition method. CNT morphology was studied using the field emission electron microscope Hitachi H-800. During the investigation, it was found that for the electric heater based on paraffin modified with CNT, the basic specific power was 800±10 % W/m2 at an ambient temperature of +10 °C. When the temperature was lowered to -40 °C, specific power increased to 1,600±20 % W/m2. Dynamic change of power at different temperatures indicated the presence of a self-regulating effect. Thermal images of the heat contact have revealed that heat radiation stabilizes at 56 °С. The developed heaters can operate at a voltage up to 200 V and possess rational electrophysical and functional parameters, which allow for effective operation in ice protection systems for aircrafts
Підвищення ефективності протиоблідних засобів авіакосмічної техніки базується на створенні високоефективних нагрівачів. Найбільш затребуваними є електронагрівачі з ефектом саморегулювання температури за рахунок позитивного або негативного температурного коефіцієнта опору. Для разроблення нагрівачів із заданими властивостями використовуються різні типи матриць на основі цементу, скляної фрітти, асфальтової мастики або полімерів. Найбільш ефективними є вуглецеві наноструктури. Залежно від технології отримання вуглецевих наноструктур, а також особливостей композитів, у які вноситимуться провідні структури, визначаються основні властивості електронагрівачів. Для дослідження ефективності електронагрівачів була використана методика на основі безконтактного методу вимірювання температурного поля. Синтез ВНТ відбувався на Ni/MgO каталітичній системі, отриманій методом термічного розкладання. Морфологію ВНТ вивчено за допомогою польового емісійного електронного мікроскопа Hitachi H–800. Для електронагрівача базова питома потужність складає 800±10 % Вт/м2 при температурі навколишнього середовища +10 °C. При зниженні температури навколишнього середовища до –40 °C питома нагрівальна потужність складає 1600±20 % Вт/м2. Динамічна зміна потужності при різних температурах свідчить про ефект саморегулювання. Із термограм визначено, що стабілізація тепловиділення відбувається при температурі 56 °С. Розроблені електронагрівачі можуть працювати при напрузі живлення до 200 В та мають раціональні електрофізичні та функціональні параметри, які дозволяють ефективно працювати в противооблідних засобах авіаційної техніки
Повышение эффективности противообледенительных средств авиакосмической техники основано на создание высокоэффективных нагревателей. Наибольшую востребованность получили электронагреватели с эффектом саморегулирования температуры за счет наличия положительного или отрицательного температурного коэффициента сопротивления. Для разработки нагревателей с представленными свойствами используются различные типы матриц на основе цемента, стеклянной фритты, асфальтовой мастики и полимеров. За электропроовдность в таких матрицах отвечают металлические и углеродные наполнители. Наиболее эффективны углеродные наноструктуры. В зависимости от технологии получения углеродных наноструктур, а также особенностей композитов, в которые будут вносится проводящие структуры, определяются основные свойства электронагревателей. Для исследования эффективности электронагревателей была использована методика на оснвое бесконтактного метода измерения температурного поля. Синтез УНТ осуществлялся на Ni/MgO каталитической системе, полученной методом термического разложения. Морфология УНТ изучалась с помощью полевого эмиссионного электронного микроскопа Hitachi H-800. В ходе исследований установлено, что для электронагревателя на основе парафина, модифицирвоанного УНТ, базовая удельная мощность составляет 800±10% Вт/м2 при температуре окружающей среды +10 °C. При понижении температуры окружающей среды до минус 40 °C удельная нагревательная мощность составляет 1600±20 % Вт/м2. Динамическое изменение мощности при различной температуре свидетельствует об эффекте саморегулирования. Из термограмм теплового контакта следует, что стабилизация тепловыделений происходит при температуре 56 °С. Разработанные электронагреватели могут работать при питающем напряжении до 200 В и обладают рациональными электрофизическими и функциональными параметрами, которые позволяют эффективно работать в противообледенительных средствах авиационной техники