Наведено результати комплексних досліджень механізмів гістерезису тепломасообміну та каталітичного окислення (горіння) домішок водню й аміаку в повітрі на платинових частинках і дротиках. Вивчено механізми впливу тепловтрат випромінюванням, а також дифузійно-кінетичного відношення (критерію Семенова), критерію Льюїса, термодифузії та схеми реакції на характеристики гістерезису тепломасообміну та його виродження. Досліджено вплив перерахованих процесів на температуру та швидкість каталітичного горіння залежно від сили нагріваючого струму, температури газової суміші (повітря з домішками горючого газу), концентрації горючого газу та приведеного діаметру частинки (дротика) каталізатора.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г543.13

Рубрики:

Гомогенне горіння. Горіння газів і парів

Шифр НБУВ: Ж24320 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: З252.4 + Г543.132

Рубрики:

Теплоелектричні генератори. Термопари

Шифр НБУВ: Ж24320 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проблема спалювання в електричному полі легкоплавких вуглеводнів (н-алкани, парафін) привертає увагу дослідників у зв'язку з розробкою ракетного палива на основі парафіну. Мета роботи - вивчення впливу постійного електричного поля на горіння октадекана. Для цього досліджено плавлення і горіння частинок алканів в діапазоні напруженості електричного поля від 33 кВ/м до 117 кВ/м. Встановлено, що швидкість плавлення помітно зменшується, починаючи з Е ~80 кВ/м. Даний ефект більш виражений при високій температурі газу (Ste >> 1), коли час плавлення становить декілька секунд. Таким чином, в електричному полі процес плавлення сповільнюється. У той самий час константа швидкості горіння зростає на 10 % і більше. Отримані результати можуть бути використані для розвитку ефективних чистих технологій спалювання викопного палива.

Наведено результати експериментального дослідження флуктуацій параметрів газового середовища у разі займання в моделювальній камері. Запропоновано нетрадиційний підхід щодо дослідження динаміки небезпечних параметрів середовища на основі поточної віконної оцінці лагових кореляцій Пірсона. Встановлено, що стійкою ознакою раннього займання є значне збільшення кореляції нестаціонарних флуктуацій температури, концентрації чадного газу та диму в газовому середовищі.

Аналітично знайдено період індукції та температуру каталітичного горіння на металевій частинці (нитці) холодних газоповітряних сумішей із домішками горючих газів на прикладі безполум'яного горіння газоповітряних сумішей із домішками водню на платинової нитці. Стійке безполум'яне горіння спостерігається через період індукції в результаті підвищення початкової температури частинки каталізатора вище критичної температури запалювання, яка залежить від приведеного діаметру частинки і концентрації домішки горючого газу. Весь час виходу поділено на дві частини: у процесі протікання каталітичної реакції в перехідній і дифузійній областях. Показано, як впливає концентрація домішки горючого газу, наведеий діаметр каталізатора та перевищення початкової температури над температурою запалювання на тривалість окремих стадій і період індукції.

Вивчено характеристики займання і горіння двофракційного газозавису вуглецевих частинок у повітрі за різних температур. Важливими характеристиками спалювання палив є: період індукції (час, за який частинки спалахують), температура і час горіння, критичні температури, діаметри і масові концентрації частинок в газозависі, що визначають їх займання та потухання. Дослідження полягали в розробці фізико-математичної моделі високотемпературного тепломасообміну та кінетики хімічних перетворень сукупності вуглецевих частинок у газовому середовищі, що містить окиснювач, і проведенні числового експерименту. Для розрахунків вибирався двофракційний газозавис з діаметрами частинок дрібної фракції 60 мкм, великої фракції 120 мкм і рівними масовими концентраціями фракцій. Діапазон досліджуваних температур газу 1100 - 1500 К.

Наведено експериментальні дані залежності температури платинової нитки від сили струму у повітрі за наявності в ній малих домішок ацетону, аміаку та водню. Дані залежності проявляють гістерезисний характер. У разі зменшення сили струму можливе самовільне погасання гетерогенно-каталітичної реакції чи самопідтримуюче каталітичне горіння. Температура каталітичного горіння домішок газів пропорційна їх концентрації. Показано, что критичне значення сили струму, що відповідає каталітичному займанню малих домішок водню, зі збільшенням концентрації збільшується з концентрацією домішки.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г543.133

Рубрики:

Займання та самозаймання газових сумішей

Шифр НБУВ: Ж62252 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены закономерности физико-химических процессов высокотемпературного окисления газообразных углеводородов при наличии особенностей основной зоны горения (дополнительные активные частицы, высокочастотные вынужденные колебания параметров, слабая ионизация среды). Установлена взаимосвязь между параметрами зоны стимуляции и дополнительной эмиссией либо ингибированием образования оксидов азота за счет особенностей возбуждения химических связей реагентов. Выявлены зависимости эмиссионных и термодинамических показателей от энергии электронов стимулирующего разряда.

Досліджено горіння відкритого факела вуглеводневого палива у повітряній атмосфері. Запропоновано методику визначення нормальної складової швидкості горіння виділених локальних об'ємів факела. Показано, що розподіл швидкостей уздовж факела полум'я (внутрішнього конуса) виявляє структуру факела та її зміну залежно від співвідношення окисник-паливо у початковій пальній суміші.

Аналітично знайдено граничні значення концентрації домішки водню та температури каталізатора, вище яких спостерігається каталітичне безполум'яне стаціонарне стійке горіння газоповітряних сумішей кімнатної температури на платинових дротиках. Показано вплив швидкості обтікання та повітряної суміші на шукані величини. Визначено області початкових температур платинової нитки, до яких потрібно попередньо нагріти, для здійснення каталітичного запалювання.

При диаметрах частиц, больше критического диаметра воспламенения в воздухе, c учетом зольности исследовано влияние начального диаметра и плотности пористых углеродных частиц на закономерности стадий временных зависимостей температуры, диаметра и плотности частиц: стадии самоускорения, квазистационарного горения и самопроизвольного погасания. Показано, что на стадии горения, которая начинается после стадии самоускорения и заканчивается при достижении диаметра и плотности погасания, скорость уменьшения произведения плотности на квадрат диаметра зольной частицы определяется реакционной способностью частиц угольной пыли и не зависит от начальных условий. Получено выражение для времени горения пористой коксовой частицы и введена новая константа горения, которая определяется свойствами и структурой угля (энергия активации, пористость).

Горіння частинок легкоплавких алканів (октадекан, докозан) у постійному електричному полі вивчено експериментально. Встановлено, що час затримки займання зростає майже вдвічі за напруженості поля вище 60 кВ/м внаслідок гальмування процесу плавлення. Константа швидкості горіння крапель збільшується на 10 - 20 % залежно від початкового діаметра за напруженості поля E >> 82 кВ/м. Інтенсифікація горіння крапель алканів в електричному полі зумовлено збільшенням теплового потоку із реакційної зони полум'я до поверхні краплі унаслідок деформації факела. В результаті у постійному електричному полі зростає період індукції займання частинок легкоплавких алканів, зате зменшується час горіння.

Предложен метод определения максимальной температуры горения углеродной частицы и соответствующего диаметра в зависимости от температуры нагретой газовой смеси и доли кислорода в ней, с использованием максимальной температуры в качестве параметра. Представленный аналитический подход позволяет определить предельную концентрацию кислорода, при которой возможно зажигание углеродной частицы в холодных азотно-кислородных смесях. Показано, что достижение максимальной температуры горения происходит не в диффузионной области протекания реакций, а в переходной. Относительное снижение теплопотерь на излучение определяет рост квазистационарной температуры горения при уменьшении размера углеродной частицы.

Представлены результаты комплексных исследований механизмов гистерезиса тепломассообмена и устойчивого беспламенного горения газовоздушных смесей с примесями горючего газа на металлических частицах и нитях катализатора, диаметры которых настолько малы настолько, что радиационными теплопотерями можно пренебречь. В качестве объекта исследования рассматривается гистерезисные режимы тепломассообмена и кинетики беспламенного горения газовоздушных смесей с примесями аммиака первого порядка по аммиаку с параллельным образованием азота и окиси азота на платиновых частицах и нитях малого диаметра. Изучены механизмы влияния схемы реакции и массопереноса на критические концентрации примеси аммиака и температуры воспламенения, зажигания и погасания, определяющие гистерезисные петли на зависимостях стационарной температуры платиновой частицы (нити) и скорости тепловыделения от температуры газовоздушной смеси и концентрации аммиака. Показано, что температура беспламенного горения в диффузионном режиме и суммарная скорость тепловыделения при концентрации горючего, что больше концентрации погасания, линейно увеличивается с ростом концентрации горючего газа. Установлено что с уменьшением концентрации примеси горючего газа происходит вырождение гистерезисной петли на зависимости стационарной температуры частицы катализатора от температуры газовоздушной смеси. При концентрациях примеси, больших концентрации вырождения, воспламенение происходит в кинетическом режиме, когда диффузионно-кинетическое отношение меньше единицы, а погасание в переходной области, в которой диффузионно-кинетическое отношение больше единицы. При уменьшении концентрации горючего газа возрастает диффузионно-кинетическое отношение при воспламенении, при погасании уменьшается, и стремятся к единице при приближении к концентрации вырождения гистерезисной области.

Представлены результаты численных исследований процессов смешения, воспламенения и горения при истечении струи пропана в спутный поток воздуха в осесимметричном канале. Численное моделирование турбулентного дозвукового неравновесного течения выполнено в рамках двумерных стационарных уравнений "узкого канала" с учетом конечных скоростей химической кинетики в рамках глобального механизма. Показано влияние воспламенения на задержку процесса смешения при течении не перемешанных компонентов. Сформулированы предложения для выбора рациональной температуры спутного потока и расположения сечения поджига, позволяющие интенсифицировать развитие процесса горения.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г543.13 + Г531.2

Рубрики:

Гомогенне горіння. Горіння газів і парів

Термодинамічні функції та їх змінення у хімічних процесах

Шифр НБУВ: Ж29409/А Пошук видання у каталогах НБУВ 

Шляхом квантово-хімічних розрахунків проведено дослідження з метою пошуку ймовірних продуктів деструкції молекул вогнегасних речовин. Показано, що утворення атомарного флуору та трифлуорометан радикалу сприяє сповільненню елементарних реакцій у вогнищі полум'я. Доведено, що активні інгібувальні компоненти легше дисоціюють з поверхні кремнезему, ніж у випадку молекул в об'ємі.

Проведено дослідження високотемпературного тепломасообміну, процесів плавлення та випаровування під час горіння частинок парафіну (октадекана) в повітрі. Встановлено послідовність стадій тепломасообміну під час горіння парафіну, розкрито їх фізико-хімічні механізми. Знайдено сталі швидкості горіння, геометричні характеристики полум'я для крапель октадекану різного початкового діаметра.