Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Теория горения и взрыва

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Горение металлических частиц в пламени

Для исследования горения металла в пламени металлические частицы вводятся в топливо при его приготовлении. Чтобы рассмотреть детали процесса горения каждой отдельной частицы, металл вводится в виде одиночных частиц (концентрация металла не более 0,01%). Для проведения исследований в реальных условиях горения конденсированных систем вводится до 20% металла [24]. Образцы сжигаются в инертной среде в бомбах постоянного давления при умеренно высоких давлениях (до 10 МПа) или в вакууме. Бомбы имеют окна, через которые частицы фотографируются на неподвижную или на движущуюся пленку. Температурный профиль пламени измеряется спектральными методами. Регулирование температуры пламени, а также состава окислительных газов производится изменением состава смеси. Фотографии горящих металлических частиц позволяют определить время задержки воспламенения и время горения частиц и установить зависимость параметров горения металла от различных факторов – состава газообразных продуктов сгорания, температуры горения, давления, дисперсности и концентрации металлических частиц.

Металлические частицы могут не только смешиваться с другими компонентами конденсированных систем, но и вводиться непосредственно в пламя неметаллизированной смеси [21]. Этот метод несколько проще, но требует проверки, не искажает ли характеристик пламени холодный воздух, транспортирующий частицы в пламя.

Горение одиночных неподвижных частиц металла

В работе [13] описывается изучение горения сферических частиц металла. Частицы помещались на графитовый стержень, который находился в камере с заданной окислительной средой и нагревался джоулевым теплом. Температура стержня измерялась фотоэлектрическим пирометром. Частица фотографировалась па движущуюся пленку. Метод позволяет определить температуру воспламенения частицы и видеть детали процесса горения.

Горение капель металла

В работах Л. С. Нельсона и И. Л. Прентиса изучено горение металлов, находящихся в виде капель. Металлическая фольга плавилась под действием луча лазера или ксеноновой разрядной лампы; капли размером в сотни микрон падали через реакционную камеру, содержащую окислительный газ. Воспламенение капли достигалось тем же световым потоком. Горение фотографировалось на неподвижную пленку. Капли, сгоревшие до конца или погашенные на различных стадиях горения, подвергались химическому и микроскопическому анализу. Особенностью метода, использующего для воспламенения световой поток, является практически полное отсутствие предпламенных процессов, что вызвано большой интенсивностью воспламеняющего импульса.

Горение объемных металлических предметов

Горение объемных элементов (проволоки, ленты, стержни) изучалось И. Глассменом с сотр. (1952). В этих работах металлические проволоки и ленты помещались в реакционную камеру с окислительным газом и нагревались джоулевым теплом. За процессом горения проволок или лент наблюдали визуально или фотографировали; продукты сгорания изучали под микроскопом. Полученные данные позволяют создать картину горения металлов в окислительной среде различного состава и при различном давлении.

Достоинством этого метода является получение наглядных качественных представлений о механизме горения и сравнительная простота эксперимента. Недостатки метода заключаются в отсутствии количественных данных и в том, что холодный газ реакционной камеры вносит искажение в характер предпламенных процессов. Поскольку нагрев металла ведется в окислительной атмосфере, к моменту воспламенения поверхность металла оказывается покрытой оксидной пленкой, которая в значительной мере определяет механизм воспламенения.

Одновременно проводилось изучение воспламенения металлических стержней в момент их разрыва, т.е. воспламенение неокисленной металлической поверхности. Сравнение результатов, полученных для окисленной и неокисленной поверхностей, позволяет выявить очень важную роль оксидной пленки в воспламенении металлов.

Горение слоя металлических частиц

Для исследования горения слоя металлических частиц широко применяется методика, изложенная в работе В. А. Федосеева[1]. Порошок помещается в реакционную трубку, на асбестовое дно; трубку вводят в температурное поле электропечи. Через слой порошка пропускают окислительный газ заданного состава; предварительно газ прогревается до той же температуры, которую имеет порошок. Порошок подвергается динамическому нагреву, в процессе которого дифференциально-термическим методом определяется температура воспламенения слоя порошка.

При исследовании воспламенения слоя металлического порошка хорошо проявляется "коллективный эффект", т.е. взаимное влияние частиц. В результате этого температура воспламенения совокупности частиц существенно отличается от температуры воспламенения одиночных частиц.

При некотором видоизменении метод позволяет изучать влияние пленки оксида металла на воспламенение. Это видоизменение заключается в том, что слой металлического порошка нагревается без доступа окислительного газа, т.е. в инертной атмосфере, а затем металл приводится в контакт с окислительным газом, нагретым до той же температуры. Температура порошка и газа-окислителя повышается от опыта к опыту до возникновения воспламенения.

Горение взвеси металлических частиц

В работе В. А. Федосеева[1] описаны исследования температуры воспламенения аэровзвеси металлических частиц. Для этого на металлический порошок направлялась струя сжатого газа, которая распыляла порошок и подавала аэровзвесь в реакционную камеру с окислительным газом, нагретым до заданной температуры. Температура газа в камере повышалась до тех пор, пока взвесь порошка не воспламенялась. Воспламенение фиксировалось визуально.

Горение паров металла

В работе Л. Ф. Беляева и др.[3] описан метод так называемого диффузионного разбавленного пламени. Металл нагревался в инертной атмосфере при пониженном давлении. Давление выбиралось с таким расчетом, чтобы температура кипения металла в этих условиях была ниже температуры опыта. Образующиеся пары металла разбавлялись инертным газом-носителем и вводились в реакционную камеру с окислительным газом, нагретым до той же температуры. Горение изучалось визуально по излучению пламени и по виду продуктов сгорания. При горении металла в парах удается наблюдать реакцию взаимодействия с окислителем без искажений, вызываемых диффузионным барьером в виде оксидной пленки.

  • [1] Федосеев В. А. Указ. соч.
  • [2] Федосеев В. А. Указ. соч.
  • [3] Беляев А. Ф., Фролов Ю. В., Коротков А. И. О горении и воспламенении частиц мелкодисперсного алюминия // Физика горения и взрыва. 1968. Т. 4. № 3. С. 323-329.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>