ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ ГАЗОВЫХ И КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Аммиак и муравьиная кислота рассматриваются как перспективные химические носители водорода для водородной энергетики, поэтому исследование процессов их горения является актуальным. Экспериментально и теоретически изучена скорость горения, тепловая и химическая структура пламен смесей NH3/O2/Ar и NH3/H2/O2/Ar, стабилизированных на плоской горелке при давлении 1 атм. Изучена кинетика окисления смесей NH3/O2/Ar и NH3/H2/O2/Ar (NH3/H2=7/3.1) в термическом реакторе струйного перемешивания в диапазоне температур 800-1300К. Экспериментально и теоретически изучено горение предварительно перемешанных смесей муравьиная кислота/воздух и муравьиная кислота/Н2/воздух в широком диапазоне коэффициента избытка топлива. Проведен анализ и проверка существующих в литературе моделей окисления аммиака и муравьиной кислоты, выявлены наиболее адекватные химико–кинетические механизмы окисления этих топлив, сформулированы рекомендации по уточнению констант скоростей ряда реакций в этих моделях. С помощью обработки титанового порошка губчатой формы в шаровой мельнице получены пористые обкатанные частицы титана с размерами порядка сотен микрометров. Определена морфология частиц и их эффективная плотность. Получено эмпирическое соотношение, связывающее видимый диаметр исходной пористой частицы и ее диаметр после плавления и стягивания в монолитную каплю в начале горения. Исследовано горение пористых частицы титана с диаметрами в диапазоне 100 – 400 мкм в свободном падении в воздухе и определена зависимость времени горения пористых частиц от диаметра. Исследованы 13 составов смесевых топлив, содержащих 20% титана, 20% активного горючего-связующего марки МПВТ-А и 60 % ПХА ситовой фракции 180 – 250 мкм. Определены скорости горения и параметры агломерации при давлениях 0.35 МПа в N2 и 0.1 МПа в воздухе. С целью оптимизации параметров агломерации варьировали тип и размер порошка титана, используя различные ситовые фракции. Установлено, что агломераты наименьших размеров образуются при использовании порошков титана меньших размеров. Изучено распространение пламени над горючей жидкостью, температура которой ниже температуры вспышки. Установлена корреляция между температурой вспышки горючей жидкости и скоростью распространения пламени. Установлено, что образование перед фронтом пламени газовой горючей смеси происходит за счет диффузии. Исследовано распространение пламени над пленкой жидкого топлива на подложке с низкой температуропроводностью. Выполнены оценки скорости диффузионного потока топлива в газовой фазе вблизи кромки пламени. Показано, что градиент температуры вдоль поверхности пленки жидкого топлива определяет скорость движения жидкости в ней и скорость диффузии паров топлива к кромке пламени. Изучены процессы воспламенения в установке для определения показателей взрыва пылевоздушных смесей по ГОСТ 12.1.044-89. На основе теоретических расчетов и экспериментов предложены оптимальные режимы и конструкция воспламенителя, а также сформулированы предложения по изменению действующего стандарта.