405 подписчиков

🔬 Ученые из Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения

им. А.Г. Мержанова РАН впервые провели исследование макрокинетических параметров горения порошковых и гранулированных смесей на основе Ti + C. Был объяснен парадокс «отрицательной энергии активации».

🔥В ходе работы проведено сравнительное исследование макрокинетических параметров горения смесей Ti + C в порошковой и гранулированной форме при их разбавлении металлическими порошками. Оказалось, что скорости горения порошковых смесей (Ti + C) + 20% Me (Me = Ni, Cu) оказались выше, чем у смесей Ti + C, несмотря на более низкую температуру горения. Это противоречит теоретическим концепциям о зависимости скорости горения от максимальной температуры в конденсированной гетерогенной среде. Однако при разбавлении смеси Ti + C порошками Ti или TiC такого противоречия не наблюдается.

Полученные данные объяснены с использованием конвективно-кондуктивной модели горения, где существенное воздействие на скорость горения оказывает примесного газовыделение из титана перед фронтом горения.

Путем анализа скоростей горения смесей с гранулами различных размеров были получены:

⏺ значения времени передачи горения между гранулами;

⏺ скорости горения вещества внутри гранул;

⏺ количественная оценка тормозящего воздействия примесных газов в порошковых смесях.

Для смеси (Ti + C) + 20% Ni время воспламенения гранул составило менее 1 мс.

Эффективность передачи горения между гранулами при наличии горячего расплава Ni была объяснена сравнением параметров горения гранулированных смесей титана с сажей, разбавленных другими металлическими порошками и карбидом титана.

Результаты работы:

1️⃣ Исследование, проведенное с учетом конвективно-кондуктивной модели горения, объясняет парадоксальное увеличение скорости горения смеси Ti + C на 20% никелем и медью под воздействием примесного газовыделения.

2️⃣ С использованием экспериментально-расчетного подхода были определены скорость сгорания вещества гранул и время передачи горения от гранулы к грануле для смесей (Ti + C) + 20% Me (Me = Ni, Cu, Ti) и (Ti + C) + 20% TiC.

3️⃣ Экспериментальные данные количественно подтвердили тормозящее воздействие примесного газовыделения на скорость горения изученных порошковых смесей.

4️⃣ Сопоставление скоростей горения порошковых и гранулированных смесей Ti + C при разбавлении карбидом титана дало объяснение снижения скорости горения порошковой смеси (Ti + C) + 20% TiC под воздействием примесного газовыделения.

5️⃣ Подтверждена применимость сформулированных авторами условий прогрева частиц порошковых смесей в зоне прогрева волны горения для оценки воздействия примесного газовыделения на макрокинетику горения смесей, содержащих титан.

📖Полный текст статьи доступен в 9-м номере журнала «Химическая физика» за 2023 год

и ещё 2

2 минуты

22 декабря 2023