Сухов А.В. - Порошкообразные металлические горючие, страница 14

В работе [117] экспериментально показано, что увеличение скорости горения с ростом давления среды связано с приближением ФП к поверхности частицы, в то время как в соответствии с классической диффузионной теорией увеличение скорости горения при прочих равных условиях, наоборот, должно сопровождаться отходом ФП от поверхности частицы. С позиции рассматриваемой модели установленный в работе [117] экспериментальный факт легко объясняется опять-таки влиянием К-фазы на диффузию окислителя. Увеличение Рср, приводит к росту комплекса в К-зоне, что эквивалентно снижению диффузионного сопротивления во всей внешней зоне f—у или увеличению I₂. В результате ФП смещается в сторону поверхности частицы, так как его положение определяется условием стехиометрии потоков массы реагентов.

Как показывает расчет, на поведение полученных зависимостей большое влияние оказывает размер частиц К-фазы (d_oк). Установлено, что уменьшение размера частиц К-фазы приводит к увеличению времени горения, что связано со следующим. По мере уменьшения d_oк при прочих равных условиях уменьшается расстояние между частицами К-фазы, а следовательно, увеличивается диффузионное сопротивление внешней зоны, и переход от режима К_n > 1 к режиму К_n < 1 происходит при больших значениях давления среды, что в силу указанных выше причин приводит к увеличению времени горения.

Следует отметить, что точность приведенных результатов расчета в значительной мере определяется надежностью данных по коэффициентам переноса (прежде всего коэффициента диффузии). Имеющиеся в литературе данные по коэффициентам диффузии составляют разброс до 40% и более. Чтобы оценить степень влияния разброса данных по коэффициенту диффузии на конечные результаты, проведен контрольный расчет характеристик процессов воспламенения и горения газовзвеси частиц металлов. Результаты этого расчета приведены на рис. 2.25. Как видно, указанный разброс исходных данных по D может приводить к погрешностям до  25%.

Таким образом, приведенные результаты экспериментально-теоретических исследований процессов воспламенения и горения частиц ПМГ имеют не только научный интерес, но и позволяют определить границы практического использования имеющихся в литературе многочисленных данных по исследуемым процессам как для одиночных, так и для совокупности (газовзвеси) частиц металлов.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Алдушин А.П., Елошенко В.Н., Сеплярский Б.С. О воспламенении частиц металлов при логарифмическом законе окисления. // Физика горения и взрыва. 1973. № 4. С.489-496.

2. Влияние крупности частиц на воспламенение и параметры взрыва дисперсных порошков Al и Mg / Алексеев А.Г., Барлас Р.А., Циделко Т.И., Шаповал А.Ф. // Предупреждение внезапных взрывов газодинамических систем. — Киев: Наукова думка, 1971. С.66-73.

3. Барлас Р.А. О горении взвеси при малых концентрациях твердой фазы // Горение и взрыв. — М.: 1972. С.171-174.

4. Беляев А.Ф., Фролов Ю.В., Коротков А.И. О горении и воспламенении частиц мелкодисперсного алюминия // Физика горения и взрыва. 1968. № 3. С.323-329.

5. Особенности горения порошкообразного алюминия / Беляев А.Ф., Ермолаева Б.С., Коротков А.И., Фролов Ю.В., // Физика горения и взрыва. 1969. № 2. С.207-216.

6. Блэкмен П., Кюль Д. Использование бинарных смесей и сплавов металлов в качестве добавок к твердым топливам // Ракетная техника. 1961. № 9. С.104-112.

7. Брейтер А.Л., Кашпоров Л.И., Мальцев В.М. Горение одиночных частиц алюминиево-магниевых сплавов в пламени смеси окислитель-горючее // Физика горения и взрыва. 1971. .№ 2. С.222-227.

8. Бржустовский Т., Глассмен И. Парофазные диффузионные пламена при горении магния и алюминия. Аналитическое исследование. Гетерогенное горение. — М.: Мир, 1967. С.91-125.

9. Бржустовский Т., Глассмен И. Парофазные диффузионные пламена при горении магния и алюминия. Экспериментальное исследование. Гетерогенное горение. — М.: Мир, 1967. С.126-164.

10. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. — М.: Наука, 1972. 720 с.

11. Вайнштей: П.Б., Нигматуллин Р.И. Горение смесей газа с частицами // Прикладная механика и техническая физика. 1971. № 4. С.19-33.

12. Варшавский Г.А. Горение капли жидкого топлива (диффузионная теория): Труды НИИ № 6. — М., 1945. 16 с.

13. Ващенко В.А., Малинин А.А., Силин Н.А. Расчет скорости распространения фронта пламени во взвеси металлических порошков. // Физика аэродисперсных систем. — Киев: Наукова думка, 1974. Вып.14. С.53-64.

14. Газофикация окиси бора / Вовчук И.И., Золотко А.Н., Клячко Л.А. и др. // Физика горения и взрыва. 1974. Т.10, № 4. С.615-618.

15. Вуд В.А. Горение металлов в быстрогорящих топливах. Исследование ракетных двигателей на твердом топливе: Пер. о англ. — М.: Изд-во иностр. лит., 1963. С.191-193.

16. Гиршфельдер Д., Кертис У., Берд Р. Молекулярная теория жидкостей и газов: Пер. с англ. — М.: Изд-во иностр. лит., 1961. — 929 с.

17. Глассмен И. Горение металлов. Исследование ракетных двигателей на твердом топливе: Пер. о англ. — М.: Изд-во иностр. лит., 1963. С.171-174.

18. Глухов В.И., Гнатовский В.И. Разработка методов исследования горения частиц диспергированных металлов в составе конденсированных систем // Физика аэродиоперсных систем. — Киев, 1970. Вып. 3. С.73-84.

19. Глушков В.Е., Федосеева Н.В. О воспламенении частиц магния в водяном паре // Физика горения. — Киев: Наукова думка, 1966. С.37-41.

20. Горбунов В.В., Хромов В.Г., Шидловокий А.А. Об окислительной способности водяного пара, СО₂, СО по отношению к порошкам магния, алюминия // Журнал прикладной химии. 1971. № 4. С.727-724.

21. Гордон Д.А. Характеристики горения металлических частиц. Исследование ракетных двигателей на твердом топливе: Пер. с англ. — М.: Изд-во иностр. лит.. 1963. С.181-185.

22. Методы исследования горения металлов / Гордон А.С., Дрю Ч.М., Прентис Ю.А., Найп Р.С. // Ракетная техника и космонавтика. 1968. № 4. С.3-11.

23. Грачухо В.П., Озеров E.G., Юринов А.А. Горение частицы магния в водяном паре // Физика горения и взрыва. 1971. № 2. С.232-236.

24. Григорьев А.И., Сигимов В.И., Григорьева И.Д. Воспламенение сплошной частицы бора // Физика горения и взрыва. 1974. Т.10, № 4. С.539-542

25. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное издание / Гурвич Л.В., Венц И.В., Медведев В.А. и др. — М.: Наука, 1981. Т.3. 916 с.

26. Гуревич М.А., Сотниченко Б.И. О переходе прения о поверхности металлической частицы в паровую фазу. Азротермодинамика. // Труды ЛСИ № 280. — Л.: Машиностроение, 1967. С.91-97.

27. Гуревич М.А., Степанов А.М. Предельные условия воспламенения металлической частицы // Физика горения и взрыва. 1968. № 2. С.189-195.

28. Гуревич М.А., Лыдкин В.М., Степанов А.М. Воспламенение и горение газовзвесей частиц Mg // Физика горения и взрыва. 1970. Т.6, № 3. С.335-342.

29. Гуревич М.А., Степанов А.М. Воспламенение металлической частицы // Физика горения и взрыва. 1968. № 3. С.334-342.

30. Статистический метод получения характеристик горения частиц металлов. / Гуревич М.А., Игнатов Г.В., Озеров Е.С. и др. // Физика горения и взрыва. 1969. № 3. С.441-444.

31. Гуревич М.А., Лапкина К.И., Озеров Е.С. Предельные условия воспламенения частицы алюминия // Физика горения и взрыва. 197С. №2. С.172-176.

32. Гуревич М.А., Озерова Г.Е., Степанов А.М. Расчет скорости горения металлической частицы с учетом конденсации окиси // Горение и взрыв. — М.: Наука, 1972. С.175-181.

33. Гуревич М.А., Кирьянов И.М., Озеров Е.С. Горение одиночных частиц бора // Физика горения и взрыва. 1969. № 2. С.217-222.

34. Воспламенение и горение частиц магния / Ежовский Г.К., Мочалова А.С., Озеров Е.С. и др. // Горение и взрыв. — М.: Наука, 1972. С.234-240.

35. Злобинский Б.М., Иоффе В.Г., Злобинский В.Б. Воспламеняемость и токсичность металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1972. 264 с.

36. Зигель Р., Хауэлл Д. Теплообмен излучением: Пер. с англ. — М.: Мир, 1975. 934 с.

37. Исаченко В.П. и Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. — М.: Энергия, 1975. — 486 с.

38. Воронецкий А.В., Сухов А.В., Шпара А.П. О механизме влияния давления на горение частиц металлов // Труды МВТУ № 290: Вопросы двигателестроения. 1978. Вып.1. С.4-9.

39. Климов В.Л. Вязкость и теплопроводность паров алюминия и магния // Труды НИИ-862. 1966. Вып.5. С.22-27.

40. Воспламенение порошков металлов в продуктах горения модельного топлива / Кляузов А.К., Арш М.Н., Мадякин Ф.П., Филаретов Г.А. // Горение и взрыв. — М.: Наука, 1972. С.250-253.

41. Процесс диффузионного и гетерогенного горения в РД / Под ред. Клячко Л.А. — М.: ЦИАМ, 1969. — 327 с.

42. Клячко Л.А. Горение неподвижной частицы легкокипящего металла // Физика горения и взрыва. 1969. № 3. С.404-412.

43. Клячко Л.А. Горение частицы легкокипящего металла, движущейся относительно газообразного окислителя // Физика горения и взрыва. 1971. № 2. С.236-241.

44. Клячко Л.А. Воспламенение совокупности частиц при гетерогенной реакции // Теплоэнергетика. 1966. № 8. С.65-68.

45. Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов: Пёр. с англ. — М.: Мир, 1969. — 392 с.

46. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Воронецкий А.В. Задержка воспламенения и скорость горения металла // Известия вузов, машиностроение. 1975. № 6. С.81-84.

47. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Чернов В.А. Исследование закономерностей горения алюминия // Известия вузов. Машиностроение. 1975. № I. С.111-115.

48. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Воронецкий А.В. Исследование воспламенения частиц магния в воздухе // Известия вузов. Машиностроение. 1977. № 5. С.81-84.

49. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Воронецкий А.В. Горение частиц магния в воздухе при высоких давлениях // Известия вузов. Машиностроение. 1977. № 6. С.76-79.

50. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Чернов В.А. Горение алюминия в средах различного состава // Известия вузов, машиностроение, 1974. № I. С. 77-79.

51. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Воронецкий А.В. Исследование воспламенения и горения магния в воздухе при высоких давлениях // Тезисы докл. Ш Всесоюз. конф. по вопросам испарения, горения и газовой динамики дисперсных систем. — Одесса: ОГУ, 1976. С.22-23.

52. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Чернов В.А. Закономерности горения алюминия в среде водяного пара // Тезисы докл. ХП Всесоюз. конф. — Одесса, ОГУ, 1976. С.24.

53. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Чернов В.А. Исследование процесса горения алюминия в парах воды при высоких давлениях // Тезисы докл. У Всесоюз. симп. по горению и взрыву. — Одесса, 1977. С.58-59.

54. Бахир Л.П., Левашенко Г.И. Исследование размеров капель окиси алюминия вблизи горящей поверхности топлива // Физика горения и взрыва. 1973. № 6. С.842-849.

55. Деревяга М.Е., Стесик Л.Н., Федорин Э.А. Исследование воспламенения и горения алюминия и цинка в воздухе // Физика горения и взрыва. 1977. № 6. С.852-857.

56. Борейшо А.С., Иващенко А.В., Шелухин Г.Г. К вопросу об определении размеров горящей металлической частицы // Физика горения и взрыва. 1975. № 4. С.659-660.

57. Раздобреев А.А., Скорин А.И., Фролов Ю.В. К вопросу о механизме воспламенения и горения частиц алюминия. Физика горения и взрыва. 1976. Т.12, № 2. С.202-208.

58. Елошенко В.Н., Мержалов А.Г., Перегудов Н.И., Хайкин Б.И. К теории газофазного воспламенения капли // Горение и взрыв: Материалы Ш Всес. симп. по горению и взрыву. — М.: Наука, 1972. С.227-233.

59. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., Лейпунский О.И. Об образовании конденсированных частиц окиси при горении мелких капель металла // Прикладная механика и техническая физика. 1974. № 4. С.70-78.

60. Термодинамический расчет горения алюминия в водяном паре / Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Трусов Б.Г., Воронецкий А.В.// Известия вузов. Машиностроение. — 1978. № 10. С.82-87.

61. Кубашевский О.И., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1965. — 428 с.

62. Кюль Д. Воспламенение и горение алюминия и бериллия // Ракетная техника и космонавтика. 1965. № 12. С.83-95.

63. Лейпунский И.О. О зависимости от давления скорости горения черного пороха // Журнал физической химии. I960. 34. I. С.177-181.

64. Маколкин И.А. Окисление магния и его сплавов при повышенных температурах // Журнал прикладной химии. 1951. № 5. С.460-470.

65. Мальцев М.В., Чистяков Ю.Д., Цыпин М.И. Электронографическое исследование окисных пленок, образующихся на жидком алюминии и его сплавах // Известия АН СССР. сер. Физическая. 1956. № 7. С.824-826.

66. Маркштейн Д. Горение металлов // Ракетная техника и космонавтика. 1963. № 3. С.3-19.

67. Миз Р.Л., Скифстад Ю.Г. Модель воспламенения и глобального горения газовзвеси частиц бора // Ракетная техника и космонавтика. 1974. Т.12, № I. С.86-94.

68. Моэн Г.А., Вильямс Ф.А. Воспламенение и горение бора в атмосфере кислорода и инертного газа // Ракетная техника и космонавтика. 1972, № 6. С.72-82.

69. Взрывоопасность металлических порошков / Недин В.Э., Нейков О.Д., Алексеев А.Г., Кривцов В.А. — Киев: Наукова думка, 1971.140с.

70. Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов. — М.: Иэд-во АН СССР, 1961. 396 с.

71. Озерова Г.Е., Степанов А.М. Влиялие излучения на распространение пламени по газовзвеси частиц твердого горючего // Физика горения и взрыва. 1973. № 5. С.627-635.

72. Озерова Г.Е., Степанов А.М. Нестационарная теория воспламенения газовзвеов частиц твердого топлива // Тезисы докл. и Всесоюз.конф. по вопросам испарения, горения и газодинамики дисперсных систем. — Одесса: ОГУ, 1972. С.14.

73. Озерова Г.Е., Степанов А.М. Стационарная теория воспламенения газовзвеси частиц твердого топлива // Тезисы докл. и Всесоюз. конф. по вопросам испарения, горения и газодинамики дисперсных систем. — Одесса: 017, 1972. С.15.

74. Попов Е.И. Влияние окисляемости металлов на их воспламеняемость // Предупреждение внезапных воспламенении порошков и взрывов газодисперсных систем. — Киев: Наукова думка, 1975. С.141-146.

75. О механизме горения частиц алюминиево-магниевых сплавов / Попов Е.И., Кашпоров Л.И., Мальцев В.М., Брейтер А.Л. // Физика горения и взрыва. 1973. № 2. С.240-245.

76. Спектральные и фотометрические исследования факела пламени модельных составов горючее-окислитель-металл / Похил П.Ф., Логачев B.C., Мальцев В.М., Селезнев В.А. // Физика горения и взрыва. 1970. № 2. С.143-152.

77. Похил П.Ф., Логачев B.C., Мальцев В.М. О механизме горения частиц металлов // Физика горения и взрыва. 1970. № 3. С.407-410.

78. Горение порошкообразных металлов в активных средах. / Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В. и др. — М.: Неука. 1972. 294 с.

79. Рид Р.К., Шервуд Т.К. Свойства газов и жидкостей: Пер. с англ. — М.: Гостеплотехиздат, 1964. 702 с.

80. Рознер Д.Е. Горение капель жидкости при высоких давлениях // Ракетная техника и космонавтика. 1967. № I. С.210-213.

81. Руманов Э.Н., Хайкин Б.И. Режимы распространения пламени по взвеси частиц в газе // Горение и взрыв. — М.: 1972. С.161-165.

82. Самсонов Г.В. Физико-химические свойства элементов: Справочник. — Киев: Наукова думка, 1965. 808 с.

83. Саммерфильд А. Горение элементарного бора // Исследование ракетных двигателей на ТТ. — М.: 1963. С.186-190.

84. Сарнер С. Химия ракетных топлив — М.: Мир, 1969. 488 с.

85. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Пеньков С.Н. О роли поверхностных режимов при воспламенении и горении бора // Труды МВТУ № 394. — М., 1983. С.12-18.

86. Спеллинг Д.Б. Основы теории горения / Под ред. Вырубова Д.Н. — М.: Гооэнергоиздат, 1959. 320 с.

87. Спеллинг Д.Б. Теория горения капли при высоком давлв-нли // Вопросы ракетной техники. I960. и 10. С.3-20.

88. Спеллинг Д.Б. Вопросы горения и детонациояних воли. -М.: Осоронгиз, 1958. 636 с.

89. Синярев Г.Б., Трусов Б.Г., Слынько Л.Е. Универсальная программа для определения состава многокомпонентных рабочих тел и расчета некоторых тепловых процессов // Труды МВТУ и 159. — М., 1973. С. 60—71.

90. Сухов А.В. Исследование процесса горения алюминия. // Известия вузов. Машиностроение. 1978. Л 2. С.96-102.

91. Тодес О.М. О распространении плоского фронта пламени в аэродинамических системах. // Горение и взрыв. — М., 1972. С. 166-170.

92. Федосеев В. А. О горении частиц магния и алюминия в различных средах // Физика аэродисперсных систем. 1970. Вып.3 .С. 61-72.

93. Федосеев В.А., Мохов Г.А. Горение частиц магния в разреженном воздухе // Физика аэродисперсных систем. 1970, Вып. 2. .98-101.

94. Федосеев В.А., Глушков В.Е., Соколов Л.А. О воспламенении частиц магния в различных средах // Физика аэродисперсных систем Киев, 1972. Вып.2. С.68-72.

95. Экспериментальное исследование природы горения металлических порошков / Фейсел В.М., Папп К.А., Хильденбранд Д.Л., Херика Р.П. // Исследование ракетных двигателей на твердом топливе: Пер. с англ. — М.: Изд-во иностр. лит. 1963. С.175-180.

96. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. — М.: Наука, 1987. 491 с.

97. Фристом P.M., Вестенберг А.А. Структура пламени: Пер. с англ. Металлургия, 1969. 363 с.

98. Храновская Э.Н., Латонина Л.П. К вопросу о спектроскопическом изучении реакции горения металлов и сплавов // Вопросы испарения, горения и газовой динамики дисперсных систем. Киев, Наукова думка, 1967. С.11-16.

99. Чесноков М.Н. Исследование физико-химических свойств продуктов сгорания алюминия и сплавов алюминия с магнием и цинком // Физика аэродисперсных систем. — Киев, 1970. Вып.3. 0.98-112.

100. Хайкин Б.И., Блошенко В.Н., Мержанов А.Г. О воспламенении частиц металлов // Физика горения и взрыва. 1978. № 4. С.474-488.

О Г Л А В Л Е Н И Е

Условные обозначения

Введение

1. Анализ методов и результатов исследований процессов воспламенения и горения ПМГ

1.1. Методы в средства экспериментальных исследований

1.2. Особенности процесса воспламенения металлов

1.3. Особенности процесса горения металлов

2. Теоретический анализ процессов воспламенения и горения порошкообразных металлов

2.1. Анализ нестационарности

2.2. Квазистационарная модель для одиночных частиц металлов

2.3. Результаты расчета и их анализ

2.4. Квазистационарная модель для газовзвеси ПМГ

2.5. Результаты расчета и их анализ

Литература