Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Горение порошкообразных металлов в активных средах - Похил П.Ф.
Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В., Логачаев В.С., Коротков А.И. Горение порошкообразных металлов в активных средах — М.: «Наука», 1972. — 294 c.
Скачать (прямая ссылка): metalakt.djvu
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 114 >> Следующая

Температура частицы в этот момент лежит между точкой плавления (согласно данным работы [255], частицы при горении находятся в жидком состоянии) и температурой кипения бора (при р = 1 атм, УЛшп = 2850° К).
Дифференциальное уравнение, описывающее среднюю температуру частицы на стадии воспламенения, можно записать в виде [256]
dT 6z Ы Nu
St = ехР (" EIRT) ссдя + ~ Го> • (IIL7>
где z, Е, АН — предэкспоненты, энергия активации и теплота химической реакции на поверхности частицы; со2 — концентрация кислорода в среде.
118
Первый член в правой части уравнения описывает изменение-температуры частицы за счет химической реакции окисления; второй учитывает теплообмен с окружающей средой.
С уменьшением диаметра частицы коэффициент теплоотдачи газ — частица (Nu = const) увеличивается. Отсюда из уравнения следует, что хотя скорость роста температуры вследствие реакции на поверхности возрастает обратно пропорционально диаметру, увеличение скорости теплообмена за счет конвекции играет более существенную роль.
Частицы малых размеров в среде со сравнительно низкой температурой достигают равновесной температуры значительно более высокой, чем температура газа. Если равновесие между теплоотдачей во вне и теплоподводом за счет химической реакции на частице достигается при температурах ниже температуры кипения бора, то реакция протекает на поверхности частицы.
При небольших диаметрах частиц поверхностные реакции являются определяющим механизмом горения бора.
§ 4. Физическая модель воспламенения частиц металлов
Для большинства металлов характерно наличие на их поверхности окисной пленки, свойства которой могут быть весьма различными в разных средах и температурных диапазонах (см. гл. I). Это приводит, как мы видели, к тому, что для данных металлов скорость реакции окисления зависит не только от температуры и концентрации окислительного реагента в окружающей среде, но и от защитных свойств окисной пленки.
Анализ особенностей процесса воспламенения частиц, которые возникают из-за своеобразия кинетических законов окисления металлов, предложен в работе [355] Хайкиным, Блошенко и Мержановым.
Условия воспламенения сферических частиц металла находятся из совместного решения уравнений теплового баланса (III.8) и кинетического закона окисления (III.9):
1 dT db X
Тсргв ЧГ ~ 0р ЧГ - 2г7 Nu {Т - То>' (IIL8>
i- (.in
dT=^- ехр (-EIRT), (III.9)
где г0, 6—радиус частицы и толщина окисной пленки; kn, Е, m — предэкспонент, энергия активации и порядок реакции по окислителю в соответствующем законе окисления металла; сок — концентрация окислителя у поверхности частицы; Т0, Т — температура окружающей среды и частицы; с, р — удельная теплоемкость и плотность металла; X — коэффициент теплопроводности газа; Q — тепловой эффект реакции на 1 г окисла, умноженный на отношение плотностей окисла и металла.
на
Показатель п определяет зависимость скорости окисления от толщины окисной пленки, т. е. закон окисления (п = 0 — линейный закон, п = 1 — параболический, п = 2 — кубический ит. д.). Авторы ограничиваются рассмотрением только степенных законов окисления, предполагая, что особенность логарифмических (т. е. более сильных) законов окисления будет проявляться в более сильной зависимости скорости окисления от S, а закономерности окисления будут аналогичны случаю с большим значением показателя п.
Условия воспламенения частицы металла определяются скоростью тепловыделения за счет реакции окисления и скоростного теплоотвода от частицы в окружающий газ при начальных условиях:
i = o_>r = rH, б = бн,
где Он, Ун — начальная толщина окислительной пленки и температуры частицы.
Под воспламенением, как обычно, понимается срыв теплового равновесия, приводящий к самоускоряющемуся росту температуры частицы. Для малых частиц, т. е. для малых чисел Re, число Нуссельта близко к 2 (Nu ж 2).
Система уравнений путем замены переменных приводится к безразмерному виду, формально похожему на систему уравнений, описывающих тепловой взрыв [274]:
где
ею / е \ е
<p(T)) = (1-1- г))-п,
т = 0; т] = 0; 6 = — 6
н»
6-бн Е
3Q Е kncZ X = t~ RT% r< ™V(-Em,
Op E r0 * = даГ -ЩГ IT *"C **P (- EIRT,), "н о
„ RTo E r0 cRTl
Основное отличие заключается в виде функции <р (п).
В теории теплового взрыва функция ф (н) принимается в виде Ф (ч) = (1 — ч)П1 где п есть выгорание вещества. Решение системы возможно только для случая Т<^1.
120
В рассматриваемой задаче параметр ц характеризует относительный прирост толщины окисной пленки, и характер решения системы уравнений в значительной мере определяется величиной параметра у. Для малых значений тСГ*^!) ВИД функции слабо влияет на критические условия воспламенения частиц и они определяются критическим значением параметра
ккр = е •
При этом критическая температура воспламенения частиц металла с ростом их диаметра падает. Условие у <^ 1 в рассматриваемой задаче выполняется для достаточно мелких частиц, покрытых весьма толстой окисной пленкой.
Более реальным для металлов является случай у ^> 1.
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 114 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.