Конвективный и кондуктивный режимы горения гранулированных смесей Ti–C–B. Определение коэффициента теплообмена фильтрующегося газа с гранулами

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Проведены исследования закономерностей горения системы (100 – х)(Ti + C) – х(Ti + 2B) насыпной плотности в порошковом и гранулированном виде. Показано, что зависимость скорости горения порошковой смеси от содержания Ti + 2B имеет немонотонный характер, что связано с влиянием примесного газовыделения на процесс горения. Для гранулированной смеси получена монотонная зависимость, имеющая два характерных участка. Увеличение скорости горения при содержании (Ti + 2B) >60 мас. % позволило сделать вывод о смене кондуктивного режима горения на конвективный. Для конвективного режима горения показано, что уменьшение содержания газифицирующейся добавки в смеси (грануляция этиловым спиртом) приводит к неожиданному результату: увеличению скорости горения системы для составов x = 90 и 100 мас. %. Для составов с содержанием (Ti + 2B) >60 мас. % впервые определена скорость горения при отводе примесного газа через боковую поверхность образца. Это позволило исключить влияние конвективного теплопереноса и определить скорость горения вещества внутри гранул. Совокупность имеющихся экспериментальных данных и результаты проведенных расчетов показали, что критическим условиям перехода горения в конвективный режим для гранул диаметром 1.7 мм отвечает состав при x = 60 мас. %, а для гранул диаметром 0.6 мм – при x = 80 мас. %. Установлено значительное различие расчетных и экспериментальных коэффициентов теплообмена газового потока с гранулами в конвективном режиме горения. Основной причиной отличия является химически активная среда исследуемых составов.

作者简介

Р. Кочетков

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: seplb1@mail.ru
俄罗斯联邦, Черноголовка

Б. Сеплярский

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Email: seplb1@mail.ru
俄罗斯联邦, Черноголовка

Д. Васильев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

编辑信件的主要联系方式.
Email: d.s.vasilyev@mail.ru
俄罗斯联邦, Черноголовка

参考

  1. Vallauri D., Atias Adrian I.C., Chrysanthou A. TiC‒TiB2 Composites: A Review of Phase Relationships, Processing and Properties // J. Eur. Ceram. Soc. 2008. V. 28. № 8. P. 1697.
  2. Matsuda T. Synthesis and Sintering of TiC‒TiB2 Composite Powders // Mater. Today Commun. 2020. V. 25. 101457.
  3. Brodkin D., Kalidindi S., Barsoum M., Zavaliangos A. Microstructural Evolution During Transient Plastic Phase Processing of Titanium Carbide-Titanium Boride Composites // J. Am. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 7. P. 1945.
  4. Qian J.C., Zhou Z.F., Zhang W.J. et al. Microstructure and Tribo-mechanical Properties of Ti–B–C Nanocomposite Films Prepared by Magnetron Sputtering // Surf. Coat. Technol. 2015. V. 270. № 25. P. 290.
  5. Rogachev A.S., Mukasyan A.S. Combustion for Material Synthesis. N.Y.: CRC Press, Taylor and Francis Group, 2015. P. 424.
  6. Levashov E.A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S., Shtansky D.V. Self-propagating High-temperature Synthesis of Advanced Materials and Coatings // Int. Mater. Rev. 2017. V. 62. 1243291.
  7. Merzhanov A.G. Solid Flames: Discoveries, Concepts, and Horizons of Cognition // Comb. Sci. Technol. 1994. V. 98. P. 307.
  8. Шкадинский К.Г., Струнина А.Г., Фирсов А.Н., Демидова Л.Д., Барзыкин В.В. Математическое моделирование горения пористых малогазовых составов // ФГВ. 1991. Т. 27. № 5. С. 84.
  9. Aldushin A.P., Martemyanova T.M., Merzhanov A.G., Khaikin B.I., Shkadinskii K.G. Propagation of the Front of an Exothermic Reaction in Condensed Mixtures with the Interaction of the Components Through a Layer of High-melting Product // Combust. Exp. Shock Waves. 1972. V. 8. № 2. P. 159.
  10. Мержанов А.Г., Мукасьян А.С. Твердопламенное горение. М.: Торус Пресс, 2007.
  11. Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Alymov M.I. Ignition and Wave Processes in Combustion of Solids. Switzerland: Springer Int. Publ. AG, Cham., 2017.
  12. Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. Влияние примесных газов на горение механически активированной смеси Ni + Al // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 1. С. 42.
  13. Vadchenko S.G. Effect of Thermal Treatment in Vacuum on Ignition of Titanium Compacts in Hydrogen // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2010. V. 19. P. 206.
  14. Nikogosov V.N., Nersesyan G.A., Sherbakov V.A., Kharatyan S.L., Shteinberg A.S. Influence of a Blowing Agent on Mechanism of Combustion and Degassing in a Titanium-carbon Black System // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1999. V. 8. № 3. P. 321.
  15. Сеплярский Б.С. Природа аномальной зависимости скорости горения безгазовых систем от диаметра // Докл. РАН. 2004. Т. 396. № 5. С. 640.
  16. Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A. Granulation as a Tool for Stabilization of SHS Reactions // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2017. V. 26. № 2. P. 134.
  17. Сеплярский Б.С., Тарасов А.Г., Кочетков Р.А., Ковалев И.Д. Закономерности горения смеси Ti + TiC в спутном потоке азота // ФГВ. 2014. Т. 50. № 3. С. 61.
  18. Сеплярский Б.С., Абзалов Н.И., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. Влияние содержания поливинилбутираля на режим горения гранулированной смеси (Ti + C) + xNi // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 3. C. 23.
  19. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А. Исследование закономерностей горения порошковых и гранулированных составов Ti + xC (x > 0.5) в спутном потоке газа // Хим. физика. 2017. Т. 36. № 9. С. 21.
  20. Алдушин А.П., Мержанов А.Г. Распространение тепловых волн в гетерогенных средах. Новосибирск: Наука, 1988.
  21. Гольдштик М.А. Процессы переноса в зернистом слое. Новосибирск: ИТФ СОАН СССР, 1984.
  22. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. Влияние размеров гранул Ti + C на закономерности горения в потоке азота // ФГВ. 2021. Т. 57. № 1. С. 65.
  23. Акопян А.Г., Долуханян С.К., Боровинская И.П. Взаимодействие титана, бора и углерода в режиме горения // ФГВ. 1978. № 3. С. 70.
  24. Щербаков В.А., Питюлин А.Н. Особенности горения системы Ti–C–B // ФГВ. 1983. № 5. С. 108.
  25. Grigoryan Н.Е., Rogachev A.S., Sytschev А.Е. Gasless Combustion in the Ti–C–Si System // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1997. V. 6. № 1. P. 29.
  26. Vadchenko S.G. Gas Release During Combustion of Ti + 2B Films: Influence of Mechanical Alloying // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2015. V. 24. P. 89.
  27. Nikogosov V.N., Nersesyan G.A., Shcherbakov V.A., Kharatyan S.L., Shteinberg A.S. Influence of a Blowing Agent on Mechanisms of Combustion and Degassing in a Titanium‒Carbon Black System // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1999. V. 8. P. 321.
  28. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г. и др. Макрокинетический механизм горения порошковых и гранулированных смесей 5Ti + 3Si: влияние примесного газовыделения и размера частиц титана // Хим. физика. 2022. Т. 96. № 5. С. 660.
  29. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Васильев Д.С. Причина увеличения скорости горения порошковой смеси Ti + C при разбавлении медью // ФГВ. 2023. № 3. С. 100.
  30. Зенин А.А., Мержанов А., Несесян Г.А. Исследование структуры тепловой волны в СВС-процессах // ФГВ. 1981. Т. 17. № 1. С. 79.
  31. Мартиросян Н.А., Долуханян С.К., Мержанов А.Г. Экспериментальные наблюдения неединственности стационарных режимов горения в системах с параллельными реакциями // ФГВ. 1983. № 6. С. 22.
  32. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братсковский А.М. и др. Физические величины. Спр. М.: Энергоатомиздат, 1991. С. 1232.
  33. Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. Экспериментально-теоретическое определение коэффициента межфазового теплообмена при горении гранулированной СВС-смеси в потоке газа // ТВТ. 2022. Т. 60. № 1. С. 81.
  34. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.
  35. Касацкий Н.Г., Филатов В.М., Найбороденко Ю.С. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1991.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024