Исследовано распространение волны горения над пленками жидкого топлива (к-бутанола, н-ундекана) на подложках из меди, алюминия, молибдена, ниобия в условиях термически тонкой слоевой системы. Показано, что кромка пламени располагается над поверхностью жидкости там, где температура слоевой системы достаточна для образования в газовой фазе смеси стехиометрического состава. Пленка топлива испаряется при температурах ниже температуры кипения. Скорость пламени не зависит (в широком диапазоне изменения) от угла наклона плоскости подложки относительно горизонтали и определяется долей теплоемкости подложки в системе подложка — топливо. В механизме распространения пламени важную роль играет передача тепла по металлической подложке в предпламенную зону. Рецикл тепла по подложке приводит к увеличению энтальпии газовой фазы за счет химической составляющей, связанной с поступлением паров топлива с поверхности пленки.
Г. М. Махвиладзе, В. И. Мелихов*, О. И. Мелихов*, Г. И. Сивашинский**
"Институт проблем механики РАН, 117526 Москва *Электрогорский НИЦ по безопасности атомных станций, 142530 Электрогорск **Школа математики, Университет Тель-Авива, Израиль"
Страницы: 19-28
В рамках двумерной теплодиффузионной постановки выполнено прямое численное моделирование распространения фронта горения в заданном периодическом поле скорости среды. Расчеты показали, что при увеличении амплитуды скорости фронт пламени распадается на отдельные горящие участки: происходит пространственная локализация горения. Только при введении в модель тепловых потерь наблюдается прекращение горения при определенной амплитуде скорости среды, причем чем больше амплитуда скоростных возмущений, тем меньший уровень тепловых потерь нужен для гашения пламени. Полученные численные результаты в целом согласуются с результатами асимптотического анализа.
Для однотемпературных моделей нестационарных процессов в диссипативной среде с химическими реакциями аррениусовского типа указан корректный метод построения автоволновых решений, основанный на расширении температурного диапазона до 0 К и на использовании подхода Колмогорова–Петровского–Пискунова. Из полученного ограниченного спектра автоволновых решений отбираются не противоречащие теореме Нернста. Для квазигомогенной модели фильтрации газа в диссипативной гетерогенной среде с одной необратимой химической реакцией такое автоволновое решение единственное. Найден безразмерный параметр, критическое значение которого для выбранного числа Зельдовича определяет условие существования этого автомодельного решения. Получен критерий диапазона начальных температур, в котором химические превращения в реакциях пренебрежимо малы для автоволновых процессов.
Ю. М. Григорьев, С. И. Доронин, И. А. Филимонов*
"Институт химической физики в Черноголовке РАН, 142432 Черноголовка *Институт структурной макрокинетики РАН, 142432 Черноголовка"
Страницы: 37-45
В рамках двухмасштабного подхода для описания процессов физико-химической конденсации в двухфазных системах проведен теоретический анализ макрокинетики фазовыделения на микроскопическом уровне в изотермических и неизотермических условиях. Установлены сценарии превращения конденсированных частиц в химически активной среде, учитывающие экзотермичность реакций, конечность скоростей тепло- и массопереноса, фазовые превращения. Показано существенное влияние константы равновесия гетерогенных реакций на условия испарения или роста зародышей конденсированной фазы. Получен аналитический критерий направления фазового превращения в реакционноспособной среде, подтвержденный численными расчетами.
Исследованы прессованные из порошка титана образцы, сгоревшие в атмосфере азота. Обнаружены каналы под поверхностью образцов, сгоревших в спиновом режиме. Проведена оценка размера спинового очага горения, и определено влияние давления азота в диапазоне 100÷1800 Торр на размер очага. Получены данные по степени азотирования металла и фазовому составу слоя, где проходил спиновый очаг, и других слоев образца в зависимости от их расстояния от поверхности.
Для прессованных образцов титана изучены критические условия горения по плотности образцов и концентрации кислорода в смеси О2 — Ar. Показано существование минимальной плотности образцов, при которой характер горения существенно меняется. Полнота сгорания монотонно убывает с ростом плотности. Рассматриваются возможные причины описанных явлений.
Порошки металлов и их оксидов могут гореть в фосфоре с образованием фосфидов, а образующиеся фосфиды — гореть в кислороде с получением оксидов металла и пентоксида фосфора. В первом приближении о возможности протекания реакции горения в фосфоре или кислороде можно судить по зависимости величины ΔfH2980 для оксидов и фосфидов от атомного номера элементов таблицы Д. И. Менделеева. С использованием значений энергии Гиббса реакции горения, плотности исходных и конечных продуктов горения, выделяемой теплоты горения, коэффициента Пиллинга и Бэдворса показано, что наиболее перспективными горючими следует считать фосфиды алюминия и магния.
В рамках модели, полученной на основе уравнений механики многофазных сред и учитывающей изменения макроструктуры, связанные с различием плотностей металла и продукта, жидкофазным спеканием и действием фильтрующегося в порах газа, анализируется горение бронированных и небронированных образцов. Исследовано влияние степени разбавления смеси на параметры волны горения и структуру продукта. Определены условия сохранения проницаемости шихты при плавлении металла и получены выражения для скорости горения и конечной пористости. На качественном уровне описано горение небронированных образцов. Найдены условия подвода газа через исходную смесь и продукты.
Исследовано поведение интегральных кривых задачи о распространении волны горения по модельной гетерогенной системе. Рассмотрено влияние теплопередачи излучением на установившиеся режимы горения. Показано, что при достаточно больших зазорах между пластинами в системе (когда еще существует квазигомогенное распределение температуры) в режиме слабого торможения слоем нарастающего продукта излучение может приводить к заметному ускорению волны горения. В режиме сильного торможения при прочих равных условиях излучением можно пренебречь.
Рассмотрена математическая модель распространения фронта горения гетерогенных конденсированных составов, для которых адиабатическая температура горения ниже температуры плавления исходных реагентов и конденсированных продуктов, а также ниже минимальной температуры их эвтектики. Химическое взаимодействие во фронте горения осуществляется путем газотранспортного механизма, который обеспечивается за счет газификации примесных оксидов. В рамках исследованной модели получены значения скорости распространения фронта порядка экспериментально наблюдаемых. Периодические нестационарные режимы горения (пульсирующий и спиновый) возникают при сильной активированности макрокинетики химического превращения. Показано, что активированность может зависеть от энергии газификации, и, следовательно, испарение примесных оксидов влияет на устойчивость стационарного режима горения.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
