Том 42, № 3 (2023)

Исследовано зажигание микрочастиц низкометаморфизованного каменного угля марки “ДГ” (длиннопламенный газовый) для фракций с распределением в диапазоне размеров d = 0.4–33 мкм при воздействии лазерных импульсов (1064 нм, 120 мкс, 1.3 Дж). Установлено совпадение кинетических характеристик зажигания углей при воздействии лазерных импульсов с различными плотностями энергии на образцы как в узком, так и широком диапазонах размеров частиц. Минимальные значения трех изученных пороговых плотностей лазерной энергии для стадий зажигания получены для фракции частиц угля размером 2.2 мкм. При работе с угольной пылью следует учитывать, что при воздействии тепловых источников энергии наиболее легко воспламеняемыми являются частицы с размерами 1–10 мкм.

Экспериментально исследованы различные способы получения горючего газа с низким содержанием смолы при газификации древесины в сверхадибатических режимах: посредством добавления катализаторов к газифицируемому топливу, окислительной конверсии продуктов газификации древесины и совместного использования двух вышеназванных способов. Установлено, что при конверсии продуктов каталитической газификации древесины возможно получение бессмольного горючего газа, который может быть использован в энергетике, но он непригоден для химического синтеза.

Методом высокоскоростной съемки выполнено экспериментальное исследование процесса горения предварительно перемешанной смеси ацетилена с кислородом, разбавленной азотом либо аргоном, в длинной трубе круглого сечения. Определена динамика фронта пламени на ранней стадии ускорения. Выполнено сравнение полученных экспериментальных результатов с известными теоретическими моделями. Показано, что на начальной стадии ускоренного распространения вытянутого вдоль стенок канала пламени до момента замедления скорость ведущей точки фронта хорошо описывается экспоненциальной зависимостью. Определены нормальные (ламинарные) скорости горения стехиометрических смесей ацетилен/кислород, разбавленных азотом либо аргоном при пониженном (8–21 кПа) начальном давлении.

Исследован очаговый механизм горения баллиститного пороха марки НБ при атмосферном давлении с помощью кинофотосъемки и термопарных измерений. Изучена динамика развития очага – поперечной волны ограниченной протяженности, распространяющейся вдоль поверхности образца. Измерены локальные фронтальные и нормальные скорости распространения поперечной волны горения в зависимости от времени. Из анализа температурных распределений в конденсированной фазе волны, полученных с использованием термопар, определены нормальные скорости горения и рассчитаны соответствующие им температуры горящей поверхности. Полученный разброс скоростей объясняется эволюцией профиля фронта поперечной волны, проходящего термопару. С учетом изменения во времени этих скоростей горения построено наблюдаемое распределение температур прогретого слоя конденсированной фазы. При анализе механизма распространения поперечных волн привлекались данные о параметрах волны и их зависимостях от давления и средней скорости горения из предшествующих работ авторов.

На основе данных термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии определены кинетические характеристики термического разложения уротропина в потоках N₂ и CO₂. Скорости нагрева образцов составляли 20, 60 и 90 К/мин. Значения кинетических констант скорости разложения уротропина определены по методу Киссинджера. При газификации в азоте энергия активации термораспада уротропина увеличивается со 106 до 139 кДж/моль в условиях роста степени превращения вещества. Значение предэкспонента также увеличивается с 0.35 · 10⁹ до 145 · 10⁹ с^–1. Разложение уротропина протекает по экзотермической реакции с теплотой 368, 339 и 275 кДж/кг для скоростей нагрева 20, 60 и 90 К/мин соответственно. При газификации в углекислом газе энергия активации термораспада уротропина сначала увеличивается со 110 до 132 кДж/моль по мере увеличения степени превращения, а затем снижается до 120 кДж/моль. Теплота разложения уротропина в потоке СО₂ составляет 382, 327 и 303 кДж/кг для скоростей нагрева 20, 60 и 90 К/мин соответственно.

Проведено численное моделирование влияния примесей атомов, молекул и радикалов на самовоспламенение бедных (14% H₂) и ультрабедных (6% H₂) смесей водорода с воздухом в диапазоне температур от 800 до 1700 K при давлениях 1 и 6 атм. Расчеты показывают, что добавление H, O, OH, HO₂ и H₂O₂ сокращает время задержки воспламенения – τ. Выявлены общие тенденции влияния примесей на самовоспламенение смесей в зависимости от температуры. Для каждой примеси наиболее сильное влияние обнаружено при температурах, близких к 900 и 1100 K, при давлениях 1 и 6 атм соответственно. Показано, что степени влияния примесей O и H практически одинаковы. Влияние примеси HO₂ на температурную зависимость задержки воспламенения значительно слабее по сравнению с другими примесями, но эта зависимость качественно совпадает с таковой для H₂O₂. Хотя степень сокращения задержки воспламенения и убывает для всех примесей по мере приближения к концам исследованного интервала температур, сохраняется заметное влияние радикала OH в высокотемпературной части и примесей HO₂ и H₂O₂ в низкотемпературной. Добавление до 1% воды не влияет на величину τ.

Исследовался переход послойного горения в конвективное на образцах из гранул пироксилинового пороха марки 5/7 с плотностью 1.34–1.47 г/см³ и пористостью 7–15%. Эксперименты проводили в манометрической бомбе и модельном ракетном двигателе. Использовали исходные частицы и частицы, покрытые по боковой поверхности пленкой поливинилбутираля в количестве 4.1%. На образцах с исходными частицами переход на конвективный режим происходит при близком к постоянному или слабовозрастающем давлении. Давление срыва послойного горения повышается с уменьшением пористости. Использование бронированных гранул приводит к увеличению длительности послойного горения. Переход послойного горения в конвективное происходит при падающем давлении. Давление срыва снижается с уменьшением пористости.