Предложен механизм лазерного зажигания вторичных ВВ, учитывающий прочностные свойства материала. Считается, что образование микротрещин при разогреве оптической микронеоднородности является причиной срыва процесса зажигания ВВ. На примере тэна показано, что расчеты качественно согласуются с результатами экспериментов по зажиганию нагруженных внешним давлением вторичных ВВ
С использованием квазиодномерного приближения даются постановка и решение задачи возникновения массовых лесных пожаров в результате столкновительных и техногенных катастроф. Из результатов численных расчетов следует, что механизм зажигания в обоих случаях одинаков, но количественные характеристики процессов зажигания (время и предельные условия зажигания, форма зоны зажигания) значительно отличаются друг от друга. Это объясняется отличием механизмов выделения энергии в приземном слое атмосферы при техногенных и столкновительных катастрофах.
Г. М. Махвиладзе, В. И. Мелихов, Дж. П. Роберте*, Г. И. Сивашинский**
"Электрогорский НИЦ по безопасности атомных станций, Электрогорск; *Факультет строительства и окружающей среды, Университет Центрального Ланкашира, Престон, Великобритания; **Школа математики, Университет Тель-Авива, Израиль"
Страницы: 11-23
Рассмотрена задача о распространении пламени в присутствии инертных частиц. Математическая модель основана на уравнениях механики многофазных сред в двухтемпературном, двухскоростном приближениях. Численные расчеты горения в присутствии дисперсной фазы в невесомости показали, что пламя не гаснет. При распространении пламени в поле силы тяжести, направленной навстречу падающим частицам, обнаружен новый эффект — погасание пламени. Показано, что срыв горения возникает из-за появления обратной связи между скоростью пламени и величиной теплопотерь. Найдены критические параметры для различных значений внешней массовой силы и размеров частиц.
Обнаружена хемоионизация при воспламенении смесей моногермана с кислородом при начальном давлении выше 0,25 кПа и температуре 290 К. Определены границы начальных концентраций моногермана и давления смеси, при которых осуществляются воспламенение и ионизация. Оценены концентрация заряженных частиц (⋍ 6,4 · 1011 1/см3) и эффективная энергия активации процесса (⋍44 ккал/моль), лимитирующего скорость ионизации. Рассмотрены возможные пути ионизации реакционной смеси. Установлена незначительная роль заряженных частиц в реакции разветвления носителей цепей.
С. С. Минаев, Е. А. Пирогов*, О. В. Шарыпов**
"Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск *Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск **Институт теплофизики СО РАН, 630090 Новосибирск"
Страницы: 8-16
В рамках слабонелинейной модели, описывающей динамику фронта расходящегося цилиндрического пламени, в предположении малости коэффициента расширения газа построены точные аналитические решения эволюционного уравнения для возмущенной поверхности пламени, подобные полученным в рамках метода полюсных разложений. На основе теоретического анализа и численного моделирования предложен новый подход к описанию самоускоряющегося расходящегося цилиндрического пламени.
Рассматриваются явления потухания для различных дисперсных систем. В качестве объектов исследования берутся одиночные частицы и газовзвеси частиц бора. Из анализа на устойчивость стационарных тепловых режимов реагирующей гетерогенной системы для случая двух параллельных химических реакций на ее реакционной поверхности методом Франк-Каменецкого получены условия потухания в кислородсодержащих средах. Построены зависимости размера потухания частиц от температуры окружающей среды, концентрации окислителя, давления, а для газовзвесей – еще и от коэффициента избытка окислителя. Приближенные аналитические решения позволили показать, что наиболее активно процессом потухания можно управлять, варьируя температуру горения: ее уменьшение приводит к росту размера потухания частиц и снижению полноты сгорания горючего. Показано, что при низких температурах среды размер потухания частиц взвесей больше, чем для одиночных частиц. Причина эффекта – снижение концентрации окислителя при горении взвеси. При высоких температурах среды роль этого эффекта ослабевает.
С использованием эмпирических данных изучается структура научно-инновационного пространства России. Обосновывается многомерность инновационного развития. Проверяются гипотезы о взаимосвязи мер институционального регулирования и организации научно-инновационного пространства.
Предложена модель роста кристаллов окиси магния в процессе горения одиночных частиц магния и во фронте ламинарного диффузионного двухфазного факела. Показано, что основной механизм, лимитирующий скорость конденсации, состоит в образовании дефектов по Шоттки. Определена энергия их образования. Результаты дисперсного анализа продуктов сгорания при давлениях воздуха (0,1 ÷1) · 105 Па хорошо согласуются с расчетными данными.
Представлена новая математическая модель одностороннего очагового химического реагирования и эволюции жидкого агломерата конденсированной фазы оксидов металлов на поверхности коксующихся теплозащитных материалов многосоставных стенок. В рамках локально-одномерной модели проведено параметрическое численное исследование нестационарного прогрева и уноса массы при одностороннем очаговом химическом реагировании газожидкостного агломерата конденсированной фазы оксида алюминия с резиноподобным теплозащитным материалом в характерных условиях застойных зон высокотемпературной двухфазной среды.
Экспериментально обнаружено разрушение поверхности нитроглицеринового пороха на стадии его зажигания. Показано, что степень разрушения зависит от мощности внешнего источника, начальной температуры и времени экспозиции. Предложена модель зажигания твердого топлива, учитывающая возникновение напряжений и деформаций в поверхностном слое при возбуждении химической реакции. Оценены характеристики зажигания и степень разрушения. Результаты качественно согласуются с данными эксперимента.
Методом накаленной металлической пластины изучена возможность воспламенения смесей гранулированной аммиачной селитры с горючими добавками: масло И-50, сажа, полиэтилен. Установлено, что при содержании добавки 5% и более смеси воспламеняются и устойчиво горят при нормальном давлении в заряде диаметром 140 мм. В условиях эксперимента температура воспламенения изученных смесей практически одинакова и близка к 350 °.
Показано, что воспламеняемость материалов может происходить при малом давлении прижатия трущего тела к испытуемому образцу. Обнаружено существование двух пределов воспламеняемости по давлению прижатия при фрикционном воздействии на порошковый материал. Методом фрикционного воздействия достигнута высокая степень уплотняемости порошкового материала при небольших давлениях прижатия 10 кг/см2). Исследовано влияние на разогрев и воспламеняемость образцов материала трущего тела. Выявлен эффект активации химически активного порошкового материала при фрикционном воздействии. Проведено обсуждение полученных результатов.
А. Л. Бычков, В. А. Бухтояров, О. И. Ломовский
Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН bychkov.a.l@gmail.com
Ключевые слова: ферменты, термическая денатурация, стабильность, механоферментативные процессы
Страницы: 479-483
Изучена денатурация целлюлозолитических ферментов, продуцируемых микроорганизмом Tricho-derma viride, в присутствии воды. Определены эффективные кинетические константы, характеризующие процесс денатурации. Показано, что ферменты в растворе обладают узкой зоной стабильности, устойчивы при температурах ниже 55 °С и быстро денатурируют при нагревании выше 65 °С. В сухом состоянии ферменты обладают бульшей устойчивостью и заметно денатурируют лишь при температурах выше 80 °С. Эффективная константа скорости денатурации экспоненциально зависит от содержания воды в ферментном препарате.
Принимая состояние в химпике детонационной волны в качестве исходного состояния для дефлаграционного горения за ударным фронтом волны, можно получить зависимость скорости горения от исходных параметров смеси. Установлено, что основное влияние на скорость горения оказывает начальная температура, зависимость от давления весьма слабая. Приведены расчетные данные для ряда смесей в диапазоне давлений 0.001÷100 атм и температур 200÷1800 К.
А. А. Алабужев, Д. В. Любимов*
Институт механики сплошных сред УрО РАН, 614013 Пермь *Пермский государственный университет, 614990 Пермь E-mail: alabuzhev@psu.ru, lyubimov@psu.ru
Страницы: 12-23
Исследуются собственные и вынужденные колебания деформированной капли невязкой жидкости, окруженной другой жидкостью и ограниченной в осевом направлении твердыми плоскостями. В состоянии равновесия капля представляет собой фигуру вращения и отношение ее радиуса к высоте значительно. Равновесный краевой угол между боковой поверхностью капли и твердой поверхностью отличен от прямого угла. Движение контактной линии учитывается с помощью задания эффективного граничного условия. Показано, что существует три характерных диапазона частот собственных колебаний.
Представлена математическая модель фильтрационного горения газов, учитывающая теплопроводность, диффузию и интенсивный межфазный теплообмен. Используется аппроксимация температурной зависимости скорости химической реакции в виде δ-функции и учитывается коэффициент термического расширения газов за фронтом горения. Методом малых возмущений проведен анализ нестационарных режимов горения. Найдены границы продольной и пространственной устойчивости стационарных режимов волны фильтрационного горения. Наряду с другими соотношениями, вдоль границы устойчивости получена зависимость числа Льюиса от коэффициента термического расширения смеси газов.
Режимы горения пороха при спаде давления: непрерывный, временного погасания (погасания с повторным воспламенением), полного погасания, а также области параметров спадов, при которых они наблюдаются, рассматриваются с позиций очагово-пульсирующего механизма горения нитроглицериновых порохов. Показано, что вероятностный характер каждого режима, значительные различия в тепловой обстановке участков поверхности горения канала, большие величины и разброс значений времен задержки повторного воспламенения, колебательный характер изменения температуры продуктов сгорания, ячеистый вид поверхности горения погашенных образцов, возможность расчета кривой полного погасания по соотношению скоростей горения очагов — все это свидетельствует о неоднородности процесса горения при спаде давления и может объясняться очаговым механизмом горения.
Установлена связь между временем зажигания частицы тепловым потоком и соответствующей величиной для полупространства. Решена двумерная задача о зажигании клина тепловым потоком. Обнаружено значительное возрастание температуры зажигания с уменьшением угла. Показано, что задержка зажигания кристалла определяется разогревом его ребер. Рассмотрено применение полученных соотношений для интерпретации экспериментов по ПГД.
Дано численное решение задачи о зажигании конденсированной прозрачной среды импульсным световым потоком, разогревающим поглощающее инертное включение. Показано, что как только лимитирующим условием зажигания становится запас энергии в очаге — необходим учет выгорания. Требуемый для зажигания запас энергии в очаге, даже при стремлении размеров зоны и времени энерговвода к нулю, должен быть конечен.
Дана модель зажигания и перехода в горение конденсированного вещества импульсом лучистого потока. Учитываются химические реакции по обе стороны раздела фаз. Показано, что учет теплофизических и химических свойств фаз существенным образом сказывается на пределах устойчивого зажигания. Выявлена динамика основных характеристик процесса при импульсном нагреве газифицирующегося конденсированного вещества.
Для оценки порядка величины времени возгорания металлических частиц с чистой (не покрытой пленкой оксида) поверхностью, образующихся при разрушении металла в атмосфере газообразного кислорода, в одном частном случае проведены измерения интервала времени от момента образования частиц до появления заметного излучения в видимой области спектра, который в данной работе рассматривается как характерное время возгорания частиц. Исследуемые частицы создавались пробиванием листовой мишени из нержавеющей стали (12Х18Н9Т) цилиндрическим ударником из того же материала, летящим со скоростью ∼640 м/с. Эксперименты проводились в кислороде при комнатной температуре и атмосферном давлении. Это давление было минимальным, при котором наблюдалось возгорание исследованных частиц. Измерения показали, что в условиях проведенных экспериментов время возгорания частиц нержавеющей стали с чистой поверхностью меньше ∼1 мкс.
С помощью предложенной математической модели сжимаемой среды численно исследуется динамика формирования и подъема осесимметричной колонки продуктов горения над крупным пожаром во влажной стратифицированной атмосфере. Для определения эффективных коэффициентов переноса используется алгебраическая модель турбулентности. Проведен сравнительный расчет распределения дымового аэрозоля по высоте конвективной колонки при различных значениях мощности пожара и характеристик атмосферы. Показано, что фазовые переходы, обусловленные наличием влаги в атмосфере, существенно влияют на параметры подъема, зависания и выноса аэрозоля в стратосферу.
Представлены экспериментальные данные по тепло- и массообмену в пограничном слое при испарении этанола с пористой поверхности и его горении в потоке воздуха. Установлено, что изменение скорости в ядре течения слабо влияет на температуру и концентрацию веществ на стенке. Температура фронта пламени и распределение массовых потоков на стенке существенно зависят от скорости течения. Отмечено снижение коэффициентов тепло- и массообмена при наличии горения. Представление опытных данных с использованием в качестве потенциалов переноса полных энтальпий и обобщенных концентраций свидетельствует о наличии аналогии между процессами тепло- и массообмена в реагирующем пограничном слое.
Предлагается приближенная методика моделирования задержек самовоспламенения в двигателях внутреннего сгорания. Процедура предусматривает определение времени химической реакции для процесса самовоспламенения при постоянном объеме (или давлении), эквивалентном реальному времени в двигателе в условиях движения поршня. На примере метановоздушных смесей проведено сравнение опытной и расчетной задержки самовоспламенения, вычисленной с использованием детального кинетического механизма.
На основании результатов экспериментального исследования зависимости периода задержки воспламенения керосиновоздушной смеси с присадкой алкилнитратов от исходной температуры среды делается вывод о том, что промотирующее действие присадки заключается в постепенном предпламенном саморазогреве отдельных очагов в струе смеси еще в процессе ее развития и лимитируется степенью подготовленности топлива к реагированию, затрудняемой условиями импульсного смесеобразования.
Рассматриваются стоячие волны газовых химических экзотермических реакций в инертных пористых средах в двух- и однотемпературном приближении. Для аналитического решения развивается метод «полубесконечной» зоны реакции. Показано, что волновые решения, полученные с помощью этого метода, отличаются большим многообразием. Лишь малую часть этого многообразия составляют традиционные решения с интенсивным теплообменом в конце волны.
Определены максимальные температуры горения системы FeO — Al под давлением газа термоэлектрическим методом с использованием различных вариантов защиты термопар. Показана возможность использования данной методики для изучения процессов горения высокоэкзотермических жидкофазных систем.
С. В. Морозов, Е. И. Черняк
Новосибирский институт органической химии им. Н. Н. Ворожцова Сибирского отделения РАН moroz@nioch.nsc.ru, chernyak@nioch.nsc.ru
Ключевые слова: хроматографические профили, спектральные характеристики, хромато-масс-спектрометрия, низкомолекулярные биологически активные вещества, стойкие органические загрязнители, экологическая химия, химия природных соединений, живые системы
Страницы: 601-617
Предложен подход для определения индивидуального и группового состава низкомолекулярных органических веществ природного и антропогенного происхождения на основе анализа хроматографических профилей ("отпечатков пальцев", fingerprint) и спектральных характеристик. Приведены данные по использованию подхода для идентификации стойких органических загрязнителей в объектах окружающей среды Сибири и Монголии с целью оценки риска воздействия химических веществ на здоровье населения и состояние экосистем, а также для выявления основных источников загрязнения. Рассмотрены возможности подхода для анализа биологически активных веществ растительного и животного происхождения, разработки низкодозных препаратов для сельского хозяйства из биомассы хвойных Сибири и изучения живых систем. Показано, что хроматографические профили служат высокоинформативными характеристиками, которые могут быть использованы для распознавания "химического образа" сложных систем, идентификации и прогнозирования свойств изучаемых объектов.
А.М. Логвинова, Р. Вирт*, А.А. Томиленко, В.П. Афанасьев, Н.В. Соболев
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, 630090, Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3, Россия * GFZ German Research Centre for Geosciences, Chemistry and Physics of Earth Materials, Telegrafenberg, C-120, D-14473, Potsdam, Germany
Ключевые слова: Алмаз, наноразмерные включения, флюид, карбонаты, шпинель, клиногумит, субдукция.
Страницы: 1634-1648 Подраздел: ГЕНЕЗИС АЛМАЗА
Фазовый состав наноразмерных кристаллофлюидных включений в двух типах алмазов неизвестного генезиса из россыпей северо-востока Сибирской платформы (Эбеляхский алмазоносный район) впервые исследован методом просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ), включающим электронную дифракцию, аналитическую электронную микроскопию (АЕМ), электронную спектроскопию потерь электронов (ЕЕLS), и методом хроматографии. К первому типу отнесены прозрачные додекаэдроиды; ко второму, широко распространенному в этом регионе типу, - темные округлые кристаллы, относящиеся к V разновидности, согласно минералогической классификации Ю.Л. Орлова. Изотопными и ИК-Фурье спектроскопическими исследованиями показано, что алмазы последнего типа отличаются резко облегченным изотопным составом углерода (δ13 Ссреднее = -22.4 ‰) и значительными концентрациями примеси азота (1100-1800 ррm). Азот находится в основном в агрегированной форме. Показано, что все включения, по размеру не превышающие 400 нм, представляют собой полифазные образования, состоящие из твердых (силикатных, оксидных, карбонатных, солевых) и флюидной фаз. В алмазах первого типа установлены высоко-Mg карбонатитовые наноразмерные включения размером до 100 нм, состоящие из магнезита, доломита, Fe-шпинели и клиногумита. Флюидная фаза содержала высокие концентрации K, Cl, O. Их состав близок к близсолидусным расплавам насыщенных карбонатизированных перидотитов и, таким образом, они могли образоваться в результате либо кристаллизации материнского расплава, либо в результате закалки и раскристаллизации глубинного карбонатно-силикатного расплава. В алмазах II типа зафиксированы низко-Mg карбонатитовые полифазные наноразмерные включения, состоящие из Ba, Sr- и Ca, Fe-карбонатов, K, Ba-фосфатов, Ti, Si- и Ti, Al-фаз и множественных флюидных обособлений, заполненных преимущественно СO2, N и углеводородного состава. Источником таких низко-Mg карбонатитовых расплавов/растворов могли быть субдуцированные породы океанической и частично континентальной земной коры. Обогащение таких включений некогерентными элементами, возможно, свидетельствует о просачивании солевых флюидов, обогащенных Ba, Sr, P, Ti, K, Cl, сквозь карбонатизированные эклогиты.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
