1-69 (1046063), страница 11
Текст из файла (страница 11)
13, 14, 15). В последнем случае горение металла происходит за счет восстановления Н,О (до водорода) или СО (до СО) и т. д. По сравнению с опытными данными по ясидкип горючим, данных по горению частиц металлов в литературе немного, они являются менее полными, а расхождение мегггду работамп рааличных авторов значителызо. Поэтому сопоставление опытных данных с выводами диффузионной теории можно провести в очень ограниченных проделах. й!ы впделп, что при горении капель жидких горючих зависимость скорости и времопп горения от диаметра капли хорошо согласовалась с теоретической (в частности, время горения т дьз).
Для частиц металлов зависимость т (д) изучена в узких интервалах 3 и на основании небольшого числа точек. При етом для алюминия получено в работе (59) т ф', а в работе (60) т — д~л (по двум точкам дел 60лк и г)е 95мк). Для магния в работе (61) приводится т — д',', а для титана т — Иь'''. ьзь ьзз В работе [60) отмечено, что время горения быстро убывает по мере увеличения концентрации кислорода. Для частиц алю'миния (д е = 53 —: 66 жк) в атмосфере продуктов сгорания смеси СΠ— Оз — Х, ( 2500' К, 1 ата) получено: х, ь Ф х м х х.х х 'ь ю е Г ь Л Е ь ь $ хь ьь ьь „ мй ь х й:ь сО ' ьь х в а ь н ь хл ь И ь ь "л ь 4 И хьь ьЙ ь :ь х,„ х 1~ вй 2 хо мх ь 30 40 50 00 3,4 0,5 5,4 4,5 0„, объемв.
ой.... 23,3 т 10', сок,......12,7 Сильное влияние концентрации окислителя согласуется с теорией. Напротив, отмеченное в той же работе (60) уменьшеяие времени горения частиц алюминия по мере увеличения давления (табл. 23) не согласуется с диффузионной тоорией и требует для своего объяснения дополнительных соображений (возможно, что при увеличении давления несколько растет полнота сгорания и температура горения смеси ЯН4С104 — параформальдегид, в продуктах горения которой проводились опыты. Кроме того, при увеличении давления растет концентрация частиц алюминия в единице объема потока и соответственно снижаются радиацпонные теплопотери).
В табл. 24 собраны некоторые имеющиеся в литературе данные по горению частиц алюминия п магния в различных газовых смесях при атмосферном давлении. Для сравнения приведено также время (рассчитанное по (42)) горения капель бензола в воздухе чсО о и Я Ю в лх х х Е ж и ь1 Н ь х, ~ьо га х х ьЫ х ю л ь Ц х ь х ь вх ь х Хь Мы ь с Т в гс 41 11 14 а 23 Ззвиеииость времени горения частиц алюииппп от дввзенпп. Опыты проведены в продуктах сгорания смеси (з Нес104 — параформальдегид 160) и 8 о и . ° и О е О и Ж е" й О е О. О й и й й о Со Геееев емеев, вес.н слез еее. е 1 Сс ее А1 'е кн,с10, ПФА с.
СО 1 СО с'1 85 90 95 76 15 10 15 24 0,01 0,1 0,01 0,01 89 — 103 53 — 66 53 — 66 53 — 66 (1,5 7,4 4,2 4,2 9,7 7,9 7,3 5,9 4,8 4,7 7,3 4,7 з,5 3,5 9,6 3,6 3, 3,5 сп 1О сй Со се ы с- й О и О. о Х ( .М б б "- сз и." о и йа о о оп с 'с гп (Э сэ ш о й.; 'о и сО $41 о,с с Ро, »,8 йа О ев О и и о О О Се«э еэю и ее О и., "сэ' 8,4- оп ~ о е и ой в Ю о е Я е е, е и О йй о и Л о О СЕ ° о сс 1' и О О О и О О й и ее се й сч+ с "- б'б 4С сс 'ч (экспернментальных данных по горению жидких капель диаметром 10 — 50 еик в нашем распоряжении не имелось).
Данные работ (59, 60, 62) длн алюминия сходны между собой, а в работе (63) время горения алгоминия значительно больше. Осложняющим обстоятельством здесь нвляетсп образование вокруг частиц алюминия полых оболочек Л1«0, (рис. 16) (при этом горение затнгивается). Пока нет достаточной ясности в вопросе о том, в каких условиях эти оболочки образуются, а в каких — нет; существуют ли они вокруг каждой частицы илп только вокруг некоторой доли частиц; существуют ли они в течение всего времени горения частицы и т.
д. Другим осложняющим обстоятельством является деление частиц во время горепия— фрагментация частиц, «взрыв» частиц и т. и. (см. рис. 13 для частицы алюминия и рис. 15 для частицы титана). Это явлепие, по-видимому, связано с накоплением паров металла под окисной пленкой и последующим внезапным ее разрывом.
Естественно, что при наличии деления частиц времн гореш«н может существенно уменьшаться. Частицы магния (при 42 = 50.кк) горят значительно быстрее, чем частицы алюминия. Отметим, что при переходе от воздуха к смеси 20» + 8Не (объемный процент кислорода прп атом остается неизменным) время горения существенно уменыпается (примерно в 1,5 раза). Это качественно согласуется с теоретическими соображениями, поскольку коэффициент диффузии кислорода в гелии составляет 0,638 с»4»/сек, а в воздухе — всего 0,178 см'/сек (641.
Время горения (а следовательно, и линейная скорость горения) частиц магния того же порядка, как у органических горючих. Поскольку гэ/гв для магния значительно меньше, чем для органических горючих пэ-за сущесгвенно более высокой теплоты испарения (1260 атея/е длп магния против — 100 кпл/г длн боль- д,, — хг.
Однако этот результат еще не свидетельствует о ~~аффузнонном характере горения. Прежде всего неясен вид завимости д (1) при горении шарика МН»С10» в инертной атмосфе'. Кроме того, в данном случае для величины х обнаружены за,пснмости, не свойственные диффузионному режиму горения. Так, о рп добавке 1% хромита меди значение к увелпчивалось примерно . 1,5 раза. Прп увеличении давления (от 1 до 5 атл») значение к ущественно возрастало (х р''). Влияние кинетических фак«ров проявилось также в том, что шарики 11С10„М11»г(Оз и Кг»Оа, в отличие от ХН»С10„на могли устойчиво гореть и , гмосфере пропана (при р ~~ 3 атм). Далее, для )т(П»С1(з» окашлось, что х растет с увелшгением т(о, хотя, согласна теории, / У(30).
Константа к слабо (и притом линейно) возрастала с увеличением скорости газа (х = х, — , 'х,р). При 1 ита значение хо в ' ',11, составляло — 0,036 ел»а/еек; в ЯП вЂ” около 0,027 ел»а/сек. )(ля сравнения приводится значенпе хе при горении капель кероппа в кислороде (0,01 — 0,015 сна/еек) и гидразина в кислороде ~ 0,035 ем'/еек). Еще в болыпей степени не соответствуют диффузионной теории (ашультаты опытов по горению шариков чт(Н»С10» в смеси Нз— Р(т В этом случае получено г(а = д'„— /се, где й почти не зависела г концентрацгги водорода.
Рпс. !6. Сферы Л1»Оа(тг 160 ма), образовавшиеся нрн горенвп частиц алюмнння (о = 70 ма) (2291 Часть сфер раздроблена, чтобы показать, что оав полые шинства углеводородных горючих), скорость горения магния на единицу поверхности фронта горения будет выше, чем у органических горючих. До сих пор нами рассматривался случал, когда реакция происходила в одной зоне на том или ином расстоянпи от поверхности частицы. Однако при горении шариков перхлората аммония в атмосфере горючего газа (см. (231, 2321) имеготся две зоны реакции. Вблизи поверхности шарика расположено кинетическое пламя продуктов разложения МН»С10» (см, 9 10, 19), а дальше располагается диффузионное пламя. Закономерности такого горения являются слез»»нглми (см.
9 10,) и, конечно, не обязаны соответствовать простой диффузионной теории, Тем не менее для горения МН»С10» в СаН» и ЯН» оказалось справедливым соотношение (41) и. Скорость распространения пламени во взвесях распыленного горючего в воздухе и кислороде При горении распыленного горючего основным параметром является скорость горения (или время горения) индивидуальной тстргцы. Однако для некоторых задач представляет интерес также корость распространения пламени по потоку взвеси частиц горюн ~ о в газообразном окислнтеле (см.
(77 — 79) и др.). О. И. Лейпунскнй (65) отметил, что горение взвесей можно (;шсматривать как горение гомогенной смеси, но с учетом того, ~го реакция в зоне горения подчиняется закономерностям, ха( октерным для горения частиц. В дальнейшем остановимся на этом вопросе подробнее, а здесь излозкии некоторые экспериментальоыа результаты (77, 78).
Были изучены взвеси порошка алюминия и воздухе (при а = 3,15 —; 1,26) и порошка графита в кислороде при а = 0,52 —: 0,46. Во всех случаях скорость горения в иссле01занной области а возрастала при увеличении процента горюпьго (табл. 25). ' По аналопш с горением газовых смесей представляется веронтным ~ солвчепне скорости горения по мере уменьшения о.
Не нснлточено, что но~г птм ан =- т( — хп а о Ы Таблица 25 Лянейгая н мгссовая скорость распростраяення пламени но нзвееях ааюм«ння н воздухе ]77] (Буна«невская горелка диаметром 19 мм) ю. з сия.аек и, см'сек мг'л («<10 мк г!<30 ягк З < 00 мк «<!0. 0,0275 0,0387 0,0486 0,0577 3,15 2,1 1,58 1,26 0,0196 0,0253 0,0324 0,038 21 ~ 15 28,5 19 31,5 23 100 !50 200 250 При а = 1,26 массовая скорость горения взвеси алюминий— воздух того же порядка, что и массовая скорость горения стехпометрическпх воздушных смесей предельных углеводородов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
